Рычаг в быту ножницы как работает. Применение блоков в быту и технике
- 1. Рычаги в технике, быту и природе. С незапамятных времен людииспользуют для совершениямеханической работы различныеприспособления. С помощью рычагов3тыс. лет назад при строительствепирамиды Хеопса в Древнем Египтепередвигали и поднимали плитымассой 2.5 тонн на высоту до 147метров. Простыми механизмами называют приспособления, служащие для преобразования силы. К простым механизмам относятся:рычаг и его разновидности- блок, ворот; наклонная плоскость и ееразновидности-клин, винт. В большинстве случаев простыемеханизмы применяют для того чтобыполучить выигрыш в силе,т. е.увеличить силу действующую на тело,в несколько раз.
- 2. Блок – одна изразновидностейрычага. В бытуприменяется какнеподвижныйблок, которыйизменяетнаправлениесилы, напримердля поднятиятяжестей навысоту; так иподвижный блок,для получениявыигрыша в силе.
- 3. Рычаг Рычаг представляет собой твердоетело, которое может вращаться вокругнеподвижной опоры. Кратчайшее расстояние между точкойопоры и прямой, вдоль которойдействует на рычаг сила, называетсяплечом силы. Рычаг находится в равновесии тогда,когда силы, действующие на нег,обратно пропорциональны плечам этихсил. Правило рычага было установленоАрхимедом около 287-212 г.г. до н. э. Из этого правила следует, чтоменьшей силой можноуравновешивать при помощи рычагабольшую силу. При этом плечоменьшей силы должно быть длиннееплеча большей силы.
- 4. Рычаг в технике, природе, быту Правило рычага лежит в основедействия различного родаустройств и инструментов,применяемых в технике и бытутам где требуется выигрыш всиле или пути. Примером могутслужить ножницы, кусачки,ножницы для резки металла.Рычаги различного вида имеютсяу многих машин: ручка швейноймашины, педали или ручнойтормоз велосипеда, клавишипианино - все это примерырычагов. Весы - тоже примеррычага. Рычаги встречаются также вразных частях тела животных ичеловека. Это конечности,челюсти. Много рычагов можноуказать в теле насекомых, птиц, встроении растений.
- 5. Историческая справка Великий математик, механик иинженер древности Архимед родилсяв 287 г. до н. э. (предположительно) вСиракузах– богатомторговом городе Сицилии. Отцом егобыл астроном Фидий, который привилсыну с детства любовь к математике,механике и астрономии. Уже прижизни Архимеда вокруг его именисоздавались легенды, поводом длякоторых служили его поразительныеизобретения, производившиеошеломляющее действие насовременников. Известен рассказ отом, как Архимед сумел определить,сделана ли корона царя Нерон изчистого золота или ювелир подмешалтуда значительное количествосеребра. Удельный вес золота былизвестен, но трудность состояла в том,чтобы точно определить объёмкороны: ведь она имела неправильнуюформу! Архимед всё времяразмышлял над этой задачей. Как-тоон принимал ванну, и тут ему пришлав голову блестящая идея: погружаякорону в воду, можно определить еёобъём, измерив объём вытесненнойею воды.
- 6. Легенда. Другая легенда рассказывает, чтопостроенный Гипероном в подарокегипетскому царю Птолемеюроскошный корабль «Сирокосия»никак не удавалось спустить на воду.Архимед соорудил систему блоков(полиспаст), с помощью которой онсмог проделать эту работу однимдвижением руки. Этот случай илиразмышления Архимеда надпринципом рычага послужилиповодом его крылатых слов: «Дайтемне точку опоры, и я сдвинуЗемлю».Архимед прославился идругими механическимиконструкциями. Изобретённый имбесконечный, или архимедов, винтдля вычёрпывания воды до сих порприменяется в Египте. Архимедпостроил планетарий, или «небеснуюсферу», при движении которой можнобыло наблюдать движение пятипланет, восход Солнца и Луны, фазы изатмения Луны, исчезновение обоихтел за линией горизонта. ИдеиАрхимеда почти на два тысячелетияопередили своё время.
- 7. Момент силы. Произведение модуля силы,вращающей тело, на ее плечоназывается моментом силы. M=F*l Единицей измерения момента силыявляется 1 ньютон*метр. Отсюда можно сформулироватьеще одно правило равновесия рычага: рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки. Это правило называют правиломмоментов. Момент силы характеризуетдействие силы и показывает, что онозависит одновременно и от модулясилы, и от ее плеча. Действительно,дверь тем легче повернуть, чемдальше от оси вращения приложенадействующая на нее сила; ведро темлегче поднять из колодца, чем длиннееручка ворота и т. д.
- 8. Момент силыГруз легче нести, когда момент силы наименьший, то есть, при одинаковомгрузе, имея меньшее плечо, момент силы будет меньшим. Первомумальчику легче нести груз.1 2
- 9. Рычажные весыНа принциперычага основанодействие рычаж-ных весов:а)автомобильных,б)учебных,в)медицинских,г)магазинных.абв г
- 10. Правило рычага в бытуНожницы-это рычаг, осьвращения которого проходитчерез винт, соединяющийобе половины ножниц.Действующей силой F1 являетсямускульная сила руки человека,сжимающего ножницы. Противо-действующей силой F2 – силасопротивления материала, кото-рый режут ножницы.В зависимости от назначенияножниц их устройство бываетразличным: а) для резкиматериала ручки короче лезвий,б) для резки металла, ручкидлиннее лезвий, т. к.сопротивление металла больше,в) у кусачек еще больше разницамежду длиной ручек и режущейчастью, предназначенных дляперекусывания проволоки.абв
- 11. Выигрыш в силеИспользуя правило рычага,рабочий перевозит по весубольший груз на тележке,чем он нес бы его в руках.
- 12. Рычаги в природеа бРычаги встречаются в разных частях тела животных и человека:а) согнутая в локте под прямым углом рука человека держит мяч, вданном случае мускульная сила равна весу мяча, локоть – опора,лучевая кость – плечо рычага; б) человек давит ногой на педаль,в зависимости от расположения стопы на педали, т.е. точки опорыможно давить на педаль с разной силой.
28 апреля в школе будет проходить научно-практическая конференция НОУ "Спектр".
Немного истории
Давным-давно, еще в 2005 году мы с моими учениками в школе организовали научное общество "Пифагорёнок", где занимались различной деятельностью от разбора олимпиадных задач, до исследовательских работ. Ежегодно, привлекая и других математиков школы, проводили конференции, затем вывозили ребят на конференции в Нальчик. Ежегодно наши ребята занимали призовые места на республиканских конкурсах. Все было как надо, у нас был свой устав, программа, требования. В конце года подводили итоги и каждому члену НОУ присваивались академические звания:
- «почетный академик» - победителям и призерам международных и российских, республиканских предметных олимпиад, смотров, конкурсов;
- «академик» - призерам областных и городских предметных олимпиад, конкурсов, смотров;
- «магистр» - победителям школьных олимпиад, смотров, конкурсов;
- «бакалавр» - призерам школьных олимпиад, смотров, конкурсов.
О нашем обществе тогда знали все. Гудели. На конференции в Нальчике как-то нам сказали, что не могут нам каждый раз давать призовые места, не вести много работ на конкурс. Что тоже сыграло свою роль. Когда член жюри, республиканского конкурса, при детях говорит "Ваши работы самые лучшие, но мы не можем дать больше одного места" ....
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
Кстати, все ребята, которые тогда занимались в научном обществе без труда поступили в лучшие технические ВУЗы Москвы и Питера, на данный момент закончили успешно университеты. А одну девочку оставили в университете в Питере (не могу сейчас точно назвать названия вузов). Горжусь своими ребятами.
Но всему приходит конец. И нашему НОУ тоже. За эту работу мне никто ничего не оплачивал, а как только стали за это платить, "такая корова нужна самому", выяснилось, что "Пифагорёнок" нашей школе не нужен, создали новое общество "Спектр", где все проводится "спустя рукава", не хочу даже говорить об этом.
После одного пренеприятного случая перестала принимать с ребятами участия в школьных конференциях.
А в этом году, решила все же выйти на конференцию школьную со своими кружковцами. В среду приступили к проекту. Посмотрим, что получится.
На очередном занятии кружка приступили к исследовательскому проекту "Рычаг. Виды рычагов. Рычаги в быту человека".
Цель и задачи исследовательской работы:
- Изучить устройство и принцип действия рычага;
- Собрать механизм «Рычаг» с помощью Lego «Физика и технология»;
- Исследовать свойства рычага. Выяснить условие равновесия рычага;
- Анкетирование одноклассников;
- Исследовать использование рычага в доме, в быту, в технике, в спорте и развлечениях;
- Выводы.
Знаете ли вы?
Термин «рычаг» (англ. lever)происходит от французского слова levier, которое в переводе означает «поднимать»
С древних времен для облегчения своего труда человек использует различные механизмы, которые способны преобразовывать силу человека в значительно большую силу. Еще три тысячи лет назад при строительстве пирамид в Древнем Египте тяжелые каменные плиты передвигали и поднимали с помощью простых механизмов.
Рычаг – это жесткий стержень или твердый предмет, который служит для передачи силы. С помощью рычага можно изменять прикладываемую силу (усилие), направление и расстояние перемещения. В каждом рычаге обязательно присутствуют усилие, опора (или ось вращения) и нагрузка (груз). В зависимости от их взаимного расположения различают рычаги первого, второго и третьего рода.
На этом занятии разобрали устройство и принцип действия рычага. С помощью Лего собрали три рода механизма "Рычаг". Попытались провести первичное исследование. Узнали что у любого рычага есть точка опоры, точка приложения усилия и точка приложения нагрузки (т.е. груз)
Виды рычагов
В рычагах первого рода точка опоры расположена между точками приложения усилия и нагрузки.
Наиболее распространенными примерами рычага первого рода являются пила, лом, плоскогубцы и ножницы.
В рычагах второго рода точка опоры и точка приложения усилия находятся на противоположных концах, а точка приложения нагрузки расположена между ними. Самые часто встречающиеся примеры рычага второго рода – щипцы для раскалывания орехов, тачка, ключ для открывания бутылок.
В рычагах третьего рода точка опоры и точка приложения нагрузки находятся на противоположных концах, а точка приложения усилия – между ними. Наиболее известные примеры рычага третьего рода – пинцет и щипцы для льда.
В вашем браузере отключен JavaScript
На следующем занятии кружка продолжим свое исследование.
РS. На данном сайте много классных физиков, я рада была бы получить от Вас советы и рекомендации по нашему проекту. Не откажусь ни от какой помощи!!!
"Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте мне точку опоры”
Архимед
Рычаг - один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в созданном человеком мире. Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг некоторой оси. Рычаг - это необязательно длинный и тонкий предмет.
Тело человека как рычаг
В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.
Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.
Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.
Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).
Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.
Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.
Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.
При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.
Возьмите ручку, пишите что-нибудь или рисуйте и наблюдайте за ручкой и движением пальцев. Скоро вы обнаружите, что ручка – это рычаг. Найдите точку опоры, оцените плечи и убедитесь, что и в этом случае вы проигрываете в силе, но выигрываете в скорости и расстоянии. Собственно при письме сила трения грифеля о бумагу невелика, так что мышцы пальцев не слишком напрягаются. Но есть такие виды работ, когда пальцы должны работать во всю, преодолевая значительные силы, и при этом совершать движения исключительной точности: пальцы хирурга, музыканта.
Рычаг в быту
Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 4-6 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.
То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.
При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой подвижностью растительного организма. Типичный рычаг – ствол дерева и корни. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывают огромное сопротивление, поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие часто поверхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.
«Колющие орудия» многих животных и растений – когти, рога, зубы и колючки – по форме напоминают клин (видоизменённая наклонная плоскость); клину подобна и заострённая форма головы быстроходных рыб. Многие из этих клиньев имеют очень гладкие твёрдые поверхности, чем и достигается их большая острота.
Рычаги в технике
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике.
Простой механизм "рычаг" имеет две разновидности: блок и ворот
.
При помощи рычага можно маленькой силой уравновесить большую силу. Рассмотрим, например, подъем ведра из колодца. Рычагом является колодезный ворот - бревно с прикрепленной к нему изогнутой ручкой, или колесом.
Ось вращения ворота проходит сквозь бревно. Меньшей силой служит сила руки человека, а большей силой - сила, с которой ведро и свисающая часть цепи тянет вниз
Еще до нашей Эры люди начали применять рычаги в строительном деле.
Например, на рисунке вы видите использование рычага при постройке здания. О том, что рычаги, блоки и прессы позволяют получить выигрыш в силе, мы уже знаем. Однако "даром" ли дается такой выигрыш?
При пользовании рычагом более длинный его конец проходит больший путь. Таким образом, получив выигрыш в силе, мы получаем проигрыш в расстоянии. Это значит, что, поднимая маленькой силой груз большого веса, мы вынуждены совершать большое перемещение.
Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.
Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.
Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.
Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.
Простой механизм «наклонная плоскость» и её две разновидности – клин и винт
Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.Если нужно поднять груз на высоту, всегда легче воспользоваться пологим подъемом, чем крутым. Причем, чем положе уклон, тем легче выполнить эту работу.
Тело на наклонной плоскости удерживается силой, которая... по величине во столько раз меньше веса этого тела, во сколько раз длина наклонной плоскости больше ее высоты.
Клин, вбиваемый в полено, действует на него сверху вниз. При этом он раздвигает образующиеся половинки влево и вправо. То есть клин изменяет направление действия силы.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Кроме того, сила, с которой он раздвигает половинки бревна, гораздо больше силы, с которой молот воздействует на клин. Следовательно, клин изменяет и числовое значение приложенной силы.
Деревообрабатывающие и садовые инструменты представляли клин – это струг, тесла, скобели, лопата, мотыга. Землю обрабатывали сохой, бороной. Убирали урожай с помощью граблей, кос, серпов.
Винт – это вид наклонной плоскости. С его помощью можно получить значительный выигрыш в силе.
Поворачивая гайку, надетую на болт, мы поднимаем её по наклонной плоскости и выигрываем в силе.
Поворачивая рукоятку штопора по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта штопора вниз. Происходит преобразование движения: вращательное движение штопора приводит к его поступательному движению.
«Рычаги в природе и технике» - Рычаги в технике. Рычажные механизмы. Архимед. Рычаги в живой природе. Шипы спинного плавника. Рычаги у членистоногих. Рычаги в живой природе и технике. Подвижные кости. Рычаги у двухстворчатых моллюсков. Рычажные механизмы скелета.
«Рычаги» - Тачка. Ножницы для резки металла. Точка опоры. В каком случае груз нести легче? Ворот. Ось вращения. Рычаги в быту, технике и природе.
«Рычаг» - Как можно еще применить рычаг? Груз. Не все одноклассники могут применять свои знания о рычагах. Архимед, связав понятия силы, груза и плеча. С помощью компьютерной программы рассчитывать рычаги удобнее и быстрее. Взрослые объяснили мне, что я применила дверь как рычаг. Рычаг второго рода. Какими еще свойствами обладает рычаг?
«Простые механизмы - рычаг» - Название списка. Устройство рычага. Применение рычагов. Какой из рычагов будет находиться в равновесии. Механизмы. Простые механизмы. Ножницы. Условие равновесия рычага. Два вида рычагов. Закрепление. Плечо. Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери. Приспособления. Рычаг.
«Блок» - Применение закона равновесия рычага к блоку. «Золотое правило» механики. Получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в пути. Равенство работ при использовании подвижного блока. Неподвижный блок. Комбинация блоков. Равенство работ при использовании рычага. При использовании рычага выигрыша в работе не получают.
«Рычаги в быту» - Разновидности рычага: блок и ворот. Наклоная плоскость клин винт. Равновесие рычага. Механическая работа. А=fs. Клин и винт. Рычаг блок ворот. Рычаги в технике и быту: весы одночашечные рычажные. Рычаги в технике и быту: пресс с рычагом. Простые механизмы. Рычаг. Что может использовать человек для совершения работы?
Правило рычага лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.
Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы – это рычаг (рис. 155), ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы; противодействующей силой F2 - сопротивление того материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки, так как для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. Ножницы для резки листового металла (рис. 156), имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила, сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения в кусачках (рис. 157), предназначенных для перекусывания проволоки.
Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пишущей машинки и пианино - все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.
Примеры применения рычагов вы можете найти в своей школьной мастерской. Это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т, д.
На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис. 158). Учебные весы, изображенные на рисунке 43 (с. 39), действуют как равноплечий рычаг . В десятичных весах (рис. 158, 4) плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу Гирь на 10.
Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов, автомобилей и повозок также основано на законах рычага.
Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц , в строении растений. Типичный рычаг - ствол дерева и его продолжение - корень.
На рисунке 159, в изображены кости предплечья.
Точка опоры находится в локтевом суставе. Действующая сила F-сила мышц, сгибающих предплечье, сила сопротивления R - сила тяжести поддерживаемого кистью руки груза. Сила F приложена ближе к точке опоры, чем сила R (см. рис. 159, в). Следовательно, F>R, т. е. рычаг дает проигрыш в силе и выигрыш в пути.
Вопросы.
- Приведите примеры применения рычагов в быту, в технике, в школьной мастерской.
- Объясните, почему кусачки дают выигрыш в силе.
Упражнения.
- Укажите точку опоры и плечи сил у рычагов, изображенных на рисунке 159. При каком положении груза (д, е) палка, которую используют при переносе груза, меньше давит на плечо? Ответ обоснуйте.
- Объясните действие весла как рычага (рис. 160).
- На рисунке 161 изображен разрез предохранительного клапана 1 . Рассчитайте, какой груз надо повесить на рычаг, чтобы пар через клапан не выходил. Давление в котле в 12 раз больше нормального атмосферного давления. Площадь клапана S = 3 см2, вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится? уменьшится? Ответ обоснуйте.
- На рисунке 162 изображена схема подъемного крана, Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг.
- Предохранительный клапан - особое приспособление, открывающее, например, отверстие в паровом котле, когда давление пара в нем становится больше нормы.
Задания.
Рассмотрите устройство плоскогубцев (или кусачек, щипцов для сахара, ножниц для жести). Найдите у них ось вращения, плечо силы сопротивления и плечо действующей силы. Подсчитайте, какой выигрыш в силе может дать данный инструмент.
Осмотрите у себя дома бытовые машины и инструменты: мясорубку, швейную машину, нож для открывания консервов, щипцы и др. Укажите в этих механизмах точку опоры, точки приложения сил, плечи.
Подготовьте доклад на тему «Рычаги в организмах человека, животных и насекомых».
