Полезные статьи

Рычаг правило рычага

Сила человека ограничена. Поэтому он часто применяет устройства (или приспособления), позволяющие преобразовать его силу в силу, существенно большую. Примером подобного приспособления является рычаг.

Рычаг представляет собой твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. В качестве рычага могут быть использованы лом, доска и тому подобные предметы.

Различают два вида рычагов. У рычага 1-го рода неподвижная точка опоры O располагается между линиями действия приложенных сил (рис. 47), а у рычага 2-го рода она располагается по одну сторону от них (рис. 48). Использование рычага позволяет получить выигрыш в силе. Так, например, рабочий, изображенный на рисунке 47, прикладывая к рычагу силу 400 Н, сможет приподнять груз весом 800 Н. Разделив 800 Н на 400 Н, мы получим выигрыш в силе, равный 2.

Для расчета выигрыша в силе, получаемого с помощью рычага, следует знать правило, открытое Архимедом еще в III в. до н. э. Для установления этого правила проделаем опыт. Укрепим на штативе рычаг и по обе стороны от оси вращения прикрепим к нему грузы (рис. 49). Действующие на рычаг силы F1 и F2 будут равны весам этих грузов. Из опыта, изображенного на рисунке 49, видно, что если плечо одной силы (т. е. расстояние OA ) в 2 раза превышает плечо другой силы (расстояние OB ), то силой 2 Н можно уравновесить в 2 раза большую силу – 4 Н. Итак, для того чтобы уравновесить меньшей силой большую силу, необходимо, чтобы ее плечо превышало плечо большей силы. Выигрыш в силе, получаемый с помощью рычага, определяется отношением плеч приложенных сил. В этом состоит правило рычага.

Обозначим плечи сил через l1 и l2 (рис. 50). Тогда правило рычага можно представить в виде следующей формулы:

(20.1)

Эта формула показывает, что рычаг находится в равновесии, если приложенные к нему силы обратно пропорциональны их плечам.

Рычаг начал применяться людьми в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте (рис. 51). Без рычага это было бы невозможно. Ведь, например, для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано более двух миллионов каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т!

В наше время рычаги находят широкое применение как на производстве (например, подъемные краны), так и в быту (ножницы, кусачки, весы и т. д.).

1. Что представляет собой рычаг? 2. В чем заключается правило рычага? Кто его открыл? 3. Чем отличается рычаг 1-го рода от рычага 2-го рода? 4. Приведите примеры применения рычагов. 5. Рассмотрите рисунки 52, а и 52, б. В каком случае груз нести легче? Почему?
Экспериментальное задание. Положите под середину линейки карандаш так, чтобы линейка находилась в равновесии. Не меняя взаимного расположения линейки и карандаша, уравновесьте иа полученном рычаге одну монету с одной стороны и стопку из трех таких же монет с другой стороны. Измерьте плечи приложенных (со стороны монет) сил и проверьте правило рычага.

phscs.ru

Простые механизмы. КПД рычага. Правило рычага.

Рычаг представляет собой твердое тело, способное вращаться вок­руг неподвижной опоры.

Правило рычага гласит:

Рычаг находится в равновесии, если приложенные к нему силы обратно пропорциональны их плечам:

.

Из формулы , применив к ней свойство пропорции (произведение крайних членов про­порции равно произведению ее средних членов), можно получить такую формулу:

Но F1l1 = М1 — момент силы, стремящейся повернуть рычаг по часовой стрелке, a F2l2 = М2 — : момент силы, стремящейся повернуть рычаг против часовой стрелки. Таким образом, М12, что и требовалось доказать.

Рычаг начал применяться людьми в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте. Без рычага это было бы невозможно. Ведь, например, для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано более двух миллионов каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 тонн!

В наше время рычаги находят широкое применение как на производстве (например, подъем­ные краны), так и в быту (ножницы, кусачки, весы).

www.calc.ru

Правило Рычага

Рыча́г — простейшее механическое устройство, представляющее собой твёрдое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры. Стороны перекладины по бокам от точки опоры называются плечами рычага.
Рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Правило рычага лежит в основе принципа действия рычажных весов. Равновесие на таких весах достигается когда моменты сил, приложенные к обеим плечам рычага весов, оказываются одинаковыми. Момент силы — это произведение величины силы (в данном примере — это силы тяжести грузиков) на плечо силы, которое определяется как минимальное расстояние от центра вращения до линии действия силы.

В случае, когда достигается равновесие, также имеет место равенство нулю векторной суммы всех сил. Таким образом, сила реакции опоры в точке вращения равна по модулю сумме обеих сил тяжести:

| N | = | m1g + m2g |

Представленная модель позволяет варьировать:

  • положение точки опоры;
  • плечи обеих сил тяжести;
  • массы подвешиваемых грузиков.

Управление интерактивной моделью

  • Изменить масштаб: «CTRL + колесо мыши» или «CTRL + «+»»–«CTRL + «–»»
  • Изменить позицию: перетащить при зажатой «CTRL + левая кнопка мыши»
  • Стереть все «следы»: «CTRL + F»
  • Автор: Анухин П.М., преподаватель физики, Аничков лицей
    Создано: 1.11.2010
    Лицензия: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

    Условие равновесия двух тел: правило рычага

    Created by admin . Last Modification: Понедельник 29 / Октябрь, 2012 13:57:16 GMT+04:00 by admin .

    school-physics.spb.ru

    Рычаг правило рычага

    Ну, и немного об использовании рычагов. Силовые рычаги чаще всего используются при выведениях и болевых. Например, Вы проводите выведение и болевой, который кстати в боевом САМБО так и называетс я рычаг локтя. То есть, Вы находясь сбоку от противника захватили своей левой рукой его левую руку за запястье, а предплечием правой давите где-нибудь чуть выше локтя противника, выпрямляя его руку и стараясь причинить ему боль и свалить его наклоняя вернюю часть тела к земле. Здесь Вы можете испльзовать любой силовой рычаг по вашему выбору: если Вы фиксируете кисть и давите локтем, это «тачка», если фиксируете локоть и поворачиваете руку вокруг него, держась за кисть, это «коромысло». Можно воздействовать на противника меняя рычаги, в зависимости от его сопротивления. Силовое сопротивление противника заключается в пытке согнуть руку в локтевом сгибе. Точка приложения его силы — точка крепления его связки к предплечию (в районе локтевого сгиба), то есть воздействуя на его руку выше локтя Вы имеете большее плечо рычага. Для увеличения своего усилия (не совсем правильное слово в данном случае; не имея возможности увеличить силу, вы можете увеличить плечо рычага; поэтому здесь речь идет о произведении силу на длину плеча — о моменте силы) Вы можете переместить свое предплечие ближе к его плечевому суставу.

    Еще маленькое уточнение. Здесь речь идет только о применении рычага и о пересиливании. Вообще говоря, такой борьбы следует избегать и обходить его сопротивление, переходя к дальнейшим действиям.

    Рычаги скорости используются в основном в ударах. Вообще говоря, в любых ударах, но наиболее наглядно это при ударе длинной палкой. Правой рукой Вы держите за конец шеста, а левой немного выше. Наносите удар сверху вниз из-за головы. В начале движения левая рука — опора, правая — Ваша сила F2. F1 — это сила инерции и сила сопротивления воздуха — приложены к центру масс палки (при условии однородности палки — к ее середине). Налицо «скоростное коромысло». Когда палка приобрела некоторую скорость и прошла вертикаль или чуть дальше, правая рука становится опорой (даже если она продолжает немного двигаться), а к левой прикладывается теперь Ваша сила F2. Это уже «пинцет».

    В русских стилях, не только в стиле Кадочникова часто используется рычаг типа «скоростное коромысло» для нанесения неожиданных ударов длинной палкой (колом, например): палка держится за конец, и создается опора в каком-нибудь,иногда неожиданном, месте. Например удар наносится с исппользованием вращения палки вокруг бедра, пояса, плеча, предлечия и т.д. Такой элемент встречается и у Базлова (тверская буза) и у А. Белова (словяно-горицкая борьба). Нечто похожее встречается и в китайских стилях.

    www.gaps.tstu.ru

    Применение правила рычага

    Разделы: Физика

    Цель урока:

    • Формировать умения применять правило равновесия рычага в измененных ситуациях.
    • Придать познавательной деятельности на уроке характеристик интереса, активности, мотивированного выбора вариантов решения задач по применению знаний в частично измененной и полностью незнакомой ситуации.
    • Работать над воспитанием творческой, ответственной личности, способной к самопознанию, к толерантности.
    • Задачи:

      • Повторить основные понятия и правила, связанные с темой «рычаг»;
      • Провести промежуточный контроль знаний, коррекцию;
      • Научить переносить знания в частично измененную или полностью незнакомую ситуацию в процессе решения задач творческого характера;
      • Организовать работу с учебником для самостоятельного пополнения знаний;
      • При решении задач развивать надпредметные, а также общеучебные компетенции;
      • Провести рефлексию деятельности на уроке и самооценку учащихся.
      • Оборудование:

        • рычаг демонстрационный с набором грузов;
        • весы лабораторные с разновесом;
        • линейки ученические деревянные — 20 см, медные трехкопеечные монеты (советские) для каждого ученика;
        • самодельное пособие — «этажи» пирамиды, имитирующие египетскую пирамиду;
        • набор дидактических материалов: карточки с проверочным тестом, карточки с домашним заданием, карточки для записи результатов измерения при решении практической задачи, карточки для рефлексии;
        • компьютер с видеопроектором для презентации урока.
        • Сценарий урока

          Слайд 1 (добрый день).

          Добрый день, дорогие ребята!

          Мне очень приятно видеть ваши умные, заинтересованные лица и я надеюсь на вашу поддержку и активную работу на уроке.

          Ребята, вас не удивляет тот факт, что в древности люди, не имея никаких технических устройств, сумели построить одну из чудес света — египетские пирамиды? Вы только себе представьте! Их высота достигает 150 метров — это 50 этажей современного дома! Как же они смогли поднять тяжелые камни на такую высоту?

          Слайд 2 (египетские пирамиды).

          Ребята, а для чего мы с вами сейчас изучаем рычаги?

          (чтобы уметь применять их в жизни).

          Слайд 3 (картинки использования рычагов).

          А для этого, что мы должны научиться делать? (правильно применять правило рычага).

          Ребята, попробуйте теперь сформулировать тему нашего сегодняшнего урока.

          Слайд 4 («применение правила рычага»).

          Откройте, пожалуйста, тетради, запишите число и тему урока: применение правила рычага.

          Цель нашего урока — научиться применять правило равновесия рычага при решении задач в различных жизненных ситуациях.

          Сегодня мы с вами тоже построим пирамиду, но не из камня, а из ваших знаний и умений! С чего начнем строительство пирамиды? Правильно, с прочного фундамента.

          Для этого вспомните основные элементы, понятия и правила, относящиеся к рычагу, и проверьте свои знания, выполнив тест (выставляю рычаг с грузами). Возьмите карточку для самостоятельной работы (она отмечена красным кружочком), подпишите ее. Внимательно прочитайте задание, выберите правильный ответ и обведите его в кружок.

          (учащиеся поэтапно выполняют задания и комментируют свой ответ).

          Слайды 5,6 (с определениями).

          А теперь обменяйтесь карточками и выполните взаимопроверку и поставьте на карточке друг другу оценку (правильные ответы и критерии оценки посмотрите на слайде).

          Слайд 7 (ответы к тесту).

          Кто справился с работой без ошибок? Молодцы! Остальные — не переживайте, в течение урока вы все вспомните и повторите.

          Ребята, вы хорошо справились с заданием, тем самым вы построили прочный фундамент нашей пирамиды! (Вывешивается на доску «фундамент пирамиды».)

          А теперь мы с вами выполним не совсем обычное задание: встаньте, пожалуйста, у своих мест, положите свой учебник на ладонь и постарайтесь выполнить упражнения, не уронив его, а заодно задумайтесь об устройстве своего тела.

          (упражнения: сгибание-разгибание рук в локтевом суставе, плечевом суставе, вставание на носки, наклон головы вперед-назад с одновременным удержанием учебника на ладони, проговаривание хором слова «рычаг».)

          Что вы почувствовали? Вы почувствовали напряжение в мышцах? Спасибо, ребята, садитесь.

          Что же вы обнаружили в своем теле, выполняя упражнения? Перечислите рычажные элементы в теле человека (кости рук, ног, пальцев, свод стопы, череп, нижняя челюсть).

          Слайд 8 (рычаги в теле человека).

          Ребята, а хотите узнать, какую мускульную силу развивали ваши бицепсы при удержании учебника на ладони? Вы узнали, что кости рук являются рычагами. Как же можно решить эту задачу? Какое же правило нам понадобиться?

          Ребята, рассмотрите внимательно рисунок и найдите точку опоры (локоть). Давайте определим действующие силы, точки приложения этих сил, их направление.

          — Итак, первая сила — это:(вес учебника).

          — Приложена она:(к ладони).

          — И направлена:(вниз). Щелчок.

          — Как можно найти вес учебника? (с помощью рычага).

          — Вторая сила — это:(сила напряжения мышцы, приложена к точке прикрепления бицепса к кости и направлена вверх). Щелчок.

          — Итак, что нам известно? (Плечо силы напряжения мышцы равно 5 см).

          — Значение какой силы известно? (Вес учебника : Н).

          — Каких еще данных нам не хватает, чтобы решить задачу? (Плечо веса).

          Ребята, помогите друг другу — измерьте с помощью линейки это плечо. Между какими точками будете измерять расстояние? (Между локтем и ладонью).

          Ребята, запишите в тетради условие задачи.

          Вызов ученика к доске. Запись условия задачи.

          Слайд 10 (условие задачи/ решение / ответ).

          Ребята, вас не удивил полученный ответ? Сравните значения сил. Что же мы получили — выигрыш или проигрыш в силе? Вместо выигрыша мы получили проигрыш, и во сколько раз! Но не спешите с выводами, природа никогда не ошибается!

          Кто догадался, проигрывая в силе, в чем же мы выигрываем? На помощь к вам придет учебник, откройте его на странице 162 и найдите в тексте подсказку на этот вопрос (учебник Г.Н. Степановой «Физика 7»).

          Действительно, мы перемещаемся примерно в 8-10 раз быстрее, чем сокращаются наши мышцы. Это очень важно в жизни и человека, и животных.

          Обсуждаем с ребятами строение челюсти и конечностей разных пород собак и других животных с точки зрения выигрыша в силе или в скорости.

          Слайд 11 (рычаги в теле животных).

          Ребята, вы проделали очень большую работу и построили следующий ряд нашей пирамиды знаний! (Вывешивается второй ряд пирамиды.)

          А теперь проверим вашу смекалку. У вас на столах неслучайно лежат линейки и старые монеты. Оказывается, масса советских медных монет в граммах совпадает с их стоимостью в копейках. Значит, если у вас монеты трехкопеечные, то их масса равна:3 грамма.

          Вам предстоит решить очень сложную задачу: с помощью монет необходимо определить массу линейки.

          И, как всегда, к нам на помощь придет:правило рычага.

          Может, кто-то из вас уже догадался, как это сделать? Хорошо, давайте решать вместе.

          Слайд 12 (подсказки к практической задаче).

          — Какую роль в этой задаче может играть линейка? (Роль рычага).

          — А что можно использовать в качестве неподвижной точки опоры? (Край стола).

          — Как надо расположить линейку с монетой на одном ее конце, чтобы вся система была в равновесии?

          — Какие силы действуют на плечи нашего рычага и где находятся их точки приложения? (Сила тяжести линейки, приложенная к центру тяжести, совпадающего с серединой линейки, и вес монеты, приложенный к точке на линейке, совпадающей с центром монеты).

          — Где находится ось вращения рычага? (В точке на линейке, совпадающей с краем стола).

          Выполните необходимые измерения и запишите результаты в таблицу на карточке с зеленым кружочком.

          Запишите необходимые формулы и вычислите массу линейки.

          • Что у вас получилось? Во сколько раз отличаются плечи сил? Во сколько раз отличаются массы линейки и монеты? (примерно в 2 раза).
          • Какой ответ получили? (примерно 6 грамм). Проверьте свое решение.

          Слайд 13 (рисунок к задаче и решение).

          Ребята, а почему у вас получились немного разные ответы?

          Давайте проверим полученный вами результат с помощью весов и гирь (взвешиваем линейку на рычажных весах с использованием разновесов).

          Молодцы! Можно сказать, что вы побывали на олимпиаде по физике, потому что эта задача олимпиадного уровня, и вы с ней справились!

          (Вывешивается вершина пирамиды.)

          Ребята, карточки с домашним заданием у вас на столе, они отмечены синим кружочком.

          Первая задача качественная, посмотрите на рисунок и обратите внимание на различие в строении корня ели и сосны. Вы увидели рычаги? Что у них разное?

          Вторая задача олимпиадного уровня, поэтому она для желающих, за ее решение вы получите «5».

          Наконец, своим упорным трудом вы добились завершения строительства пирамиды знаний и умений и все оказались на ее вершине!

          Слайд 15 (пирамида).

          Выставление оценок за урок.

          Слайд 16 (Архимед)

          Ребята, мне бы хотелось прочитать вам четверостишие Федора Ивановича Тютчева:

          Счастлив в наш век, кому победа
          Далась не кровью, а умом.
          Счастлив, кто точку Архимеда
          Сумел сыскать в себе самом.

          — Ребята, а что поэт подразумевал под «точкой Архимеда»?

          Подведем итоги нашего урока (рефлексия).

          На карточках с оранжевым кружочком есть три вопроса и несколько вариантов ответов, которые вы можете выбрать (один, два или все). Поставьте возле выбранных вариантов ответов знак «+».

          Опрос нескольких учащихся по рефлексии.

          Спасибо всем за активную работу, поддержку и сотрудничество!

          А в память о нашем уроке вы можете оставить себе самый простой измерительный прибор — линейку. Урок окончен, успехов вам в учебе.

          Слайд 17 (спасибо за внимание).

          Карточка к самостоятельной работе.

          На рисунке изображено тело, к которому приложена сила в точке А. Какому отрезку соответствует плечо этой силы относительно оси вращения в точке О?

          Какую силу по величине и направлению надо приложить к рычагу в точке В, чтобы он остался в равновесии?

          А) 8 Н, направленную вниз Б) 2 Н, направленную вниз В) 8 Н, направленную вверх

          Плечи рычага, находящегося в равновесии, соответственно равны 12 см и 60 см. Какой выигрыш в силе можно получить с помощью этого рычага?

          Карточка с домашним заданием.

          2. Решите задачу: почему в бурю ель легко вырывается с корнем, а у сосны скорее ломается ствол (считать, что силы ветра, действующие на оба дерева, одинаковы)?

          3. Задача олимпиадного уровня (для желающих):

          «Хитрый» продавец торгует рыбой, взвешивая ее на весах, сделанных из палки и веревки, причем не обманывает покупателей. Покупателю разрешается самому взвесить рыбу, но при условии, что рыба помещается только на левую чашу весов и не снимается до момента расплаты. Продавец разрешает провести максимум два взвешивания, предоставляя покупателю набор гирь. Как определить массу понравившейся Вам рыбы? Коромысло весов с пустыми чашками занимает горизонтальное положение.

          Карточка «Рефлексия»

          Анкета

          Сегодня на уроке я:

          А) выполнил правильно задания теста;

          Б) сумел рассчитать мускульную силу своих бицепсов;

          В) сумел решить практическую задачу по определению массы линейки.

          2) Насколько самостоятельны Вы были на уроке?

          А) нуждался в разъяснении учителя;

          Б) нуждался в помощи соседа по парте;

          В) все выполнял сам.

          3) После сегодняшнего урока я:

          А) смогу выполнить домашнее задание;

          Б) смогу применять правило равновесия рычага в различных жизненных ситуациях;

          xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai