Manivela dönme veya destek eksenine sahip sert bir gövdedir.

kaldıraç türleri:

§ birinci türden kaldıraç

§ İkinci türden kaldıraç.

Üzerine etki eden kuvvetlerin uygulama noktaları birinci türden kaldıraç , dayanağın her iki yanında yatın.

Birinci türden bir kolun şeması.

t. O - kolun dayanak noktası (kolun dönme ekseni);

t.1 ve t.2 kuvvetlerin uygulama noktalarıdır ve sırasıyla.

kuvvet çizgisi kuvvet vektörü ile çakışan düz bir çizgidir.

Güçlü Omuz – en kısa mesafe kolun dönme ekseninden kuvvetin etki çizgisine.

tanım: D.

f 1 - kuvvetin etki çizgisi

f 2 - kuvvetin etki çizgisi

d 1 - omuz gücü

d 2 - omuz gücü

Omuz kuvvetini bulmak için algoritma:

a) bir kuvvet etki çizgisi çizin;

b) kaldıracın dayanma noktasından veya dönme ekseninden kuvvetin etki hattına dikini indirin;

c) bu dikmenin uzunluğu bu kuvvetin omzu olacaktır.

Egzersiz yapmak:

Çizimdeki her kuvvetin omzunu çizin:

t. O, rijit cismin dönme eksenidir.

Kaldıraç dengesi kuralı (Arşimet tarafından kurulmuştur):

Bir kaldıraç üzerine iki kuvvet etki ediyorsa, kaldıraç yalnızca ona etki eden kuvvetler kollarıyla ters orantılı olduğunda dengededir.

Yorum: Sürtünme kuvvetinin ve kaldıracın ağırlığının sıfıra eşit olduğunu varsayıyoruz.

Güç anı.

Kola etki eden kuvvetler, ona saat yönünde veya saat yönünün tersine dönme hareketi verebilir.

güç anı kuvvetin dönme hareketini karakterize eden ve kuvvet modülü ile kolun ürününe eşit olan fiziksel bir niceliktir.

tanım: M

SI cinsinden kuvvet momentinin ölçü birimi: 1 newton metre (1 Nm).

1 Nm – kolu 1m olan 1N cinsinden kuvvet momenti.

an kuralı: Bir kaldıraç, onu saat yönünde döndüren kuvvetlerin momentlerinin toplamı onu saat yönünün tersine döndüren kuvvetlerin momentlerinin toplamına eşitse, ona uygulanan kuvvetlerin etkisi altında dengededir.

Kola iki kuvvet etki ediyorsa, moment kuralı aşağıdaki gibi formüle edilir: Bir kaldıraç, onu saat yönünde döndüren kuvvetin momenti, onu saat yönünün tersine döndüren kuvvetin momentine eşitse, iki kuvvetin etkisi altında dengededir.

Not: Kaldıraca uygulanan iki kuvvet durumu için momentler kuralından, § 38'de ele alınan biçimde kaldıraç için denge kuralı elde edilebilir.

, ═> , ═> .

Bloklar.

Engellemek - bir dönme eksenine sahip bir oluğu olan bir tekerlek. Oluk iplik, halat, kablo veya zincir için tasarlanmıştır.

İki tip blok vardır: sabit ve hareketli.

sabit blok bloğun çalışması sırasında ekseni hareket etmeyen bir blok çağrılır. Böyle bir blok, ip hareket ettiğinde hareket etmez, sadece döner.

hareketli blok bloğun çalışması sırasında ekseni hareket eden bir blok çağrılır.

Blok, dönme ekseni olan rijit bir cisim, yani bir tür kaldıraç olduğundan, kaldıraç dengesi kuralını bloğa uygulayabiliriz. Bu kuralı, bloğun sürtünme kuvveti ve ağırlığının sıfıra eşit olduğunu varsayarak uyguluyoruz.

Sabit bir blok düşünün.

Sabit blok, birinci türden bir kaldıraçtır.

t. O - kolun dönme ekseni.

AO \u003d d 1 - kuvvetin omzu

OB \u003d d 2 - kuvvetin omzu

Ayrıca d 1 = d 2 = r, r tekerleğin yarıçapıdır.

Dengede M 1 = M 2

P d 1 = F d 2 ═>

Böylece, sabit bir blok güçte bir kazanç sağlamaz, yalnızca kuvvetin yönünü değiştirmenize izin verir.

Hareket eden bir blok düşünün.

Hareketli blok, ikinci türden bir kaldıraçtır.

Kaldıraç, sabit bir nokta etrafında dönebilen sert bir gövdedir. sabit nokta denir dayanak noktası. Dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine olan mesafeye denir. omuz bu güç

Kol denge durumu: kaldıraca uygulanan kuvvetler ise kaldıraç dengededir F1 Ve F2 zıt yönlerde döndürme eğilimindedir ve kuvvetlerin modülleri, bu kuvvetlerin omuzlarıyla ters orantılıdır: F1/F2 = l 2 / l 1 Bu kural Arşimet tarafından kurulmuştur. Efsaneye göre, haykırdı: Bana bir dayanak ver, dünyayı kaldırayım .

kaldıraç için, mekaniğin "altın kuralı" (kolun sürtünmesi ve kütlesi ihmal edilebilirse).

Uzun bir manivelaya biraz kuvvet uygulayarak, manivelanın diğer ucuyla ağırlığı bu kuvveti çok aşan bir yükü kaldırmak mümkündür. Bu, kaldıraç kullanarak güç kazanabileceğiniz anlamına gelir. Kaldıraç kullanırken, güç kazanımına mutlaka aynı şekilde kayıp eşlik eder.

Her türlü kaldıraç:

Güç anı. an kuralı

Kuvvet modülü ve kolunun çarpımı denir kuvvet anı.M = Fl , burada M kuvvet momentidir, F kuvvettir, l kuvvetin koludur.

an kuralı: Kolu bir yönde döndürmeye çalışan kuvvetlerin momentlerinin toplamı, onu ters yönde döndürmeye çalışan kuvvetlerin momentlerinin toplamına eşitse, kaldıraç dengededir. Bu kural, sabit bir eksen etrafında dönebilen herhangi bir rijit cisim için geçerlidir.

Kuvvet momenti, kuvvetin dönme hareketini karakterize eder. Bu eylem hem gücüne hem de omzuna bağlıdır. Bu nedenle örneğin bir kapıyı açmak isterken dönme ekseninden olabildiğince uzağa kuvvet uygulamaya çalışırlar. Küçük bir kuvvetin yardımıyla önemli bir an yaratılır ve kapı açılır. Menteşelerin yanına baskı uygulayarak açmak çok daha zordur. Aynı nedenle, bir somunu daha uzun bir anahtarla sökmek daha kolaydır, bir vidayı daha geniş saplı bir tornavidayla vb. çıkarmak daha kolaydır.

Kuvvet momentinin SI birimi newton metre (1 N*m). Bu, 1 m'lik bir omzu olan 1 N'lik bir kuvvet momentidir.

Kaldıraç, sabit bir nokta etrafında dönebilen sert bir gövdedir.

Sabit noktaya dayanak noktası denir.

İyi bilinen bir kaldıraç örneği, bir salıncaktır (Şekil 25.1).

Salıncaktaki iki kişi birbirini dengelediğinde? Gözlemlerle başlayalım. Elbette, bir salıncaktaki iki kişinin, yaklaşık olarak aynı ağırlığa sahip olmaları ve dayanak noktasından yaklaşık olarak aynı uzaklıkta olmaları durumunda birbirlerini dengelediklerini fark etmişsinizdir (Şekil 25.1, a).

Pirinç. 25.1. Tahterevalli denge durumu: a - eşit ağırlıktaki insanlar, dayanak noktasından eşit mesafelerde oturduklarında birbirlerini dengeler; b - insanlar farklı ağırlık daha ağır olan dayanağa daha yakın oturduğunda birbirini dengeler

Bu ikisi ağırlık olarak çok farklıysa, ancak daha ağır olanın dayanağa çok daha yakın oturması koşuluyla birbirlerini dengelerler (Şekil 25.1, b).

Şimdi gözlemlerden deneylere geçelim: kaldıracın denge koşullarını deneysel olarak bulalım.

deneyim koyalım

Deneyimler, eşit ağırlıktaki yüklerin, dayanak noktasından aynı mesafede asılı olmaları durumunda kaldıracı dengelediğini göstermektedir (Şekil 25.2, a).

Yüklerin farklı ağırlıkları varsa, daha ağır yük dayanağa çok daha yakın olduğunda kaldıraç dengededir, ağırlığı hafif yükün ağırlığından kaç kat daha fazladır (Şekil 25.2, b, c).

Pirinç. 25.2. Kaldıracın denge durumunu bulma deneyleri

Kol denge durumu. Dayanaktan kuvvetin etki ettiği düz çizgiye olan mesafeye bu kuvvetin omzu denir. F 1 ve F 2 yüklerin yanından kaldıraca etki eden kuvvetleri göstersin (bkz. Şekil 25.2'nin sağ tarafındaki diyagramlar). Bu kuvvetlerin omuzlarını sırasıyla l 1 ve l 2 olarak gösterelim. Deneylerimiz, kaldıraca uygulanan F 1 ve F 2 kuvvetleri kaldıracı zıt yönlerde döndürme eğilimindeyse ve kuvvetlerin modülleri bu kuvvetlerin omuzlarıyla ters orantılıysa kaldıracın dengede olduğunu göstermiştir:

F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1.

Bir kaldıracın dengesi için bu koşul, MÖ 3. yüzyılda Arşimet tarafından deneysel olarak oluşturulmuştur. e.

Bir kaldıracın denge durumunu deneyerek öğrenebilirsiniz. laboratuvar işi № 11.

Çağımızdan önce bile insanlar inşaat işinde kaldıraç kullanmaya başladılar. Örneğin resimde Mısır'daki piramitlerin yapımında kaldıraç kullanıldığını görüyorsunuz. Bir kaldıraç, bir eksen etrafında dönebilen sert bir gövdedir. Bir kaldıraç mutlaka uzun ve ince bir nesne değildir. Örneğin, tekerlek aynı zamanda bir kaldıraçtır, çünkü bir eksen etrafında dönen katı bir cisimdir.

İki tanım daha sunuyoruz. Bir kuvvetin etki çizgisi, kuvvet vektöründen geçen düz bir çizgidir. Kaldıracın ekseninden kuvvetin etki çizgisine olan en kısa mesafeye kuvvet kolu denir. Geometri dersinden, bir noktadan bir doğruya olan en kısa mesafenin bu doğruya dik olan mesafe olduğunu bilirsiniz.

Bu tanımları bir örnekle açıklıyoruz. Soldaki şekilde, kaldıraç pedaldır. Dönme ekseni O noktasından geçer. Pedala iki kuvvet uygulanır: F1, ayağın pedala bastığı kuvvettir ve F2, pedala bağlı gerilmiş kablonun elastik kuvvetidir. F1 vektörü boyunca kuvvetin etki çizgisini çizerek (mavi ile gösterilmiştir) ve üzerindeki O noktasından dikmeyi bırakarak, F1 kuvvetinin kolu olan OA segmentini elde ederiz.

F2 kuvveti ile durum daha da basittir: Bu kuvvetin vektörü daha başarılı bir şekilde yerleştirildiğinden, etki çizgisi ihmal edilebilir. O noktasından F2 kuvvetinin etki çizgisine dik olarak düşerek, bu kuvvetin omzu olan OB segmentini elde ederiz.

Bir kaldıraç yardımıyla, küçük bir kuvvet büyük bir kuvveti dengeleyebilir. Örneğin kuyudan bir kova kaldırmayı düşünün. Kol, bir kuyu kapısıdır - üzerine kavisli bir kulp takılı bir kütük. Kapının dönme ekseni kütüğün içinden geçer. Daha az kuvvet, kişinin elinin kuvvetidir ve daha büyük kuvvet, kovanın ve zincirin asılı kısmının aşağı çekilmesini sağlayan kuvvettir.

Soldaki çizim, kapının bir diyagramını göstermektedir. Daha büyük kuvvetin kolunun OB segmenti ve daha küçük kuvvetin kolunun OA segmenti olduğunu görebilirsiniz. OA > OB olduğu açıkça görülmektedir. Başka bir deyişle, küçük kuvvetin kolu, büyük kuvvetin kolundan daha büyüktür. Bu model sadece kapı için değil, diğer tüm kaldıraçlar için de geçerlidir. Daha genel olarak, kulağa şöyle geliyor:

Kaldıraç dengedeyken, daha büyük kuvvet küçük olandan ne kadar büyükse, küçük kuvvetin kolu da büyük kuvvetin kolundan kat kat fazladır.

Bu kuralı, ağırlıkları olan bir okul kaldıracının yardımıyla açıklıyoruz. Resme bir göz atın. Birinci kaldıraç için, sol kuvvetin kaldıracı sağ kuvvetin omzundan 2 kat daha büyüktür, dolayısıyla sağ kuvvet sol kuvvetin iki katıdır. İkinci kaldıraç için, sağ kuvvetin kaldıracı, sol kuvvetin kaldıracından 1,5 kat daha fazladır, yani sol kuvvetin sağ kuvvetten kaç kez daha büyük olduğu.

Yani, kaldıraç üzerinde iki kuvvet dengede olduğunda, daha büyük olanın her zaman daha küçük bir kaldıracı vardır ve bunun tersi de geçerlidir.

Eski zamanlardan beri insanlar işlerini kolaylaştırmak için çeşitli yardımcı cihazlar kullanıyorlar. Ne sıklıkla, çok ağır bir nesneyi hareket ettirmemiz gerektiğinde, yardımcımız olarak bir sopa veya sırık alırız. Bu basit bir mekanizma örneğidir - bir kaldıraç.

Basit mekanizmaların uygulanması

Birçok basit mekanizma türü vardır. Bu bir kaldıraç, bir blok, bir kama ve diğerleri. Fizikte basit mekanizmalara kuvvetleri dönüştürmeye hizmet eden cihazlar denir. Eğik düzlem, ağır nesneleri içeri sokmaya veya yukarı çekmeye yardımcı olur - bu aynı zamanda basit bir mekanizmadır. Basit mekanizmaların kullanımı çok yaygındır hem üretimde hem de evde. Çoğu zaman, güçte bir kazanç elde etmek, yani vücuda etki eden kuvveti birkaç kat artırmak için basit mekanizmalar kullanılır.

Fizikte kaldıraç basit bir mekanizmadır

Yedinci sınıfta fizikte incelenen en basit ve en yaygın mekanizmalardan biri kaldıraçtır. Fizikte kaldıraç, sabit bir destek etrafında dönebilen katı bir cisimdir.

İki tür kaldıraç vardır. Birinci türden bir kaldıraç için dayanak noktası, uygulanan kuvvetlerin etki çizgileri arasındadır. İkinci tür kaldıraçta dayanak bunların bir tarafında bulunur. Yani, bir levye ile ağır bir nesneyi hareket ettirmeye çalışıyorsak, o zaman birinci türden bir kaldıraç, levyenin serbest ucuna bastırarak levyenin altına bir çubuk koyduğumuz bir durumdur. Bu durumda, çubuk sabit destek olacak ve uygulanan kuvvetler çubuğun her iki yanında yer alacaktır. Ve ikinci türden kaldıraç, levyenin kenarını ağırlık altında kaydırdığımızda, levyeyi yukarı çekip, böylece nesneyi ters çevirmeye çalıştığımız zamandır. Burada dayanak, levyenin zeminde durduğu noktada bulunur ve uygulanan kuvvetler dayanağın bir tarafında bulunur.

Kaldıraç üzerindeki kuvvetler dengesi yasası

Kaldıracı kullanarak güç kazanabilir ve çıplak ellerimizle ağır bir yükü kaldırabiliriz. Dayanak noktasından kuvvetin uygulama noktasına olan mesafeye kuvvetin omzu denir. Dahası, Kaldıraç üzerindeki kuvvet dengesini aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayabilirsiniz:

F1/ F2 = l2 / l1,

burada F1 ve F2 kaldıraca etki eden kuvvetlerdir,
ve l2 ve l1 bu kuvvetlerin omuzlarıdır.

Bu, kaldıracın denge yasasıdır., diyor ki: kaldıraç, üzerine etki eden kuvvetler bu kuvvetlerin omuzlarıyla ters orantılı olduğunda dengededir. Bu yasa Arşimet tarafından MÖ 3. yüzyılda oluşturulmuştur. Bundan, daha küçük bir kuvvetin daha büyük bir kuvveti dengeleyebileceği sonucu çıkar. Bunu yapmak için, küçük kuvvetin omuzunun büyük kuvvetin omzundan daha büyük olması gerekir. Ve bir kaldıraç yardımıyla elde edilen güç artışı, uygulanan kuvvetlerin omuzlarının oranı ile belirlenir.