Простые механизмы. Подвижный и неподвижный блоки. Золотое правило механики

Лекция на тему Простые механизмы. Блоки. «Золотое правило» механики

Простые механизмы — это устройства, с помощью которых можно преобразовывать силу: изменять ее по модулю и (или) по направлению. Примерами простых механизмов являются неподвижный и подвижный блоки, наклонная плоскость, рычаг.

Рычаг – один из первых простейших механизмов, изобретенных человеком. Рычаг – это любое твердое тело, способное вращаться вокруг какой - либо неподвижной опоры.

Различают два вида рычагов: У рычага 1 рода (рис. а) точка опоры располагается между линиями действия приложенных сил, а у рычага 2 рода (рис. б) она располагается по одну сторону от них.

Условие равновесия рычага:

рычаг находится в равновесии, если отношение сил обратно пропорционально отношению расстояний.

Точка приложения силы — это точка, в которой на рычаг действует другое тело.

Ось вращения — прямая, проходящая через неподвижную точку опоры рычага О, и вокруг которой он может свободно вращаться. Рассмотрим случай, когда ось вращения расположена между точками приложения сил   и  .

Линия действия силы — это прямая, вдоль которой направлена сила.

Плечо силы — кратчайшее расстояние от оси вращения тела О до линии действия силы. Плечо силы обозначается буквой d. Единицей плеча силы в СИ является один метр (1 м).

Физическую величину, равную произведению силы, вращающей тело, на плечо, называют моментом силы.

Единицей измерения момента силы является ньютон-метр (Н-м).

Сформулируем условие равновесия рычага в общем виде.

Рычаг пребывает в равновесии, если момент силы, вращающий рычаг по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающему рычаг против часовой стрелки.

Блоки

С помощью неподвижного блока можно только изменять направление действия силы: такой блок не дает выигрыша в силе.

Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза, но при использовании такого блока мы в 2 раза проигрываем в пути (если массой блока и трением можно пренебречь).

При использовании наклонной плоскости мы выигрываем в силе во столько же раз, во сколько раз проигрываем в пути (при отсутствии трения).

Haклoннaя плocкocть пpимeняeтcя для пepeмeщeния тяжeлыx пpeдмeтoв нa бoлee выcoкий уpoвeнь бeз иx нeпocpeдcтвeннoгo пoднятия. K тaким уcтpoйcтвaм oтнocятcя пaндуcы, эcкaлaтopы, oбычныe лecтницы и кoнвeйepы. Ecли нужнo пoднять гpуз нa выcoту, вceгдa лeгчe вocпoльзoвaтьcя пoлoгим пoдъeмoм, чeм кpутым. Пpичeм, чeм пoлoжe уклoн, тeм лeгчe выпoлнить эту paбoту. Koгдa вpeмя и paccтoяниe нe имeют бoльшoгo знaчeния, a вaжнo пoднять гpуз c нaимeньшим уcилиeм, нaклoннaя плocкocть oкaзывaeтcя нeзaмeнимa.

«Золотое правило» механики: при использовании любого простого механизма мы выигрываем в силе во столько же раз, во сколько проигрываем в пути. Это справедливо при условии, что трением и массой самих механизмов можно пренебречь.

«Золотое правило» механики справедливо и для гидравлического пресса