Золотое правило механики

Благодаря простым механизмам было сформулировано «золотое правило» механики. Оказалось, что все перемещения в простых механизмах имеют определенную связь с силами, которые развивает машина. Что же называют «золотым правилом механики»?

Простые механизмы

На протяжении многих столетий человек использует для совершения механической работы различные предметы и приспособления – простые механизмы. Различают следующие простые механизмы: рычаг, блок, ворот, винт, наклонная плоскость.

Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Простые механизмы - рычаг

Рис. 1. Простые механизмы – рычаг.

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: ${F1\over F2}={l2\over l1}$

А вот как сформулировал постулаты о рычаге сам Архимед:

1. Равные веса, находящиеся на равных расстояниях (от точки опоры), находятся в равновесии, а равные веса, находящиеся на неравных расстояниях, не находятся в равновесии, но перевес происходит в сторону того веса, который находится на большем расстоянии.

2. Если два веса, находясь на определенном расстоянии, уравновешивают друг друга и если к одному из этих весов что-нибудь прибавить, то веса уже не будут уравновешивать друг друга, но наклонятся к тому весу, который увеличили.

3. Если подобным же образом отнять что-либо от одного из весов, то весы не останутся в равновесии, но отклонятся к тому, от которого не отнимали.

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелки, равен моменту силы, вращающему его против часовой стрелки.

Блок представляет собой колесо с желобом, которое укреплено в обойме.

Простой механизм - блок

Рис. 2. Простой механизм – блок.

Неподвижным блоком называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечный рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса. Такой блок не дает выигрыша в силе, но позволяет менять направление действия силы.

У подвижного блока ось опускается и поднимается вместе с грузом, он позволяет получать выигрыш в силе.

«Золотое правило механики»

Перемещения, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны приложенным силам – это и есть «золотое правило» механики, которое можно выразить следующей формулой:

$ {S1\over S2}= {F2\over F1}$

Пользуясь правилом пропорции, получаем из последнего выражения равенство работ, совершенных плечами рычага:

$A1=S1*F1=A2=S2*F2$

Золотое правило механики гласит: не один механизм не дает выигрыша в работе. Во сколько раз мы выигрываем в силе во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Золотое правило механики формула

Рис. 3. Золотое правило механики формула.

Что мы узнали?

Простые механизмы известны со времен Архимеда. В данной статье даны определения таких механизмов, как рычаг и блок. Используя простые механизмы, выигрываем в одном, например в силе, зато проигрываем в другом – в расстоянии.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1. Всего получено оценок: 109.

Предметы