Весло рычаг какого рода

Весло рычаг какого рода

Давненько пользуемся мы этими учебниками.
Еще наши мамы и папы по ним учились.
Как же осилить домашнее задание, ответить на вопросы и решить задачи в упражнениях?
Уверена, что думающие ученики сначала всё сделают сами, а эти сведения будут помощью «застрявшим в пути».
Ответы на ДЗ по физике помогут вам проверить себя и найти ошибки.
Ответы на ДЗ из упражнений соответствуют всем выпускам учебников этого автора, начиная с 1989 г.
Так как номера упражнений с одинаковыми вопросами в разных выпусках различаются, ответы на вопросы к упражнениям скомпонованы по темам.

На этой странице представлены решения задач по параграфам: Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге. Момент силы. Рычаги в технике, быту и природе.
Заодно некоторые узнают, какую тему по физике они сейчас изучают))

Так нет ли здесь нужной вам задачи?
Обязательно найдется!

1. Укажите точку опоры и плечи сил у рычагов, изображенных на рисунках.

а) Тачка с одним колесом.
Схема рычага:

Точка опоры — ось колеса (О).
Плечо силы F1 — от оси колеса до груза на тачке (ОА).
Плечо силы F2 — от оси колеса до рук (ОВ).

б) Рука человека — это тоже рычаг.
Схема рычага:

Точка опоры — локтевой сустав (О).
Плечо силы F1 — длина руки (предплечья) от локтя до кисти, в которую вложен груз (ОА).
Плечо силы F2 — небольшое расстояние (около 3 см) от локтевого сустава до точки прикрепления мышцы плеча на предплечье (ОВ).

в) Ножной тормоз в автомобиле.
Схема рычага:

Рычаг — педаль тормоза.
Точка опоры — ось вращения педали (О).
Плечо силы F1 — кратчайшее расстояние (ОА) от точки опоры до линии приложения силы F1, с которой нога давит на педаль.
Плечо силы F2 — кратчайшее расстояние (ОВ) от точки опоры до линии приложения силы F2 — силы упругости троса, прикрепленного к педали.

д, г) Палка для переноса тяжестей.
Схема рычага:

Здесь точка опоры — плечо человека (О).
Плечо силы F2 — от плеча до места, за которое держат палку (ОВ).
Плечо силы F1 — от плеча до того места, где подвешен груз (ОА).


2. Рассмотрите рисунки переноса груза на палке. При каком расположении груза на палке момент его силы тяжести больше? В каком случае груз легче нести? Почему?

Момент силы тяжести груза больше, когда увеличивается плечо этой силы.
Чтобы легче было нести, надо уменьшить плечо этой силы, т.е.расстояние от плеча до груза.
В этом случае рычаг можно уравновесить меньшей силой рук.

3. Пользуясь рисунком гребца в лодке, объясните, почему при гребле мы получаем проигрыш в силе и для чего это нужно.

Весло при гребле на лодке представляет собой рычаг.
Точка опоры — уключина.
С одной стороны к рукоятке весла прикладывается сила человека.
Плечо этой силы небольшая часть весла от уключины до руки.
С другой стороны действующая на весло сила — это сила сопротивления воды.
Плечо этой силы — наиболее длинная часть весла от уключины до конца весла в воде.
Чтобы сделать гребок надо уравновесить этот рычаг,
По правилу равновесия рычага при этом к короткой части весла прикладывается большая сила, а к длинной части весла меньшая сила.
В данном случае наблюдается проигрыш в силе.
Однако при гребке расстояние, которое проходит конец весла много больше расстояния, которое проходит рукоять весла.
Проигрывая в силе, выигрываем в расстоянии, что и является целью передвижения на лодке.

Читайте также:  Амортизаторы для авто какие лучше

Иногда когда человеку становится трудно грести (он устал), он сдвигает весло в уключине так, чтобы часть весла от руки до уключины стала длиннее. Концы весел в лодке как бы нахлестывают друг на друга, грести становится не очень удобно, зато легче, прикладывается меньшая сила. Но одновременно и расстояние, которое проходит лодка за гребок уменьшается.

4. На рисунке 162 изображен разрез предохранительного клапана. 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 см 2 , вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится? уменьшится?

5. На рисунке изображена схема подъемного крана. Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг. Сделайте расчет, пользуясь равенством моментов сил.

Источник

Виды рычагов в физике

Равновесие в физике представляет собой состояние системы, при котором она находится в относительном покое к окружающим объектам. Изучением условий равновесия занимается статика. Одним из механизмов, знание условий равновесия для работы которого имеет принципиальное значение, является рычаг. Рассмотрим в статье, какие виды рычагов бывают.

Что это в физике?

Прежде чем говорить о видах рычагов (в физике 7 класса проходят данную тему), дадим определение этому устройству. Рычаг — это простой механизм, который позволяет преобразовывать силу в расстояние и наоборот. Рычаг имеет простое устройство, он состоит из балки (доски, стержня), которая имеет определенную длину, и из одной опоры. Положение опоры не является фиксированным, поэтому она может располагаться как на середине балки, так и на ее конце. Сразу отметим, что положение опоры в общем определяет вид рычага.

Последний используется человеком с незапамятных времен. Так, известно, что в древней Месопотамии или в Египте с помощью него поднимали из рек воду или перемещали огромные камни при строительстве различных сооружений. Активно использовали рычаг в Античной Греции. Единственное письменное свидетельство, которое сохранилось об использовании этого простого механизма — это «Параллельные жизни» Плутарха, где философ приводит пример использования системы блоков и рычагов Архимедом.

Понятие о вращающем моменте

Понимание принципа работы разного вида рычагов в физике возможно, если изучить вопрос равновесия рассматриваемого механизма, которое тесным образом связано с понятием момента силы.

Момент силы — это величина, которая получается, если умножить силу на расстояние от точки ее приложения до оси вращения. Это расстояние принято называть «плечом силы». Обозначим F и d — силу и ее плечо соответственно, тогда получаем:

Момент силы обеспечивает возможность совершить поворот вокруг данной оси всей системы. Яркими примерами, в которых можно наблюдать момент силы в действии, являются откручивание гаечным ключом гайки или открывание двери за ручку, находящуюся далеко от дверных петель.

Вращающий момент является векторной величиной. В решении задач часто приходится учитывать его знак. Следует запомнить, что всякая сила, вызывающая вращение системы тел против часовой стрелки, создает момент силы со знаком +.

Равновесие рычага

На рисунке выше показан типичный рычаг и отмечены силы, которые на него действуют. Далее в статье будет сказано, что это — рычаг первого рода. Здесь буквами F и R отмечены внешняя сила и некоторый вес груза соответственно. Также видно, что опора смещена относительно центра, поэтому длины плеч dF и dR не равны друг другу.

В статике показано, чтобы рычаг не двигался как целый механизм, должна нулю равняться сумма всех сил, которые на него действуют. Мы отметили только две из них. На самом деле существует еще и третья, которая этим двум противоположна и равна их сумме — это реакция опоры.

Читайте также:  Как стучат амортизаторы на уаз патриот

Чтобы рычаг не совершал вращательные движения, необходимо, чтобы сумма всех моментов сил была равна нулю. Плечо силы реакции опоры равно нулю, поэтому момента она не создает. Остается записать моменты сил F и R:

Записанное условие равновесия рычага в виде формулы, также приводится:

Это равенство означает, что для того, чтобы рычаг не совершал вращение, внешняя сила должна быть во столько раз больше (меньше) веса поднимаемого груза, во сколько раз плечо этой силы меньше (больше) плеча, на которое действует вес груза.

Приведенная формулировка означает, что во сколько раз мы выигрываем в пути с помощью рассматриваемого механизма, во столько же раз проигрываем в силе.

Рычаг первого рода

Он был показан в предыдущем пункте. Здесь лишь скажем, что для рычага данного вида опора расположена между действующими силами F и R. В зависимости от соотношения длин плеч такой рычаг может применяться как для подъема тяжестей, так и для придания телу ускорения.

Примерами рычагов первого рода являются механические весы, ножницы, гвоздодер, катапульта.

В случае весов мы имеет два плеча одинаковой длины, поэтому равновесие рычага достигается только в том случае, когда силы F и R равны друг другу. Этот факт используется для взвешивания тел неизвестной массы путем сравнения ее с эталонным значением.

Ножницы и гвоздодер — это яркие примеры выигрыша в силе, но проигрыша в пути. Каждый знает, что чем ближе к оси ножниц заложен лист бумаги, тем легче ее отрезать. Наоборот, если попытаться отрезать кончиками ножниц бумагу, то высока вероятность, что они начнут ее «жевать». Чем длиннее ручка ножниц или гвоздодер, тем легче выполнить с помощью них соответствующие операции.

Что касается катапульты, то это яркий пример выигрыша с помощью рычага в пути, а значит, и в ускорении, которое его плечо сообщает снаряду.

Рычаг второго рода

Во всех рычагах второго рода опора находится вблизи одного из концов балки. Это ее расположение приводит к наличию всего одного плеча у рычага. При этом вес груза расположен всегда между опорой и внешней силой F. Расположение сил в рычаге второго рода приводит к единственному полезному результату: выигрышу в силе.

Примерами этого вида рычага являются тачка ручная, которая служит для перевозки тяжелых грузов, а также орехокол. В обоих случаях проигрыш в пути не имеет никакого отрицательного значения. Так, в случае ручной тачки важно лишь удерживать груз на весу во время его перемещения. При этом прилагаемая сила оказывается в несколько раз меньше веса груза.

Рычаг третьего рода

Конструкция рычага этого вида во многом подобна предыдущему. Опора в этом случае также расположена на одном из концов балки, и рычаг обладает единственным плечом. Однако расположение действующих сил в нем совершенно иное, чем в рычаге второго рода. Точка приложения силы F находится между весом груза и опорой.

Яркими примерами этого вида рычага являются лопата, шлагбаум, удочка и пинцет. Во всех этих случаях мы в пути выигрываем, однако происходит существенный проигрыш в силе. Например, чтобы удержать тяжелый груз с помощью пинцета, необходимо приложить большую силу F, поэтому использование этого инструмента не подразумевает удержание с помощью него тяжелых предметов.

В заключение отметим, что все виды рычагов работают по одному и тому же принципу. Они не дают выигрыша в работе по перемещению грузов, а лишь позволяют перераспределить эту работу в сторону более удобного ее выполнения.

Источник

Рычаг. Типы (виды) рычагов

Дано определение рычага и типов рычагов. Приведены примеры рычагов первого и второго рода. Описаны: условие равновесия рычага (правило рычага) и золотое правило механики.

Рычаг. Типы (виды) рычагов в технике и фитнесе

Опорно-двигательный аппарат (ОДА) человека можно рассматривать как механическую систему, и важными элементами в этой системе являются кости и суставы конечностей. Благодаря тому, что движения в суставах вращательные, суставы с конечностями можно рассматривать рычаг. Однако этот вопрос мы рассмотрим несколько позже, а сейчас рассмотрим общие вопросы и примеры рычагов.

Читайте также:  Водный редуктор давления что это

Определение рычага

Рычаг представляет собой твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры (оси вращения), на которое действуют, по крайней мере, две силы с противоположными моментами вращения (рис.1). Из определения следует, что рычагом может быть любое твердое тело, например, доска, которое способно вращаться вокруг неподвижной опоры (на рис. 1 ось ращения обозначена буквой О). Силы с противоположными моментами вращения означают, что под действием одной силы рычаг вращается по ходу часовой стрелки, а под действием другой – против.

Рис. 1. Рычаг

В ОДА человека рычагом часто выступает звено (предплечье, плечо, голень и т. д.), а осью вращения — сустав, который соединяет это звено с другими звеньями ОДА.

Применение рычага в древности

В древности люди изобрели много простых механизмов, позволяющих получать выигрыш в силе либо в пути. Такими механизмами являются: рычаг, блок, ворот, клин, винт.

Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали равноплечий рычаг для создания равновесных весов (рис.2).

Рис.2. Весы как пример рычага 1 рода

В Древнем Египте с использованием рычага строили пирамиды. Это позволяло, имея выигрыш в силе поднимать блоки, из которых возводились пирамиды, весом до 2,5 тонн (рис. 3). В настоящее время рычаги используются во многих областях.

Рис.3. Использование рычагов при строительстве пирамид

Виды (типы рычагов)

Различают два вида рычагов: рычаги первого и второго рода.

В рычаге первого рода действующие силы приложены с разных стороны от точки опоры (рис. 4а).

Рис. 4. Рычаги первого (а) и второго (б) рода.

В рычаге второго рода действующие силы расположены по одну сторону от точки опоры (рис.4б).

Примеры рычагов

Давайте рассмотрим несколько примеров рычагов.

Примеры рычагов первого рода:

Технические механизмы:

  • Равновесные весы (рис.1);
  • Детские качели;
  • Ножницы;
  • Весло в академической гребле;
  • Шлагбаум (рис.5);

Рис. 5. Шлагбаум как пример рычага 1 рода

Тренажеры на основе рычага первого рода:

  • Тренажер для развития силы мышц брюшного пресса фирмы Body Solid (рис. 6).

Рис.6. Тренажер фирмы Body Solid – рычаг первого рода

— Тренажер тяга сверху для развития широчайшей мышцы спины (рис. 7)

Рис.7. Тренажер фирмы Hammer — тяга сверху как пример рычага 1 рода

Примеры рычагов второго рода:

Технические механизмы:

  • Доска (брус), используемая для подъема тяжелых предметов (рис. 4б).
  • Тачка;
  • Башенный кран;

Примеры тренажеров на основе рычага второго рода:

  • Тренажер Т-гриф (рис. 8), а также другие силовые тренажеры, как, например, изображенный на рис.9.

Рис.8. Тренажер Т-гриф как пример рычага 2 рода

Рис.9. Силовой тренажер – пример рычага 2 рода — Жим ногами лежа

Условие равновесия рычага (правило рычага)

Правило рычага открыто Архимедом в III веке до н. э. Оно формулируется следующим образом:

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.

Правило рычага наглядно демонстрирует рис. 10. Плечо АО обозначим через h1, плечо ОВ – h2 (плечо рычага обозначают буквой L). Тогда правило рычага можно представить в виде формулы:

Из этого следует, что рычаг находится в равновесии (то есть неподвижен), если силы, приложенные к нему обратно пропорциональны их плечам.

Рис.10. Пример рычага 1 рода для демонстрации правила рычага

Золотое правило механики

Герон Александрийский, живший в I веке н.э., установил закон, который получил название «золотого правила механики».

«Выигрывая с помощью механизма в силе, мы во столько же раз проигрываем в пути и наоборот». Это правило наглядно иллюстрирует рис. 11.

Рис. 11. Схема, иллюстрирующая «золотое правило механики»

Источник

Поделиться с друзьями
АвтоМотоВики