Жеңілдету үшін механикалық жұмыс жасауға ежелден пайдаланылады әр түрлі керек-жарақтар — қарапайым механизмдері.

Қарапайым механизмдер — бұл құрылғы, сондай-ақ ғана жасалады есебінен механикалық энергия. Жай механизмдер (рычаг, наклонная жазықтық, блок және т. б.) түрлендіру үшін қызмет етеді күштер, олардың қолданады жасау кезінде жұмыс жағдайларда керек әсерімен бір күш теңестіру басқа.

Наклонная жазықтық
Оны пайдаланады жағдайларда көтеру керек ауыр жүк кейбір биіктігі.

Қарастырайық тегіс көлбеу жазықтық (сур. 1). Есептейміз күші F, оны қоса дененің массасы m, көтеру үшін оның біркелкі, биіктігі h.
Сур. 1
Запишем динамикасының негізгі теңдеуі
F⃗ +N⃗ +mg⃗ =0
F→+N→+mg→=0
. Спроецируем бұл тепе-теңдік арналған ось Ox
F−mgsinα=0
F−mgsin⁡α=0
. Осыдан искомая күші

F=mgsinα=mghl⇒mgF=lh, F=mgsin⁡α=mghl⇒mgF=lh,
т. е біркелкі көтеру жүктің көмегімен көлбеу жазықтық қажет күші, сонша рет аз ауырлық күшінің жүкті, қаншама рет ұзындығы көлбеу жазықтық көп, оның биіктігі.

Рычаг
Тұтқасы бар деп атайды неподвижную айналу осі қатты дене, ол жұмыс істейді күшін, стремящиеся бұру оның айналасында осы осі. Оның тетіктері бірінші және екінші ретті.

Тұтқасы бірінші текті деп аталады иінтірегі, айналу осі Туралы орналасқан нүктелер арасындағы А және В қосымшасының күштері, ал өздері күштер бір жағына (сурет. 2, а). Бұл коромысло равноплечих таразы, темір жол шлагбаумды, қайшылар және т. б.
Сур. 2
Рычаг екінші текті — рычаг, айналу осі Туралы оның орналасқан бойынша бір нүктесінен қосымшаның күштері, ал өздері күштер қарсы бір-біріне (сур. 2, б). Бұл гайка кілттері, қышқаштар үшін ұсақтау жаңғақ, есіктер және т. б.

Тепе-теңдік шарты тетікті туындайтын ережесі сәттердің M1 = M2.

Өйткені M1 = F1l1 және M2 = F2l2, онда l1 және l2 — иығына күштердің қолданыстағы тетігі, онда F1F2=l2l1 F1F2=l2l1 — шарт-тепе-теңдік тетігі.

Кезде тепе-теңдік тетігі әсерінен екі күштің модульдері осы күштердің кері пропорционалды олардың плечам.

Көмегімен тетікті алуға болады ұтыс күшінде, яғни аз күш болады теңестіру үлкен күш.

Блок
Блоктар пайдаланады жүктерді көтеруге арналған. Блок білдіреді колесо с желобом, бекініс ” обойме. Бойынша желобу блок әкеледі жіп, арқан немесе шынжыр. Қозғалмайтын атайды мұндай блок, осі бекітілген және жүкті көтерген кезде, ол көтеріледі және түсіріледі (сур. 3, а, б).
Сур. 3
Жылжымайтын блок ретінде қарастыруға болады равноплечий рычаг, оның иығына қоса берілген күштердің тең дөңгелектің радиусы. Демек, ережелері сәттердің mgr = Fr туындамаса, жылжымайтын блок ұтыс күшінде бермейді (F = mg). Ол мүмкіндік береді өзгертуге күш әрекетінің бағыты.
Сур. 4
4-суретте, а, б бейнеленген жылжымалы блок (ось блок көтеріледі және түсіріледі жүкпен бірге). Мұндай блок бұрылады шамамен лезде осі О Ереже сәттері үшін оған болады түрі

mgr=F⋅2r⇒F=mg2. mgr=F⋅2r⇒F=mg2.
Осылайша, жылжымалы блок береді ұтыс күшінде екі есе.

Әдетте, тәжірибеде қолданады комбинациясын жылжымайтын блок, жылжымалы (сур. 5). Жылжымайтын блок қолданылады, ыңғайлы болу үшін ғана. Ол өзгерте отырып, күш әрекетінің бағыты, мүмкіндік береді, мысалы, жүк көтеріп, тұрып жер бетінде.
Сур. 5

Әдебиет

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Тапсырма. Тесттер: Оқу Құралы. жәрдемақы мекемелері үшін алуды қамтамасыз ететін жалпы орта білім беру / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 73-75.

Қарапайым механизмдер – бұл құрылғы, преобразуют күші. Қарапайым механизмдер жатқызады рычаг, блок, көлбеу жазықтық (қақпа).

Рычаг

Рычаг

Рычаг – қатты дене, ол мүмкін айналатын қозғалмайтын ось айналасында (сур. 1).

Сур. 1. Мысалдар тетіктерінің тұрмыста

Иінтірек бірінші текті

Өткіземіз тәжірибесі тұтқасы.

– Штативу бекіттік тетік, ол айналасында айналатын нүктелер тірек, уравновесили бұл тетік және подвесили жүк. – Иық l1подвесили жүк массасы 200 г, қашықтық осінен дейін жүк – 10 см, иығында жұмыс істейді күш 2 Н. – Иық l2 подвесили жүк массасы 100 г, қашықтық осінен дейін жүк – 20 см, иығында әрекет күші 1 Н болады. Күші 2 Н алды теңестіру күшпен 1 Н алып, ұтыс күшінде екі есе (сур. 2).

Сур. 2. Демонстрациялау, тәжірибе тұтқасы

Переместив жүктер иыққа l1 қашықтыққа 5см осінен дейін жүкті, рычаг шығып, тепе-теңдік және оны теңестіру қажет жүкті иыққа l2переместить ара қашықтығы 10 см осіне дейінгі жүкті тасымалдауға арналған.

Өзгерте отырып, қашықтыққа жүктерді дейін осінен айналу тетігінің, бірақ өзгертпей маңызы бар күш қолданылатын тетік болады деген қорытындыға келіп, бұл тетік орналасқан тепе-теңдік, егер қатынасы күштердің кері пропорционалды қатысты иыққа осы күштер.

– ереже бойынша, тепе-теңдік тетігі.

Бұл ереже орнатты Архимед (сур. 3) III ғасырда б. э. дейінгі

Сур. 3. Архимед

Осыдан:

Көбейтіндісі күш иіні деп аталады сәті күштер:

– өлшем бірлігі сәттен күшін СИ жүйесі.

Күші F2 кезінде осіне Туралы болады кезде, ол айналдыру денені сағат тілінің бағытымен бұрыңыз. Күші F1 кезінде осіне Туралы болады кезде, ол айналдыру денені сағат тіліне қарсы бұрап (сур. 4). Бұл біз әдетте сәттердің күштері . Үшін негіз болатын тепе-теңдік, керек кезінде күш қолданылған, сағат тілімен тең болған кезде қолданыстағы күш-сағат тіліне қарсы.

Сур. 4. Жарияланған сәттерді күштердің иінтірегі

Рычаг екінші текті

– Рычагам жатады дененің бар айналу осі соңында (сур. 5).

Сур. 5. Мысалы тетікті екінші текті (ақпарат Көзі)

Изобразим штативке ілу рычаг екінші текті, осі Туралы соңында. Күші F2 бар иық l2, күш көтеру F1, иық l1 (сур. 6).

Сур. 6. Рычаг екінші текті

Қарау үшін тепе-теңдік шарттары осындай тетікті сондай-ақ қолданылады және ереже бойынша сәттерді .

Блок

Блок түрі тетікті білдіреді колесо с желобом (сур. 7) арқылы науа болады елемеу арқан, трос, арқан немесе шынжыр.

Сур. 7. Блок

Тәжірибесі қозғалмайтын блогы

Закрепим штативке ілу жылжымайтын блок, бір соңында жіптің жариялаймыз, грузик массасы 100 г, пропустим жіп блок арқылы және екінші ұшы жіптер закрепим – динамометру. Бастаймыз жүк көтеріп, динамометр көрсетеді күші 1 Н ауырлық күші әрекет ететін грузик да 1 Н, бірақ бұл ретте біз бағытын өзгертуге күш, осы үшін қажет жылжымайтын блок. Ол береді ұтыс күшін (сур. 8).

Сур. 8. Бағытын өзгерту күштер көмегімен жылжымайтын блок (ақпарат Көзі)

Тәжірибе жылжымалы блогы

Жіптің бір ұшы бекітілген қозғалмай, жіп продета арқылы жылжымалы блок массасы 50 г, оған тіркелген жүк, салмағы 350 г. Бұдан әрі жіп продета арқылы жылжымайтын блок және бекітілуі – динамометру. Күш, қолданыстағы жүйесіне, – 4 Н. Потянув динамометр, біз көреміз, ол көрсетеді күші 2 Н. Осылайша, жылжымалы блок мүмкіндік береді ұтыс күшінде екі есе (сур. 9).

Сур. 9. Ұтыс күшінде көмегімен жылжымалы блок

Талқылайық, неліктен, және докажем қолдана отырып, ереже сәттерді.

Схемада 1-ден төмен бейнеленген жылжымайтын блок, күштері әрекет ететін болады. Запишем ереже сәттен күштердің нақты осы жағдай үшін:

R – радиус блок

қысқартамыз тең радиусы және аламыз:

1-сызба. Жылжымайтын блок

Бұл жағдайда, жылжымайтын блок өзгертеді тек күштің бағыты және ұтыс күшінде бермейді.

2-схемада бейнеленген жылжымалы блок, запишем ереже сәттен күштері үшін блок.

қысқартамыз тең радиусы және аламыз:

2-сызба. Жылжымалы блок

Негізі қағидалары сәттерді біз дәлелдеді жылжымалы блок береді ұтыс күшінде екі есе.

Әдебиеттер тізімі

Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике 7-9 сыныптар үшін білім беру мекемелері. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
Перышкин А. В. Физика. 7 сынып – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
Перышкин А. В. Сборник задач по физика, 7-9 сынып: 5-е изд., стереотип. – М: Баспа “Экзамен”, 2010.