Проект "Рычаг"

Министерство образования, науки и молодёжной политики

Краснодарского края

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Краснодарского края «Краснодарский педагогический колледж»

ПРОЕКТ

по дисциплине ОУД.07 Информатика

РЫЧАГИ

специальность Преподавание в начальных классах

Выполнили:

студентки 2 курса группы 2 «Бш»

школьного отделения

Попова Анна Андреевна

Горшкова Виктория Олеговна

Руководитель:

Меденец Н.А.

Краснодар, 2017 г.

ВВЕДЕНИЕ

Рычаг - простейшее механическое устройство, представляющее собой твердое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры. Стороны перекладины по бокам от точки опоры называют плечами рычага. Рычаг многократно увеличивает силу человека или механизма.

Рычаги используются для:

1. приложения силы на расстоянии от груза,

2. изменения направления действия силы,

3. увеличение действующей на груз силы,

4. увеличение расстояния, на который перемещается груз.

В данной работе показывается какого большое значение рычагов в Lego наборах, что можно сделать из них и в чем заключаются различия между их видами.

Существует великое множество видов рычагов, они могут отличаться по размерам - быть совсем маленькими или достигать огромных размеров, по видам и формам- катапульта и детские качели выглядят совсем не похожими, но они обе построены по принципу рычага. Все это изучается, когда дети собирают в Lego наборах модели. Задействовав мелкую моторику видно какие происходят изменения, например при сборке катапульты предмет может лететь ближе или дальше. Запоминая все изменения ребенок развивает свою память, а так же начинает понимать основы физики.

Задача этого проекта заключается в показе всей важности рычагов в Lego наборах, их пользе и помощи в развитии детей в разных возрастах.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Общие сведения о рычагах

Рычаг — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точки опоры. Груз перемещается поворотом рычага, происходящего под действием силы (тянущей или толкающей). С помощью рычага груз можно поднять с меньшим усилием, чем его вес, если поместить груз ближе к оси вращения, чем место приложения силы.

Рычаг относится к простейшим механизмам. Представляет собой любой предмет, имеющий возможность вращаться вокруг неподвижной точки опоры (подвеса). Части предмета от точки опоры до точки приложения сил называют плечами рычага. Относительно точки опоры места приложения сил могут быть по разные стороны или с одной стороны .

Рычаг используется для создания большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Частными случаями рычага являются также два других простейших механизма: Дифференциальный ворот и Блок.

1.2 Тело человека как рычаг.

К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.

Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.

Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).

Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.

Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.

Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.

При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров..

1.3 Рычаги в быту .

Без применения рычага вы не сможете передвинуть непосильную тяжесть, расколоть орех, вытянуть с колодца воду и много других моментов, которые мы не замечаем и не связываем с рычагом. Рычаги распространены в быту повсюду.

Даже если взять обычную дверь, которую мы открываем и закрывает десятки раз за день. Вам ее не удастся открыть, если вы будете ее толкать возле крепления петель. Конечно же, вы сможете ее открыть, но это будет вам даваться довольно таки сложно. Но чем дальше от петель вы будете прилагать усилия, тем проще будет открыть дверь.

Благодаря такому простому механизму, как рычаг, мы, используя небольшие человеческие усилия с его помощью способны уравновесить силу намного большую. Так на примере обычного деревенского колодца мы можем наблюдать, что без помощи рычага, которым служит колодезный ворот, нам бы было намного труднее достать ведро воды. На этом примере мы видим, что рычагом в данном случае служит бревно, к которому прикреплена изогнутая рукоятка. Ось вращения этого рычага проходит сквозь это бревно, поэтому человек затрачивает меньше силы, вращая ручку колодца, так как большей силой будет та, которую цепь с ведром тянет вниз.

Если вы возьмете обычный грецкий орех и попробуете его раздавить руками, то вам это вряд ли удастся, так как силы рук в этом случае будет недостаточно. А если орех положить в специальное приспособление, такое, как орехоколка или же просто вставить его в дверное отверстие и толкнуть дверь, то орех легко раздавиться. Почему так произошло? А ответ очень простой, приспособление для давки орехов и даже простая дверь были применены, в качестве рычага.

В обычном водопроводном смесителе, которым каждый из вас пользуется по много раз на день, было бы гораздо сложней открывать туго завинченный кран, если бы его ручки не являлись небольшим, но эффективным рычагом.

Без рычага не обойтись при строительных работах, при ремонте различных механизмов и даже при езде на автомобиле. И таких повседневных бытовых примеров можно привести бесконечное множество.

1.4 Рычаги в технике

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.

Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.

Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.

Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.

1.5 Рычаги в Lego наборах

Существуют три основных варианта расположения оси вращения груза и точки приложения в Lego наборах:

• В рычагах первого рода ось вращения расположена между точкой приложения силы и грузом - такие рычаги могут использоваться и для получения выигрыша в силе и для получения выигрыша в расстоянии.

• В рычагах второго рода груз расположен между точкой приложения силы и осью вращения – такие рычаги используются, чтобы получить выигрыш в силе.

• В рычагах третьего рода точка приложения силы расположена между осью вращения и грузом - такие рычаги обычно используются, чтобы получить выигрыш в расстоянии.

Уяснение основных понятий играет немаловажную роль при сборке рычагов из Lego конструкций.

Сила- величина, с которой одно тело воздействует на другое.

Груз-объект, который мы хотели бы поднять или опустить с наименьшими усилиями.

Ось вращения-прямая, неподвижная относительно вращающегося вокруг нее твердого тела.

Рычаг- простейшее механическое устройство, представляющее собой твердое тело(перекладину), вращающееся вокруг точки опоры.

Понимание принципов так же стоит не на последнем месте. Принципиальные модели помогут ученикам на практике понять принцип работы простых механизмов, прежде чем они перейдут к конструированию основных моделей.

Принципиальные модели представлены в логической последовательности, способствующей постепенному пониманию принципов работы механизма. Из деталей набора можно одновременно построить только одну принципиальную модель. Во время построения модели своими руками все принципы наглядны и это способствует наилучшему пониманию конструирования.

Катапульты - то тоже отдельный вид рычагов. На ее примере особенно видна разница между тремя возможными расположениями оси вращения- предмет летит ближе или дальше.

Используя рычаги в Legо наборах можно построить не только катапульты, но и даже колесо обозрения, пистолет, дрель и многие другие интересные игрушки, маленькие копии настоящих предметов.

Не смотря на то что Lego наборы считаются детскими игрушками, из них можно собрать прототипы совсем не детских предметов, которые могут создавать различные предприятия. Ярким примером могут стать Lego наборы для робототехники. Из них создаются различные роботы-помощники, которые представляются на огромнейших выставках по робототехнике.

Польза рычагов в Lego наборах очень велика, ведь без них не смогли бы мы собрать многих игрушек, к которым привыкли.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор модели

Конструктор LEGO Education «Простые механизмы»

Заключение

Сборка рычагов из Lego наборов помогает понять, как можно сконструировать простые механизмы ,понять, где их можно применить в жизни .

В этой работе мы выполнили основную задачу - рассмотрели некоторые виды рычагов, применение рычагов в быту, их плюсы и минусы.

Актуальность нашего проекта заключается в том, что рычаги, которые мы можем собрать в программе Lego Digital Designer, окружают нас в реальной жизни буквально повсюду.

Надеемся, что данный проект поможет понять всю значимость тех материалов ,задействованных в нем и станут более внимательными к рычагам, используемых вокруг нас.