Простые механизмы

• Физика.Внеклассное мероприятие

Подготовила: учитель физики –

Адзиева П.М.

Простые механизмы

Простые механизмы - устройства (приспособления), позволяющие преобразовать силу в силу, существенно большую.

Простые механизмы

Рычаг Наклонная плоскость

(блок, ворот, лом) (клин, винт)

Простые механизмы дают выигрыш в силе.

Рычаг – твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

Рычаг начал применяться людьми ещё в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжёлые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте.

• ℓ - плечо силы, м. (ОА и ОВ – плечи сил F ₁ и F ₂ )

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

F ₁ ⁄ F ₂ = ℓ ₂ / ℓ ₁

M=F* ℓ - момент силы (Н*м)

Физическая величина, равная произведению силы на её плечо, называется моментом силы.

M ₁ =M ₂

Рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелке.

Рычаги в технике, быту и природе.

Различные части тела животного и человека, например конечности, могут действовать как рычаг.

Рычаги передней конечности

Одноплечный рычаг руки человека

собаки

Блок – это колесо с желобом, по которому пропускают верёвку, трос или цепь.

Блок

подвижный неподвижный

Даёт выигрыш в силе в 2 раза .

Обычно на практике применяют комбинацию подвижного блока с неподвижным.

Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. А применяется для удобства. Он изменяет направление действия силы, например, позволяет поднимать груз, стоя на земле.

Для получения большего выигрыша в силе применяют грузоподъёмный механизм – полиспаст.

Наклонная плоскость — простой механизм в виде плоской поверхности, установленной под углом, отличным от прямого, к горизонтальной поверхности.

Клин — простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся под острым углом. Используется для раздвижения, разделения на части обрабатываемого предмета.

Винт — простой механизм. Резьба винта, в сущности, представляет собой другой простейший механизм — наклонную плоскость, многократно обёрнутую вокруг цилиндра.

Ворот - это два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси, например, колодезный ворот с ручкой.

Лебедка - конструкция , состоящая из двух воротов с промежуточными передачами в механизме привода.

Архимед (287-212 г.г. до н.э.)

Баллиста

Катапульта

• Простые механизмы

• Установите соответствие между физическими величинами, обозначением и единицами физических величин.
• Название Обозначение Единица
• А) сила 1) L 1) Вт
• Б) плечо силы 2) F 2) Дж
• В) мощность 3) А 3) м
• Г) работа 4) N 4) H

A

Б

В

Г

• Простые механизмы

• Установите соответствие между физическими величинами, обозначением и единицами физических величин.
• Название Обозначение Единица
• А) сила 1) L 1) Вт
• Б) плечо силы 2) F 2) Дж
• В) мощность 3) А 3) м
• Г) работа 4) N 4) H

A

Б

2

4

1

В

3

Г

4

1

3

2

• Простые механизмы

• Коэффициент полезного действия

• Коэффициент полезного действия

• Какую работу мы называем полной (затраченной) ?
• Работу, совершённую приложенной силой.
• Какую работу мы называем полезной?
• Работу по подъёму грузов или преодолению какого-либо сопротивления.
• Почему соверш1нная с помощью механизма полная (затраченная) работа всегда несколько больше полезной работы?
• Часть работы совершается против сил трения и по перемещению его отдельных частей.

• Коэффициент полезного действия

• Полная работа=
• Полезная работа +
• Работа против сил трения +
• Работа по перемещению механизма или его отдельных частей

• Коэффициент полезного действия

• Что называется коэффициентом полезного действия?
• 1. Отношение затраченной работы к полезной
• 2. Разность затраченной и полезной работы
• 3. Отношение полезной работы к затраченной
• 4. Произведение полезной работы на затраченную

• Коэффициент полезного действия

Правильно

• Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия

• Коэффициент полезного действия

η=Ап/Аз ∙100%

η

КПД=Ап/Аз

• Коэффициент полезного действия

Апол .

η= Апол./Азатр.

Азатр.=Апол./η

η

Азатр.

Апол.=η∙Азатр.

• Коэффициент полезного действия

• Пути повышения коэффициента полезного действия.
• - уменьшение силы трения
• -уменьшение силы тяжести

• Коэффициент полезного действия

• Уменьшение силы трения
• F тр.=μN
• μ - коэффициент трения, зависит от свойств соприкасающихся поверхностей; N - сила реакции опоры. На горизонтальной поверхности, движущейся равномерно или находящейся в состоянии покоя, равна силе тяжести N=Fтяж., F тяж.=mg .

N

• Коэффициент полезного действия

• Уменьшение силы тяжести
• -использование материалов с меньшей плотностью

• Коэффициент полезного действия

• Уменьшение силы тяжести
• -уменьшение объёма деталей (использование полых деталей с рёбрами жёсткости)

• Коэффициент полезного действия

Двигатели

Тепловые

Электрические

• Коэффициент полезного действия

• η≈30%-40% η≈70%-98%

Двигатели

Тепловые

Электрические

« золотое правило» механики .

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.

• Коэффициент полезного действия

• Решение задач
• Задача №1
• При помощи рычага был поднят груз массой 245 кг на высоту 6 см. При этом другое плечо рычага под действием силы 500 Н переместилось на 30 см. Определите КПД рычага.

• Коэффициент полезного действия

• Решение задач
• Задача №1
• При помощи рычага был поднят груз массой 245 кг на высоту 6 см. При этом другое плечо рычага под действием силы 500 Н переместилось на 30 см. Определите КПД рычага.
• Дано: СИ Решение:
• m= 245 кг Вес груза равняется
• h₁=6 см 0,06м P=mg P=245 кг∙10н/кг=2450н
• F=500 H Полезная работа по подъёму груза А пол=Р∙h₁
• h₂=35 см 0,35м А пол=2450н∙0,06м=147 Дж
• η- ? Затраченная при подъёме груза работа равна
• А затр = F∙h₂ А затр = 500н∙0,35м= 175 Дж
• КПД рычага находим как отношение полезной работы к затраченной, выраженное в процентах
• η= (А пол/А затр )∙100% η=( 147н/175 н)∙100%= 84%
• Ответ: 84%Коэффициент полезного действия

• Коэффициент полезного действия

• Задача №56 1 вариант
• Дано: Решение
• h=4 м Полезная работа по подъёму груза равна
• l=7 м А пол.=Р∙h
• Р=3,5 Н А пол.=3,5 Н∙4 м =14 Дж
• F=2,5 H Совершённая (затраченная) работа по
• Найти: η-? подъёму груза по наклонной плоскости равна
• Азатр.=F ∙l Азатр.=2,5 Н∙7м=17,5 Дж
• Коэффициент полезного действия равен η=А пол./А затр.
• η=14 Дж/17,5 Дж=0,8=80%
• Ответ: КПД наклонной плоскости равен 80%

• Коэффициент полезного действия

• Задача №56 2 вариант
• Дано: Решение
• m= 40 кг Полезная работа по подъёму санок с

F = 300 Н с девочкой А пол.=Р∙h

• h= 4 м P =mg А пол.=mgh l=8 м А пол.=40 кг∙10 Н/кг∙4 м =1600 Дж
• g= 10 н/кг Совершённая (затраченная) работа по
• Найти: η-? подъёму груза по наклонной плоскости равна
• Азатр.=F ∙l Азатр.=300 Н∙8 м=2400 Дж
• Коэффициент полезного действия равен η=А пол./А затр.
• η=1600 Дж/2400 Дж=0,67=67%
• Ответ: КПД наклонной плоскости равен 67%

• Коэффициент полезного действия

• Задача №57 1 вариант
• Дано: Решение
• m= 60 кг Полезная работа по подъёму груза равна

F = 350 Н А пол.=Р∙h

• h= 3 м P =mg А пол.=mgh l=6 м А пол.=60 кг∙10 Н/кг∙3 м =1800 Дж
• g= 10 н/кг Совершённая (затраченная) работа по
• Найти: η-? подъёму груза с помощью подвижного блока равна Азатр.=F ∙l Азатр.=350 Н∙6 м=2100 Дж
• Коэффициент полезного действия равен η=А пол./А затр.
• η=1800 Дж/2100 Дж=0,857=85,7%
• Ответ: КПД системы равен 85,7%

• Коэффициент полезного действия

• Задача №57 2 вариант
• Дано: Решение
• m= 80 кг Полезная работа по подъёму лыжника
• F = 200 Н равна

h= 3 м P =mg А пол.=mgh l=16 м А пол.=80 кг∙10 Н/кг∙3 м =2400 Дж

• g= 10 н/кг Совершённая (затраченная) работа по
• Найти: η-? подъёму груза с помощью подвижного блока равна Азатр.=F ∙l Азатр.=200 Н∙16 м=3200 Дж
• Коэффициент полезного действия равен η=А пол./А затр.
• η=2400 Дж/3200 Дж=0,75 =75%
• Ответ: КПД системы равен 75%

Коэффициент полезного действия

• Задача №2
• Груз массой 100 кг равномерно поднимают на высоту 5м с помощью рычага, коэффициент полезного действия которого равен 70%. Определите, какая работа была затрачена при этом.

Коэффициент полезного действия

• Задача №2
• Груз массой 100 кг равномерно поднимают на высоту 5м с помощью рычага, коэффициент полезного действия которого равен 70%. Определите, какая работа была затрачена при этом.

Коэффициент полезного действия

• Задача №3
• Ящик массой 54 кг с помощью подвижного блока подняли на некоторую высоту. К тросу блока была приложена сила, равная 360 Н. Определите коэффициент полезного действия подвижного блока.

Коэффициент полезного действия

• Задача №3
• Ящик массой 54 кг с помощью подвижного блока подняли на некоторую высоту. К тросу блока была приложена сила, равная 360 Н. Определите коэффициент полезного действия подвижного блока.

Коэффициент полезного действия

Спасибо за работу!