מינוף בחיי היומיום. עבודת מחקר בפיזיקה על המנוף

מנופים בטבע, בטכנולוגיה ובחיי היומיום.

תן לי נקודת תמיכה ואני אזיז את הגלובוס!

ארכימדס.

מטרות השיעור.

חינוכית.

1. ליצור את היכולת ליישם את הידע הנרכש להסבר פעולות של מנגנונים פשוטים.

2. להעמיק את הידע על השימוש במנופים בטכנולוגיה, בחיי היום יום ובטבע

3. הציגו את המושג בלוק, סוגיו.

מתפתח.

1. פיתוח תחומי עניין קוגניטיביים, איכויות תקשורתיות.

2. פיתוח חשיבה טכנית.

3. פיתוח מיומנויות ויכולות של עבודה עצמאית.

חינוכית.

1. לטפח אחריות, משמעת, יחס מצפוני לעבודה שבוצעה.

2. להקנות מיומנויות של שיתוף פעולה, יכולת עבודה בצוות.

סוג שיעור : משולב (הטמעת ידע על בסיס קיים)

שיטות לימוד : מעשי, חזותי, מחקר, חיפוש.

תקשורת בין נושאים מילות מפתח: מתמטיקה, ביולוגיה, טכנולוגיה.

ציוד: מצגת, מספריים, חותכי חוטים, מלקחיים. הנחיות לעבודה מעשית.

במהלך השיעורים:

1. Org. רגע. (דברי פתיחה)

2 . חזרה על מה שנלמד קודם לכן. (פאזלים)

3 . בוחן נושא חדש

תלמיד 1. מנופים בטכנולוגיה

מטבע הדברים, מנופים נמצאים גם בכל מקום בטכנולוגיה. הדוגמה הברורה ביותר היא ידית ההילוכים במכונית. זרוע המנוף הקצרה היא החלק שרואים בתא הנוסעים.

הזרוע הארוכה של הידית מוסתרת מתחת לתחתית המכונית, ואורכה בערך פי שניים מהקצרה. כאשר אתה מעביר את הידית ממצב אחד למשנהו, זרוע ארוכה בתיבת ההילוכים מחליפה את המנגנונים המתאימים.

כאן גם ניתן לראות בצורה ברורה מאוד כיצד אורך זרוע המנוף, טווח המסע שלה והכוח הנדרש להזזה מתואמים זה עם זה.

לדוגמה, במכוניות ספורט, להחלפת הילוכים מהירה יותר, הידית מקוצרת בדרך כלל, וגם הטווח שלה קצר.

עם זאת, במקרה זה, הנהג צריך להתאמץ יותר כדי להחליף הילוך. להיפך, בכלי רכב כבדים, שבהם המנגנונים עצמם כבדים יותר, הידית מתארכת, וגם טווח הנסיעה שלו ארוך יותר מאשר במכונית נוסעים.

לפיכך, אנו יכולים להשתכנע שמנגנון המנוף נפוץ מאוד הן בטבע והן בחיי היומיום שלנו, ובמנגנונים שונים.

משימת שקופית.

תלמיד 2 . מנוף בחיי היומיום.

מנופים נפוצים גם בחיי היומיום. יהיה לכם הרבה יותר קשה לפתוח ברז מוברג היטב אם לא הייתה לו ידית של 3-5 ס"מ, שהיא מנוף קטן אך יעיל מאוד.

אותו הדבר חל על מפתח ברגים, שבו אתה משתמש כדי להתיר או להדק בורג או אום. ככל שהמפתח ארוך יותר, כך יהיה לך קל יותר לפרק את האום הזה, או להיפך, כך תוכל להדק אותו חזק יותר.

בעבודה עם ברגים ואומים גדולים וכבדים במיוחד, למשל, בתיקון מנגנונים שונים, נעשה שימוש במכוניות, מכונות, מפתח ברגים עם ידית עד מטר.

דוגמה בולטת נוספת למינוף בחיי היומיום היא הדלת הנפוצה ביותר. נסה לפתוח את הדלת על ידי דחיפה ליד הצירים. הדלת תיכנע מאוד. אך ככל שנקודת הפעלת הכוח ממוקמת רחוק יותר מצירי הדלת, כך יהיה לכם קל יותר לפתוח את הדלת.

תלמיד 3 . גוף האדם כמנוף

לדוגמה, השלד ומערכת השרירים של אדם או כל בעל חיים מורכבים מעשרות ומאות מנופים. בואו נסתכל על מפרק המרפק. הרדיוס וההומרוס מחוברים זה לזה בסחוס, ואליהם מחוברים גם שרירי הדו-ראשי והתלת-ראשי. אז אנחנו מקבלים את מנגנון המנוף הפשוט ביותר.

אם אתה מחזיק משקולת של 3 ק"ג ביד, כמה מאמץ השריר שלך מפתח? החיבור של העצם והשריר מחלק את העצם ביחס של 1 ל-8, לכן, השריר מפתח כוח של 24 ק"ג! מסתבר שאנחנו חזקים מעצמנו. אבל מערכת המנוף של השלד שלנו לא מאפשרת לנו להשתמש במלוא כוחנו.

דוגמה טובה ליישום טוב יותר של מינוף למערכת השרירים והשלד היא הברך האחורית ההפוכה בבעלי חיים רבים (כל מיני חתולים, סוסים וכו').

העצמות שלהם ארוכות משלנו, והמבנה המיוחד של רגליהם האחוריות מאפשר להם להשתמש בכוח השרירים שלהם בצורה יעילה הרבה יותר. כן, כמובן, השרירים שלהם הרבה יותר חזקים משלנו, אבל המשקל שלהם גדול בסדר גודל.

סוס ממוצע שוקל כ-450 ק"ג, ובמקביל יכול לקפוץ בקלות לגובה של כשני מטרים. כדי לבצע קפיצה כזו, אתה ואני צריכים להיות מאסטרים בספורט בקפיצות לגובה, למרות שאנחנו שוקלים פי 8-9 פחות מסוס.

מאז שזכרנו את הקפיצה לגובה, שקול את אפשרויות השימוש במנוף, שהומצאו על ידי האדם. הקפיצה במוט היא דוגמה טובה מאוד.

תלמיד 4 . צמחים. ניתן לציין מנופים רבים בגוף של חרקים, ציפורים, במבנה של צמחים. למשל, האבקנים של פרח מרווה הם סוג של מנוף. שתי זרועות משתרעות מציר האבקנים: ארוכות וקצרות. שק אבקה תלוי בקצה זרוע ארוכה, מעוקל כמו עול, והזרוע הקצרה משוטחת. הוא סוגר את הכניסה לעומק הפרח, שם נמצא הצוף. הדבורה, המנסה להגיע אל הצוף, נוגעת תמיד בכתף הקצרה. במקביל, הזרוע הארוכה יורדת, מרעיפה על גב הדבורה אבקה. והדבורה עפה הלאה, נוגעת בסטיגמה של העמוד של הפרח החדש ומאביקה אותו.

תלמיד 5. סיכום . עוד לפני תקופתנו, אנשים החלו להשתמש במינוף בעסקי הבנייה, למשל, בבניית הפירמידות במצרים. המנוף מאפשר לך להשיג רווח בכוח, אולם האם רווח כזה ניתן "בחינם"? בעת שימוש במנוף, הקצה הארוך שלו עובר מרחק גדול יותר. לפיכך, לאחר שקיבלנו רווח בכוח, אנו מקבלים הפסד במרחק. המשמעות היא שעל ידי הרמת מטען גדול בכוח קטן, אנו נאלצים לבצע תזוזה גדולה יותר.

4. הפסקה פיזית. חידות.

עבודה מעשית .

מטרה: לנתח מידע על השימוש במנופים בחיי היומיום.

משימה עבור הקבוצה1.

קבע את כוח הלחץ של מספריים על דף נייר באמצעות מספריים, דינמומטר. מצורפות הוראות לביצוע המשימה.

מלא את הטבלה.

מופעל כוח

F1,N

כתף l1, ס"מ

כָּתֵף

l2 ס"מ

כוח הלחץ של המספריים,

F2, N

כלל שיווי המשקל

F1 = l2

F2 l1

רגע של כוחות

M 1= M2

זכייה בתוקף:

סיכום:

הוראה.

1. קח מספריים.

2. מודדים בעזרת סרגל את המרחק l1, ס"מ ממרכז המספריים (חתך) למרכז טבעות המספריים. רשום את התוצאה בטבלה.

3. לוקחים דף נייר, חורצים חתך ומדודים בעזרת סרגל את המרחק ממרכז המספריים (המסמר) לגיליון הנייר (ראו איור). התוצאה שהתקבלה l2, ראה רשום בטבלה.

4. קח דינמומטר. הביאו את המספריים עם דף נייר למצב עבודה (ראו איור), חברו את וו הדינמומטר על טבעת המספריים ומשכו עד שהמספריים חותכים את דף הנייר. וברגע זה, רשמו את קריאות הדינמומטר, F1 רשמו את הנתונים בטבלה.

5. באמצעות הנוסחה של כלל איזון המנוף, חשב את כוח הלחץ של המספריים F2 על דף הנייר.

6. בדקו האם מתקיימים כלל האיזון של המנוף וכלל המומנטים רשמו את התוצאות בטבלה.

עבודה מעשית.

מטרה: לנתח מידע על השימוש במינוף בטבע

משימה עבור הקבוצה2.

חשב את חוזק שרירי היד שלך בעת הרמת העומס שלו

קיבעון. מצורפות הוראות לביצוע המשימה. .

מלא את הטבלה.

כוח לחץ עומס,

ו2, ח

כתף ל2 , ס"מ

כָּתֵף

ל1 , ס"מ

כוח שרירי הזרוע

ו 1, ח

כלל שיווי המשקל

ו 1 = ל 2

ו2 ל1

רגע של כוחות

M1 = מ2

זכייה בתוקף:

סיכום:

הוראה.

1. קח ביד סט משקולות.

2. מדדו בעזרת סרגל את המרחק l2, ס"מ מציר הסיבוב של הזרוע (מרפק) עד למקום קביעת העומס. רשום את התוצאה בטבלה.

3. חשב את כוח הלחץ של העומס F2, בידיעה שיש 3 עומסים בסט, וכוח הלחץ של עומס אחד הוא 1 N. רשום את הנתונים בטבלה.

4. מדדו בעזרת סרגל את המרחק l1, ס"מ מציר הסיבוב של הזרוע (מרפק) לשריר הזרוע, ראו איור. רשום את התוצאה בטבלה.

5. בעזרת הנוסחה לכלל האיזון של המנוף, חשב את חוזק שרירי הזרוע F1 בעת הרמת העומס.

6. בדקו האם מתקיימים כלל האיזון של המנוף וכלל הרגעים. רשום את התוצאות בטבלה.

7. קבע את הרווח בכוח.

8. הסק מסקנה באמצעות הנתונים בפסקאות 6 ו-7.

5. השתקפות. צייר סמיילי בשוליים, מחייך אם אהבת את השיעור, רציני אם משהו נותר לא מובן ומשעמם אם לא אהבת את השיעור.

6. תוצאות השיעור: ציון.

7. שיעורי בית.

"צעדים ראשונים במדע"

מוסד חינוכי תקציבי עירוני בית ספר תיכון עם לימוד מעמיק של מקצועות בודדים מס' 32 של העיר סמארה

מדור: פיזיקה

נושא:"יש כוח! השכל לא הכרחי?

אברמוב דנילה,

תלמיד כיתה 4 ב'

בית ספר תיכון MBOU מס' 32

ללכת. סמארה

מנהל עבודה

זיברט גלינה איבנובנה,

מורה בבית ספר יסודי

סמארה, 2015

תוכן העניינים

אני. מבוא …………………………………………………………………………………..3

II. חלק ראשי. המנוף והזנים שלו…………………………………………5

III. חלק מעשי………………………………………………………………..…..11

3.1 מנופים בטכנולוגיה ובחיי היומיום ………………………………………………………………….11

3.2. עבודת מעבדה בנושא

"הבהרת התנאים לשיווי המשקל של המנוף" …………………………...…….12

3.3. ניסויים בבית ………………………………………… 13

3.4. ייצור מכשירים ודגמים הפועלים על העיקרון

מנוף ………………………………………………….………………………...15

IV. מסקנה ………………………………….………………………………..….….17

ספרות …………………………………………………………..…………………………..18

יישומים……………………………………………………………………………………… 19

מבוא

פעם כל המשפחה נסעה במכונית ליער. הכל היה בסדר, אלמלא הגשם. הוא גרם לנו לחזור וללכת הביתה. וכמובן, בכביש ספוג הגשם נתקענו. כל הניסיונות לדחוף את המכונית עלו בתוהו... ואז אבא שלי אמר: "הלוואי ועכשיו, בן, יהיה לנו איזה איש חזק שיעזור לנו!". אבל לא היו אנשים חזקים וגיבורים בקרבת מקום, וטרקטור נסע. הוא פתח את הכננת, קשר כבל לרכב שלנו ושלף אותו תוך 5 דקות.

תמיד רציתי מאוד להיות חזק, עוזר אמיתי ולהיות כמו גיבורים רוסים - אדיב, ישר, חזק ומיומן. אבל אז שאלתי את עצמי את השאלה: "איך אנשים מסוימים יכולים לבצע משימות כל כך בלתי אפשריות עבור אדם רגיל?"

הכנסתי קדימההַשׁעָרָה - סביר להניח שיש מנגנונים שעוזרים לאדם להתחזק.(ראה שקופית 1).

יַעַד מחקר : גלה את עקרון הפעולה של המנגנונים הפשוטים ביותר.(ראה שקופית 1).

בחיפוש אחר תשובה, פניתי למדע הפיזיקה. למדתי שכוחו של האיש עצמו מוגבל, ולכן הוא מרבה להשתמש במכשירים כדי להגביר את עוצמת הפעולה שלו.מכשירים כאלה נקראים מנגנונים פשוטים. אלה כוללים: המנוף וזניו - בלוק ושער; מטוס משופע וזניו - טריז ובורג.

משימות :

1. ללמוד על מקור וסוגי המינוף;

2. לערוך ניסויים עם מנוף;

3. בעזרת מבוגרים, לדמות מכשירים הפועלים על עיקרון של מנוף;

4. להכין מצגת אלקטרונית על תוצאות המחקר.(ראה שקופית 1).

חפץ: זרוע מנוף.

פריט: מינוף בחייהם של אנשים.

שיטות מילות מפתח: חיפוש מידע בספרות ובאינטרנט, תצפית, תיאור ומדידה, עבודה ניסיונית,דוּגמָנוּת.

II . מנוף וזניו.

"תן לי נקודת תמיכה, ואני אזיז את כדור הארץ!"

ארכימדס

האדם הוא יצור רציונלי. המוח הוא שתמיד נתן לו את ההזדמנות ליצור מכשירים שהפכו אותו לחזק או מהיר יותר מהחיה, לחיות בתנאים שבהם הוא לא יכול לשרוד בלי הדברים האלה.

אחד המכשירים הראשונים מסוג זה היה המנוף. אפילו האדם הפרימיטיבי הפך מוט רגיל לכלי להרמת משקולות. על ידי החלקת מקל ארוך מתחת לאבן והנחתה על פיסת עץ ששימשה כתמיכה, ניתן היה להעביר את האבן למקום אחר ללא בעיות. ככל שהמוט ארוך יותר, כך קל יותר לעבוד. המצאת המנוף קידמה את האדם הפרימיטיבי בדרך התפתחותו.

המעדר והמשוט הומצאו על ידי האדם כדי להפחית את הכוח שהיה צריך להפעיל כדי לבצע כל עבודה.(ראה שקופית 1).

באלף החמישי לפני הספירה, מסופוטמיה השתמשה בסולמות שהשתמשו בעקרון המינוף להשגת איזון.

ללא מנוף, אי אפשר היה להרים את לוחות האבן הכבדים בעת בניית הפירמידות במצרים העתיקה. לבניית פירמידת צ'אופס, שגובהה 147 מ', נעשה שימוש ב-2,300,000 גושי אבן, שהקטנה שבהן הייתה בעלת מסה של 2.5 טון.

בסביבות שנת 1500 לפני הספירה, מופיע השדוף במצרים ובהודו - האב של העגורים המודרניים, מכשיר להרמת כלים במים.ברוסיה השתמשו במכשיר דומה גם להעלאת מים מבאר והוא נקרא "העגורן".

לפיכך, איננו יודעים את שמו של מחבר המנוף, וגם לא את התאריך המדויק של המצאתו. אבל אנחנו יכולים לקבוע בביטחון מלא שאנשים קדומים ללא חוקים מתמטיים וחוקי הפיזיקה המציאו מנגנונים פשוטים ועשו בהם שימוש נרחב, תוך הסתמכות על האינטואיציה והניסיון שלהם.

2.2 ארכימדס הוא מכונאי.

מנוף, בלוק, מטוס משופע עניינו את המדען ארכימדס, שחי ביוון העתיקה בעת העתיקה. במאה השלישית לפני הספירה. ה. ארכימדס נתן את ההסבר הכתוב הראשון על עקרון הפעולה של המנוף, תוך קישור בין המושגים כוח, עומס וכתף. חוק שיווי המשקל שנוסח על ידו עדיין בשימוש ונשמע כמו:"המנוף נמצא בשיווי משקל כאשר הכוחות הפועלים עליו עומדים ביחס הפוך לכתפי הכוחות הללו". ארכימדס הציג את התיאוריה המלאה של המנוף ויישם אותה בהצלחה. פלוטארכוס מדווח כי ארכימדס בנה מנגנונים רבים של מנופי בלוק בנמל סירקיוז כדי להקל על הרמה והובלה של מטענים כבדים. הבורג (המצלט) שהומצא על ידו לגריפת מים נמצא עדיין בשימוש במצרים.ארכימדס הוא גם התיאורטיקן הראשון של המכניקה. הוא מתחיל את ספרו על שיווי המשקל של דמויות מישוריות בהוכחה לחוק המנוף.(ראה שקופית 1).

האגדה מספרת שלא ניתן היה לשגר את האונייה הרב-סיפונים הכבדה "סירקוסיה" שבנה היירון כמתנה למלך המצרי תלמי. ארכימדס בנה מערכת בלוקים (פוליספסט), שבעזרתה הצליח לבצע את העבודה הזו בתנועה אחת של ידו. על פי האגדה, ארכימדס אמר במקביל: "אם היה לרשותי כדור הארץ אחר, שעליו יכולתי לעמוד, הייתי מזיז את שלנו" (בגרסה אחרת: "תן לי נקודת משען, ואני אהפוך את העולם על פיו. מטה").(ראה שקופית 1).

הגאונות ההנדסית של ארכימדס באה לידי ביטוי בעוצמה מיוחדת במהלך המצור על סירקיוז על ידי הרומאים בשנת 212 לפני הספירה. ה. במהלך המלחמה הפונית השנייה. אבל באותו זמן הוא כבר היה בן 75!ארכימדס יצר מכונות זריקה המסוגלות לזרוק במהירות גבוהה אבנים במשקל של כ-250 ק"ג ומנגנונים שהשליכו בולי עץ כבדים מהחוף אל ספינות. בשנים האחרונות נערכו מספר ניסויים כדי לבדוק את אמיתות התיאור של "נשק העל של העת העתיקה". המבנה שנבנה הראה את ביצועיו המלאים.

מה שנקרא "כפה של ארכימדס" הייתה מכונת הרמה ייחודית - אב טיפוס של מנוף מודרני. זה היה מנוף ענק שבלט מחומת העיר ומצויד במשקל נגד.(ראה שקופית 1).

ההיסטוריון המפורסם של העת העתיקה, פוליביוס, כתב שאם ספינה רומית ניסתה לנחות ליד סירקיוז, מכונה זו, הנשלטת על ידי אדם מאומן במיוחד, תפסה את חרטום הספינה והפכה אותה. הרומאים נאלצו לנטוש את הרעיון לכבוש את העיר בסערה והמשיכו למצור. פוליביוס כתב: "כזה כוחו המופלא של אדם אחד, כישרון אחד, המופנה במיומנות לעסק כלשהו... הרומאים יכולים להשתלט במהירות על העיר אם מישהו יסיר זקן אחד מבין הסירים".

בהערכת תפקידו של ארכימדס, מכונאי, אני רוצה לציין שהוא עשה את החישובים המתאימים ותכנן מנגנונים מורכבים יותר שיכולים לשפר ולשנות תנועות. הודות לארכימדס, האנושות למדה לשגר ספינות גדולות ולבנות מכונות מלחמה.

2.3 מה זה מנוף.

ועדיין, כוחו של אדם מוגבל, ולכן הוא מרבה להשתמש במכשירים (או מכשירים) המאפשרים להפוך את כוחו של אדם לכוח גדול משמעותית. חפץ כבד (אבן, ארון, מכונה), שאינו ניתן להזזה ישירות, מועבר ממקומו בעזרת מקל מספיק ארוך וחזק - מנוף.

הידית היא גוף קשיח המסוגל להסתובב סביב תומך קבוע. למנוף יש שתי זרועות. הכתף היא המרחק מנקודת המשען לנקודת הפעלת הכוח. ברז, קרש וכדומה יכולים לשמש כמנוף. יש תבניות:(ראה שקופית 1).

1) ככל שהזרוע ארוכה יותר, דרוש פחות כוח כדי להרים את אותו מטען;

2) ככל שהזרוע ארוכה יותר, כך היא נעה יותר;

3) כמה פעמים זרוע המנוף, כמה פעמים פחות העומס צריך להיות כדי לשמור על שיווי משקל.

הצלחתי לנסח את הקביעות הללו בשפה מובנת לתלמידי בית הספר היסודי, כי אנחנו עדיין לא מכירים את המידתיות ההפוכה ואת תכונות הפרופורציות. וכדי לוודא חזותית את תקפות החוקים, עזר מתקן מעבדה מתוצרת עצמית - מנוף עשוי מבנאי הלגו.

ישנם שני סוגים של מנופים.

עבור מנוף מסוג 1, נקודת התמיכה הקבועה O ממוקמת בין קווי הפעולה של הכוחות המופעלים, ולגבי מנוף מהסוג השני, היא ממוקמת בצד אחד שלהם.(ראה שקופית 1).

שימוש במינוף מאפשר לך להשיג רווח בכוח. כדי לחשב את הרווח בכוח המתקבל בעזרת מנוף, יש להכיר את הכלל שגילה ארכימדס עוד במאה ה-3 לפני הספירה. לִפנֵי הַסְפִירָה ה.

כך,כדי לאזן בין כוח קטן יותר לכוח גדול יותר, יש צורך שהכתף שלו תעלה על הכתף של כוח גדול יותר .

מאז קבע ארכימדס את שלטון המנוף, הוא קיים בצורתו המקורית כמעט 1900 שנה.

כך, ברוב המקרים, המינוף משמש על מנת להשיג עלייה בחוזק, כלומר. להגביר את הכוח הפועל על הגוף מספר פעמים.

2. 4. זנים של המנוף

הזנים של המנוף הם שני מנגנונים פשוטים: בלוק ושער.(ראה שקופית 1).

לַחסוֹם הוא מכשיר בצורת גלגל עם חריץ שדרכו מעבירים חבל, כבל או שרשרת.

ישנם שני סוגים עיקריים של בלוקים - מטלטלין וקבוע.(ראה שקופית 1).

בבלוק הקבוע הציר קבוע ובהרמת משאות אינו עולה או יורד, ובגוש הנייד הציר נע יחד עם המטען. בלוק קבוע לא נותן רווח בכוח. הוא משמש לשינוי כיוון של כוח. אז, למשל, הפעלת כוח כלפי מטה על חבל שנזרק מעל בלוק כזה, אנו גורמים לעומס לעלות למעלה.

המצב שונה עם הבלוק הנע. בלוק זה מאפשר לכוח קטן לאזן כוח גדול פי 2.

בפועל, לעתים קרובות נעשה שימוש בשילוב של בלוק מטלטלין עם אחד קבוע. זה מאפשר לך לשנות את כיוון פעולת הכוח עם עלייה כפולה בו זמנית בכוח.

כדי להשיג רווח גדול יותר בכוח, נעשה שימוש במנגנון הרמה, הנקראמנוף שרשרת . המילה היוונית "פוליספס" נוצרת משני שורשים: "פולי" - הרבה ו"ספאו" - אני מושך, כך שבאופן כללי יוצא "רב-דחף".(ראה שקופית 1).

מנוף השרשרת הוא שילוב של שני קליפס, שאחד מהם מורכב משלושה בלוקים קבועים, והשני משלושה בלוקים ניתנים להזזה. מכיוון שכל אחד מהבלוקים הנעים מכפיל את כוח המתיחה, באופן כללי, מנוף השרשרת נותן תוספת של פי שישה בכוח.

השער מורכב מצילינדר (תוף) וידית המחוברת אליו. המנגנון הפשוט הזה הומצא בימי קדם. לרוב הוא שימש להעלאת מים מבארות.(ראה שקופית 1).

מנגנון מתקדם יותר הוא כננת. זהו שילוב של שער עם שני גלגלי שיניים בקטרים שונים. ניתן לחשוב על הכננת כשילוב של שתי כננות.(ראה שקופית 1).

תרגול בן מאות שנים הוכיח שאף אחד מהמנגנונים לא נותן רווח בעבודה. הם משמשים על מנת לנצח בכוח או בדרך, בהתאם לתנאי העבודה. כבר מדענים עתיקים ידעו את הכלל: כמה פעמים אנחנו מנצחים בכוח, כמה פעמים אנחנו מפסידים במרחק. כלל זה כונה "כלל הזהב" של המכניקה. מחברו הוא המדען היווני הקדום הרון מאלכסנדריה, שחי באניהמאה לספירה(ראה שקופית 1).

III . חלק מעשי.

לאחר שלמדתי את החומר התיאורטי על ההיסטוריה של המנוף, על המגלה שלו, על עקרון הפעולה והזנים, החלטתי לערוך מחקר.

3.1. מנופים בטכנולוגיה ובחיי היומיום.

בעולם המודרני שלנו, מנופים נמצאים בשימוש נרחב הן בטבע והן בעולם מעשה ידי אדם שנוצר על ידי האדם. כמעט כל מנגנון שהופך תנועה מכנית משתמש במנופים בצורה כזו או אחרת.

מנופים נמצאים בחלקים שונים של גוף האדם והחי. אלו הם, למשל, גפיים, לסתות. ניתן לראות מנופים רבים בגוף של חרקים וציפורים.

מנופים נפוצים גם בחיי היומיום, זהו ברז, ודלת, ומכשירי מטבח שונים.(ראה שקופית 1).

כלל המנוף עומד בבסיס הפעולה של איזוני מנוף, סוגים שונים של כלים והתקנים המשמשים כאשר נדרשת תוספת כוח או מרחק.(ראה שקופית 1).

אנו יכולים לראות עלייה בכוח ובמרחק בעת עבודה עם מספריים. מספריים היא מנוף, שציר הסיבוב שלו עובר דרך הבורג המחבר בין שני חצאי המספריים. בהתאם למטרה של המספריים, המכשיר שלהם שונה. למספרי נייר יש להבים ארוכים וידיות שאורכם כמעט זהה.לא צריך הרבה כוח כדי לחתוך נייר, ונוח יותר לחתוך בקו ישר עם להב ארוך. במקרה זה, יש לנו רווח במרחק. למספריים לחיתוך פחים יש ידיות ארוכות בהרבה מהלהבים, היות וכוח ההתנגדות של המתכת גדול וכדי לאזן אותו יש להגדיל משמעותית את זרוע הכוח הפועל. ההבדל בין אורך הידיות למרחק של החלק החותך וציר הסיבוב בחותכי תיל גדול אף יותר. ברור שבמקרים אלו יש רווח בעוצמה. (ראה שקופית 1).

מנופים משמשים גם בכלים אחרים - ידיות מלחציים ושולחן עבודה, מנופי כלי מכונות, כלי נגרות, כלי חילוץ וכו'.(ראה שקופית 1).

כמובן שסוגים שונים של מנופים נפוצים בטכנולוגיה. הדוגמאות הפשוטות ביותר ליישום שלהם הןידית הילוכים במכונית, דוושות מכונית או טרקטור, בלם יד לאופניים.(ראה שקופית 1).

אפילו ידית מכונת תפירה ומקשים של פסנתר הם גם מנופים.(ראה שקופית 1).

כולנו אוהבים ספורט! ואם נתבונן היטב, נראה שגם בתחום זה מופעלים מינוף.קפיצה לגובה מוטדוגמה מאוד ברורה, בעזרת מנוף באורך כשלושה מטרים והפעלת מאמץ נכון, הספורטאי ממריא לגובה מסחרר של עד שישה מטרים. בנוסף, ציוד ספורט רבים מצויד במנופים.(ראה שקופית 1).

חופרים ומנופי מגדלים עובדים בכל אתר בנייה - זהו שילוב של מנופים, בלוקים, שערים. בהתאם ל"מומחיות" מנופים בעלי עיצובים ומאפיינים שונים.(ראה שקופית 1).

מינוף נמצא בשימוש נרחב גם בחקלאות - טרקטורים, קומבינים, זרעים ומנגנונים נוספים.(ראה שקופית 1).

כך,ברוב המקרים משתמשים במנגנונים פשוטים (מיוונית "מכאן" - מכונה, כלי) על מנת להשיג רווח בכוח.

3.2. עבודת מעבדה

צִיוּד : מנוף על חצובה, סט משקולות, סרגל.

יַעַד : גלה את תנאי שיווי המשקל של המנוף.

התקדמות.

1. על ידי סיבוב האומים בקצוות הידית, איזנתי אותו כך שהוא ממוקם אופקית.

2. תלוי שלוש משקולות לכתף שמאל של הידית במרחק של 7 ס"מ מציר הסיבוב.

3. במשפט קבעתי את המקום בכתף ימין של הידית, ממנה יש לתלות משקולת אחת על מנת לאזן את שלושת הקודמים. מדדתי את המרחק מהמקום הזה לציר הסיבוב.

4. בהנחה שכל עומס שוקל 1 N, מילאתי את הטבלה.

5. סיכם את תוקפו של כלל איזון המנוף.

(ראה שקופית 1).

l2 : l1

7 ס"מ

21 ס"מ

10 ס"מ

20 ס"מ

9 ס"מ

18 ס"מ

3.3 ניסויים בבית.

באמצעות ספר Ya.I. פרלמן "פיסיקה משעשעת" וחומרים מאתרי האינטרנט "מגניב! פיזיקה" ו"פיזיקה סביבנו" ערכו ניסויים משעשעיםעם מנופים.

1. מכוניות. (ראה שקופית 1).

לקחתי מכונית צעצוע גדולה וקטן. שמתי אותם על הקצוות של הסרגל, הנחתי באמצע על עיפרון עגול. המכונה הגדולה עצרה, tk. היא כבדה יותר. אם תקרב את העיפרון למכונת הכתיבה הגדולה, הם יתאזנו. כשקרבתי את העיפרון עוד יותר למכונת הכתיבה הגדולה, הקטנה גברה עליו.

2. כמה כוח יש באצבעות?

לקחתי שני קיסמים עגולים. הוא שם קיסם אחד באמצע על האצבע האמצעית (קרוב יותר לציפורן), ובקצוות - האצבע המורה והקמיצה. הוא ניסה לשבור את הקיסם על ידי לחיצה עליו באצבעות המורה והקמיצה. הוא הזיז את הקיסם לאמצע אצבעו. ניסיתי שוב לשבור את הקיסם. כשהקיסם היה בקצות האצבעות, כמעט בלתי אפשרי לשבור אותו (האצבעות שימשו כמנוף מהסוג השני, בדומה לפצחי אגוזים). נקודת המשען היא המקום שבו מתחילות האצבעות.ככל שקיסם רחוק יותר מנקודת המשען, יש להפעיל יותר כוח. ?????

3. פוליספסט.

הוא קשר חבל לידית מוט סקי. הנחתי את שני המקלות במרחק של 50 ס"מ אחד מהשני וכרכתי את החבל סביב הידיות שלהם שלוש פעמים. משך בקצה החופשי של החבל בזמן שהעוזרים שלי ניסו לנתק את המקלות. למרות שהחברים שלי מנסים לפזר את המקלות, אני לבד יכול להעביר אותם ביחד. (המקלות והחבל מתנהגים כמו מנוף שרשרת - הכוח שלי מוכפל בחבל הכרוך סביב ידיות המקלות, כך שאני מרוויח כמעט פי חמישה מהכוח לעומת העוזרים שלי.

4. מנוף. (ראה שקופית 1).

מקל רגיל הפך למנוף לאדם - המנגנון הפשוט ביותר. על מקל רגיל נוח מאוד לשניים לשאת את העומס. באמצעותו, אתה יכול בקלות להרים ולהזיז משקולות.

ניסיון 1. לקחתי מקל לא ארוך במיוחד, שמתי אותו מתחת לידית המזוודה ולאחר שהזמנתי חבר לעזור, הרמנו יחד את המזוודה. אם המזוודה בדיוק באמצע, אז כל אחד מאיתנו עמוס במידה שווה. כשהעברנו את המזוודה לאחד מקצוות המקל הכל השתנה. העומס נעשה קל יותר עבור אלה שמחזיקים את הקצה הארוך. כתפי הידית השתנו, וגם יחס הכוחות המחזיקים את העומס במצב מורם השתנה. הידיים של כל אחד מאיתנו הן התמיכה של המנוף, ואם המרחק לעומס קטן, אז העומס על נקודת המשען הזה יהיה גדול יותר.

ניסיון 2 . לקחתי מקל קטן ותקעתי מסמר בצד ליד אחד הקצוות שלו. שמתי ברזל על הקצה הזה (צריך מסמר כדי שהברזל לא יחליק על הרצפה) ושמתי את הידית על גב הכיסא. החזיק את הידית בקצה החופשי, הוא הזיז אותה, כעת מקרב את נקודת המשען אל המטען, ואז התרחק ממנו. גיליתי שככל שהמרחק מהיד לנקודת המשען גדול יותר, כך קל יותר להחזיק את העומס. קיבלתי את אותה תוצאה כשהזזתי את היד שלי לאורך הידית לנקודת המשען, והשארתי את המרחק מנקודת המשען לעומס ללא שינוי.

5. אני שולף את הציפורן.

בעזרת פטיש תקשתי מסמר לתוך פיסת עץ ב-2/3 מאורכה. הוא ניסה לשלוף מסמר מחתיכת עץ בידיו. לא הצלחתי, לא משנה כמה ניסיתי. ואז לקחתי מושך ציפורניים ושלפתי איתו בקלות את הציפורן. מושך הציפורניים במקרה שלי משמש כמנוף,שהוא מכשיר פשוט המשמשהתגברות על התנגדות בנקודה השנייה, על ידי הפעלת כוח.

3.4. ייצור מכשירים ודגמים הפועלים על עיקרון של מנוף.

תוך שימוש בידע שנצבר מלימוד המנוף, יצרתי בעזרת אבי את המכשירים והדגמים הבאים.

1. כננת במו ידיך. (ראה שקופית 1).

אף אחד לא בטוח מכביש רע, ואם המכונית שלך תקועה בבוץ, רק כננת תעזור להציל אותה. האם זה שווה את זה להוציא כמות עצומה של כסף על דבר יקר ולקנות אותו בחנות כאשר אתה יכול לעשות כננת במו ידיך.

היינו צריכים:

ציר לסיבוב ו-2 צינורות מתאימים בקטרים גדולים וקטנים יותר;

חבל חזק;

התקדמות:

הכננת בעבודת יד שלנו עובדת על העיקרון של מנוף. חתיכת צינור יכולה לשמש בסיס לכננת תוצרת בית. כדי להפעיל את הצינור, יש לשים אותו על הציר ולאבטח אותו בכבל. יש לכרוך את לולאת הכבל מספר פעמים מסביב לצינור ולשים על כל ידית.

כאשר הידית מסובבת, הצינור יסתובב לאורך הציר, והכבל יהיה כרוך סביבו. כננת כזו שימושית לא רק כדי לשלוף את המכונית מהבוץ, אלא גם כדי להעביר מטענים שונים, למשל, בארץ.

2. פוליספסט. (ראה שקופית 1).

לקחתי חוט ניילון חזק, 2 בלוקים נפרדים, עומס. הרכבתי שילוב של 1 בלוק נייד ו-1 קבוע ותיקנתי אותם.עכשיו אני יכול בקלות להרים משאות שלא יכולתי להחזיק ביד בלי מנוף שרשרת.

לאחר שערכתי ניסוי עם דינמומטר, הייתי משוכנע שמנוף השרשרת נותן רווח כפול בחוזק!

IV . סיכום.

כתוצאה מהעבודה שבוצעה, השתכנעתי בכלל הבא – כמה פעמים אנחנו מנצחים בכוח, אנחנו מפסידים את אותה כמות במרחק.

למדתי על ההיסטוריה של המנוף, על המגלה שלו, על עקרון הפעולה והזנים.

מנופים מסוגים שונים נמצאים בחיי היומיום בכל שלב:

מריצה קלה יותר לנשיאה אם יש לה ידיות ארוכות;

קל יותר לשלוף מסמר אם מושך הציפורניים ארוך יותר;

הרבה יותר קל להדק את האום עם מפתח ברגים עם ידית ארוכה.

לעולם אל תשכח את "כלל הזהב" של המכניקה, אשר מפושט באופן הבא: רווח בכוח - הפסד במעבר. לפעמים כדאי להקריב דרך קצרה יותר כדי לנצח בכוח. העבודה עדיין תהיה זהה, אבל יהיה קל יותר לעשות אותה כי הגידול בנתיב מתאים לגידול בזמן. ולמשך זמן ארוך יותר, העבודה קלה יותר לביצוע - זה ברור לכולם.

כשמעצבים מכונות, זה קורה גם הפוך, כשצריך להקריב כוח כדי לנצח על הדרך, כדי לנצח בזמן.

בתהליך העבודה על הנושא השתכנעתי מניסיוני שהמנוף וגווניו אכן נותנים לאדם רווח בכוח או בריחוק, או משמשים מטעמי נוחות. לפיכך, הוא אישר את השערתו שלא כל גבר חזק הוא בהכרח חזק. עכשיו אני מתחזק לא רק באמצעות אימון גופני יומיומי, אלא גם על ידי יישום הידע החדש שצברתי. אסור לבטא את הכותרת של העבודה שלי באינטונציה חיובית. להיפך, אם יהיה מודיעין, יהיה כוח. חומרי המחקר שלי יהיו שימושיים ללא ספק בשיעורי העולם הסובב בבית הספר היסודי, ואולי בשיעורי פיזיקה בכיתה ז'.

לסיכום, ברצוני להיזכר במילותיו של הקיפוד מהאגדה הנפלאה של ולדימיר סוטייב "המציל": "תמיד אפשר למצוא מקל, אבל הנה מציל חיים - והנה מציל החיים!".

סִפְרוּת

1. בלשוב מ.מ. פיזיקה. – מ.: נאורות, 1994.

2. כץ צ.ב. ביופיסיקה בשיעורי פיזיקה. – מ.: נאורות, 1988.

3. פרלמן יא.י. פיזיקה משעשעת. ספר 1. - מ.: נאוקה, 1979.

4. פיזיקה. כיתה ז' / Gromov S.V., Rodina N.A. – מ.: נאורות, 2000.

5. פיזיקה. כיתה ז / פרישקין א.ו., רודינה נ.א. – מ.: דרופה, 2003.

6. אנציקלופדיה לילדים. ת' 14 - טכניקה. – M.: Avasta+, 2000.

7. אני מכיר את העולם. אנציקלופדיה לילדים - עולם היופי. – מ.: אסטרל, 2004.

יישום

דוח תמונה

עבודת מעבדה"הבהרת התנאים לשיווי המשקל של המנוף"

הניסויים שלי http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

ביצוע מנוף שרשרת

סיור עירוני בכנס בין-לימודי

"צעדים ראשונים במדע".

הגדרת תפקיד"יש כוח! השכל לא הכרחי?

סטודנטים (שם משפחה, שם מלא)אברמוב דנילה

MBOU SOSH ________ 32__ כיתה ___________ 4 ב

מנהל עבודהזיברט גלינה איבנובנה

סוג העבודה (פרויקט / תקציר / מחקר)לימוד

קריטריונים להערכת עבודה

1) עמידה בדרישות לתכנון העבודה.כל הדרישות התקיימו .

2) נפח החומר הנלמד:חיפוש מידע בספרות ובאינטרנט, תצפית, תיאור ומדידה, עבודה ניסיונית, מודלים.

3) ערך קוגניטיבי, רלוונטיות, משמעות מעשית ותיאורטית של החומר הנלמד.בעבודה נלמדים מקור וסוגי המנופים, מבוצעים ניסויים במנוף ומדגמים מכשירים הפועלים על עיקרון של מנוף.

4) בעיה, השערה, מטרה, משימות העבודה.השערה: סביר להניח שיש מנגנונים שעוזרים לאדם להתחזק. מטרה: לגלות את עקרון הפעולה של המנגנונים הפשוטים ביותר. מטרות: לערוך ניסויים לזיהוי תכונות המנוף ועיקרון פעולתו.

5) מיומנויות מחקר (טיעונים, מסקנות; אוריינות, הצגה לוגית של החומר, הקפדה על סגנון ההצגה המדעי)העבודה מורכבת בצורה מוכשרת, סגנון ההצגה המדעי נבדק, מסקנות מוסקות עבור כל ניסוי ולעבודה כולה.

חתימת המבקר (תמליל חתימה)

Uyukina לודמילה גריגורייבנה

"יכולתי לסובב את כדור הארץ עם מנוף, רק תן לי נקודת משען"

ארכימדס

זרוע מנוף- אחד מסוגי המנגנונים הנפוצים והפשוטים בעולם, הקיימים הן בטבע והן בעולם שנוצר על ידי האדם.מנוף הוא גוף קשיח שיכול להסתובב סביב ציר כלשהו. מנוף אינו בהכרח חפץ ארוך ודק.

גוף האדם כמנוף

בשלד של בעלי חיים ובני אדם, כל העצמות שיש להן חופש תנועה מסוים הן מנופים, למשל בבני אדם - עצמות הגפיים, הלסת התחתונה, הגולגולת, פלנגות האצבעות.

בואו נסתכל על מפרק המרפק. הרדיוס וההומרוס מחוברים זה לזה בסחוס, ואליהם מחוברים גם שרירי הדו-ראשי והתלת-ראשי. אז אנחנו מקבלים את מנגנון המנוף הפשוט ביותר.

הסוס הממוצע שוקל כ-450 ק"ג, ובמקביל יכול לקפוץ בקלות לגובה של כשני מטרים. כדי לבצע קפיצה כזו, אתה ואני צריכים להיות מאסטרים בספורט בקפיצות לגובה, למרות שאנחנו שוקלים פי 8-9 פחות מסוס.

בעזרת מנוף באורך כשלושה מטרים (אורך המוט לקפיצות לגובה הוא כחמישה מטרים, לכן, הזרוע הארוכה של המנוף, החל בעיקול המוט בזמן הקפיצה, היא כשלושה מטרים. מטר) ויישום נכון של מאמץ, הספורטאי ממריא לגובה מסחרר של עד שישה מטרים.

הרם עט, כתוב משהו או צייר, וצפה בעט ובתנועת האצבעות שלך. מהר מאוד תגלו שהידית היא מנוף. מצאו דריסת רגל, העריכו את הכתפיים שלכם וודאו שבמקרה זה תאבדו בכוח, אך תרוויחו במהירות ובמרחק. למעשה, בעת הכתיבה, כוח החיכוך של החרט על הנייר קטן, כך ששרירי האצבעות לא מתאמצים יותר מדי. אבל יש סוגים כאלה של עבודה כאשר האצבעות חייבות לעבוד במלואן, להתגבר על כוחות משמעותיים, ובו בזמן לבצע תנועות דיוק יוצאות דופן: אצבעותיו של מנתח, מוזיקאי.

מנוף בחיי היומיום

מנופים נפוצים גם בחיי היומיום. יהיה לכם הרבה יותר קשה לפתוח ברז מוברג היטב אם לא הייתה לו ידית 4-6 ס"מ, שהיא מנוף קטן אך יעיל מאוד.

בצמחים, אלמנטים מנוף פחות נפוצים, מה שמוסבר על ידי הניידות הנמוכה של האורגניזם הצמחי. מנוף טיפוסי הוא גזע עץ ושורשים. שורש אורן או אלון שנכנס לעומק האדמה מציע התנגדות אדירה, כך שאורנים ואלונים כמעט אף פעם לא מתהפכים. להיפך, אשוחים, שלעתים קרובות יש להם מערכת שורשים שטחית, מתהפכים בקלות רבה.

"כלי הניקוב" של בעלי חיים וצמחים רבים - טפרים, קרניים, שיניים וקוצים - מעוצבים כמו טריז (מישור משופע שונה); הצורה המחודדת של ראשו של דגים הנעים במהירות דומה לטריז. לרבים מהטריזים הללו יש משטחים קשים חלקים מאוד, וזה מה שהופך אותם לחדים כל כך.

מנופים בטכנולוגיה

מטבע הדברים, מנופים נמצאים גם בכל מקום בטכנולוגיה.

למנגנון "מנוף" פשוט יש שני סוגים: בלוק ושער.

בעזרת מנוף כוח קטן יכול לאזן כוח גדול. שקול, למשל, הרמת דלי מבאר. המנוף הוא שער באר - בול עץ עם ידית מעוקלת המחוברת אליו, או גלגל.

ציר הסיבוב של השער עובר דרך היומן. הכוח הקטן יותר הוא כוח ידו של האדם, והכוח הגדול יותר הוא הכוח שבו נמשכים הדלי והחלק התלוי של השרשרת כלפי מטה.

עוד לפני עידן שלנו, אנשים התחילו להשתמש במנופים בעסקי הבנייה. לדוגמה, בתמונה רואים שימוש במנוף בעת בניית בניין. אנחנו כבר יודעים שמנופים, בלוקים ולחיצות מאפשרים לך להשיג עלייה בכוח. אולם, האם רווח כזה ניתן "לחיות"?

בעת שימוש במנוף, הקצה הארוך שלו עובר מרחק גדול יותר. לפיכך, לאחר שקיבלנו רווח בכוח, אנו מקבלים הפסד במרחק. המשמעות היא שעל ידי הרמת מטען גדול בכוח קטן, אנו נאלצים לבצע תזוזה גדולה.

הדוגמה הברורה ביותר היא ידית ההילוכים במכונית. זרוע המנוף הקצרה היא החלק שרואים בתא הנוסעים.

לדוגמה, במכוניות ספורט, להחלפת הילוכים מהירה יותר, הידית מקוצרת בדרך כלל, וגם הטווח שלה קצר.

מנגנון פשוט "מישור משופע" ושני הזנים שלו - טריז ובורג

מישור משופע משמש להזזת חפצים כבדים לרמה גבוהה יותר מבלי להרים אותם ישירות, אם צריך להרים מטען לגובה, תמיד קל יותר להשתמש במדרון מתון מאשר בשיפוע תלול. יתר על כן, ככל שהמדרון נמוך יותר, כך קל יותר לבצע את העבודה הזו.

גוף במישור משופע מוחזק על ידי כוח שהוא ... בגודלו כל כך קטן ממשקלו של הגוף הזה, כמה פעמים אורך המישור המשופע גדול מגובהו.

טריז הננעץ בבול עץ פועל עליו מלמעלה למטה. במקביל, הוא דוחף את החצאים המתקבלים שמאלה וימינה. כלומר, הטריז משנה את כיוון הכוח.

לפיכך, אנו יכולים להשתכנע שמנגנון המנוף נפוץ מאוד הן בטבע והן בחיי היומיום שלנו, ובמנגנונים שונים.

בנוסף, הכוח שבו הוא דוחף את חצאי הבול גדול בהרבה מהכוח שבו פועל הפטיש על היתד. כתוצאה מכך, הטריז משנה גם את הערך המספרי של הכוח המופעל.

כלי עיבוד עץ וכלי גינה ייצגו טריז - מחרשה, אדזה, מגרדים, חפירה, מעדר. האדמה הייתה מעובדת במחרשה, בחבל. נקצר עם מגרפות, חרמשים, מגל.

בורג הוא סוג של מישור משופע. עם זה, אתה יכול לקבל רווח משמעותי בכוח.

על ידי סיבוב האום על הבורג, אנו מרימים אותו לאורך מישור משופע ומנצחים בכוח.

על ידי סיבוב ידית חולץ הפקקים עם כיוון השעון, אנו גורמים לבורג חולץ הפקקים לנוע למטה. יש טרנספורמציה של תנועה: התנועה הסיבובית של חולץ הפקקים מובילה לתנועתו קדימה.

שקופית 2

בשלד של בעלי חיים, כל העצמות שיש להן קצת חופש תנועה הן מנופים: עצמות הרגליים והזרועות, הגולגולת, הלסת התחתונה

שקופית 3

בחתולים, כל העצמות הנעות הן מנופים.

שקופית 4

הקוצים של סנפיר הגב הם המנופים של דגים רבים.

שקופית 5

מנופים בפרוקי רגליים - רוב מקטעי השלד החיצוני שלהם

שקופית 6

מנופים ברכיכות דו מסתמיות - שסתומי קליפה

שקופית 7

קישורי השלד נועדו בעיקר לצבור מהירות עם אובדן כוח. העלייה במהירות גדולה במיוחד עבור חרקים.

שקופית 8

ניתן למצוא מנגנוני מנוף במספר צבעים. למשל: אבקנים מרווה.

שקופית 9

מינוף בטכניקה טריז ובורג - מעין מישור משופע הטריז מיועד לפיצול עצמים חזקים, כמו בולי עץ. כמו כן הוא מונע לתוך הרווחים בין החלקים על מנת ליצור כוח לחץ גדול יותר של חלק אחד על חלק אחר ועל ידי כך להגביר את כוח החיכוך הסטטי ביניהם, מה שיבטיח את הידבקותם האמינה. עם הכוחות העצומים המופעלים על הטריז, הוא חייב להיות חזק מאוד, עשוי מהחומר הקשה ביותר. "כלי הניקוב" של בעלי חיים וצמחים רבים - טפרים, קרניים, שיניים וקוצים - מעוצבים כמו טריז (מישור משופע שונה); הצורה המחודדת של ראשו של דגים הנעים במהירות דומה לטריז. לרבים מהטריזים הללו יש משטחים קשים חלקים מאוד, וזה מה שהופך אותם לחדים כל כך.

שקופית 10

הבורג הומצא על ידי ארכימדס. הבורג שלו נועד להעלות מים מרמה מסוימת לרמה גבוהה יותר. שקול בורג כמכשיר להשגת רווח משמעותי בחוזק. תארו לעצמכם שמישור משופע בגובה h ואורך l מגולגל לצינור. על ידי סיבוב האום על הבורג, אתה מרים אותו במעלה המישור המשופע. אתה מנצח בכוח F1 / F2 = h / l, כאשר h הוא גובה המישור המשופע, או גובה הבורג, l הוא אורך המישור המשופע או היקף l \u003d π D. בעת הברגת בורג לתוך לוח עץ או הידוק בורג (הידוק חלקים עם בורג או אום) יש צורך להתגבר על כוחות החיכוך וכוחות האלסטיות של החומר כה גדולים עד שקשה ולפעמים אפילו בלתי אפשרי לעשות זאת עם אצבעות. במקרה זה, הרווח בחוזק המתקבל בעזרת בורג אינו מספיק, ויש להשתמש גם במנופים: מברגים, ברגים. הבורג משמש כמכשיר לצבור חוזק. במכשירי מדידה משתמשים במאפיינים של בורג - אובדן מרחק. הבורג משמש גם ל"מטרתו המיועדת", כפי שהמציא שלו הציע פעם: להעביר תבואה דרך צינור או בשר במטחנת בשר. ברגים המותאמים בצורה מדויקת יותר מבצעים את תנועת החותך במחרטה.

מנגנונים פשוטים בחיות בר

בשלד של בעלי חיים ובני אדם, כל העצמות שיש להן קצת חופש תנועה נמצאות מינוף, למשל, בבני אדם - עצמות הגפיים, הלסת התחתונה, הגולגולת (נקודת המשען היא החוליה הראשונה), הפלנגות של האצבעות. אצל חתולים, טפרים נעים הם מנופים; לדגים רבים יש קוצים על סנפיר הגב; אצל פרוקי רגליים, רוב מקטעי השלד החיצוני שלהם; לרכיכות דו-סתמיות יש שסתומי קליפה.

קישורי השלד נועדו בדרך כלל לצבור מהירות תוך איבוד כוח. זה חיוני להסתגלות ולהישרדות.

רווחים גדולים במיוחד במהירות מתקבלים בחרקים. כנפיים של חרקים מסוימים מתחילות לרטוט בהתאם לאותות חשמליים שנישאים על ידי העצבים. כל אחד מהאותות העצבים הללו מביא לכיווץ בודד של שריר, שבתורו מזיז את הכנף. שתי קבוצות של שרירים מנוגדים, המכונה "המרימה" וה"מורידה", עוזרות לכנפיים לעלות ולרדת על ידי משיכה לכיוונים מנוגדים. שפיריות יכולות להגיע למהירות של עד 40 ק"מ לשעה בטיסה.

היחס בין אורך הזרועות של אלמנט המנוף של השלד תלוי מאוד בתפקודים החיוניים שמבצע איבר זה. למשל, רגליהם הארוכות של כלב גרייהאונד וצבי קובעות את יכולתם לרוץ מהר; הכפות הקצרות של השומה מיועדות לפיתוח כוחות גדולים במהירות נמוכה; הלסתות הארוכות של הגרייהאונד מאפשרות לתפוס במהירות את הטרף בריצה, ולסתותיו הקצרות של הבולדוג נסגרות באיטיות אך מחזיקות חזק (שריר הלעיסה מחובר קרוב מאוד לניבים, וחוזק השרירים מועבר אל הניבים כמעט מבלי להיחלש).

בצמחים, אלמנטים מנוף פחות נפוצים, מה שמוסבר על ידי הניידות הנמוכה של האורגניזם הצמחי. מנוף טיפוסי הוא גזע עץ והמשכו, השורש הראשי. לשורש של אורן או אלון שנכנס לעומק האדמה יש עמידות רבה בפני התהפכות (כתף ההתנגדות גדולה), ולכן אורנים ואלונים כמעט ולא מתהפכים. להיפך, עצי אשוח, בעלי מערכת שורשים שטחית גרידא, מתהפכים בקלות רבה.

ניתן למצוא מנגנוני קישור מעניינים בחלק מהפרחים (למשל אבקנים מרווה), וכן בחלק מהפירות הנפתחים.

שקול את המבנה של מרווה אחו (איור 10). האבקן המוארך משמש כזרוע ארוכה אמָנוֹף. אנתר ממוקם בקצהו. כתף קצרה בהמנוף, כביכול, שומר על הכניסה לפרח. כאשר חרק (לרוב דבורה) זוחל לתוך פרח, הוא לוחץ על הזרוע הקצרה של הידית. במקביל, הזרוע הארוכה פוגעת בגב הדבורה בעזרת אנדן ומשאירה אבקה. עף לפרח אחר, החרק מאביק אותו עם אבקה זו.

בטבע נפוצים איברים גמישים שיכולים לשנות את העקמומיות שלהם בטווח רחב (עמוד שדרה, זנב, אצבעות, גוף נחשים ודגים רבים). הגמישות שלהם נובעת או משילוב של מספר רב של מנופים קצרים עם מערכת של מוטות, או שילוב של אלמנטים לא גמישים יחסית עם אלמנטים ביניים הניתנים לעיוות בקלות (חדק פיל, גוף זחל וכו'). בקרת כיפוף במקרה השני מושגת על ידי מערכת של מוטות אורכיים או ממוקמים באלכסון.

מינוף בחיי היומיום. עבודת מחקר בפיזיקה על המנוף

מנגנונים פשוטים בחיות בר

אנחנו ברשתות חברתיות

קטגוריות