Dźwignia w życiu codziennym. Artykuł badawczy z fizyki na temat dźwigni

Dźwignie w przyrodzie, technologii i życiu codziennym.

Daj mi punkt oparcia, a poruszę świat!

Archimedesa.

Cele lekcji.

Edukacyjny.

1. Wykształcenie umiejętności zastosowania zdobytej wiedzy do wyjaśnienia działania prostych mechanizmów.

2. Pogłębić wiedzę na temat wykorzystania dźwigni w technice, życiu codziennym i przyrodzie

3. Przedstaw pojęcie bloku, jego rodzaje.

Rozwój.

1. Rozwój zainteresowań poznawczych, zdolności komunikacyjnych.

2. Rozwój myślenia technicznego.

3. Kształtowanie umiejętności i zdolności do samodzielnej pracy.

Edukacyjny.

1. Kultywowanie odpowiedzialności, dyscypliny, sumiennego podejścia do wykonywanej pracy.

2. Zaszczepienie umiejętności współpracy, umiejętności pracy w zespole.

Rodzaj lekcji : łączony (przyswajanie wiedzy w oparciu o istniejące)

Metody nauczania : praktyczne, wizualne, badawcze, poszukiwawcze.

Komunikacja międzyprzedmiotowa Słowa kluczowe: matematyka, biologia, technologia.

Wyposażenie: prezentacja, nożyczki, przecinaki do drutu, szczypce. Instrukcje do pracy praktycznej.

Podczas zajęć:

1. Org. chwila (uwagi wstępne)

2 . Powtórzenie tego, czego nauczyłeś się wcześniej. (zagadki)

3 . Eksploracja nowego tematu

Student 1. Dźwignie w technice

Oczywiście dźwignie są również wszechobecne w technologii. Najbardziej oczywistym przykładem jest dźwignia zmiany biegów w samochodzie. Krótkie ramię dźwigni to część widoczna w kabinie.

Długie ramię dźwigni jest schowane pod podłogą samochodu i jest około dwa razy dłuższe od krótkiego. Kiedy przesuwasz dźwignię z jednej pozycji do drugiej, długie ramię w skrzyni biegów przełącza odpowiednie mechanizmy.

Tutaj również bardzo wyraźnie widać, jak koreluje ze sobą długość ramienia dźwigni, zakres jej skoku i siła potrzebna do jej przesunięcia.

Na przykład w samochodach sportowych, w celu szybszej zmiany biegów, dźwignia jest zwykle ustawiona krótko, a jej zakres jest również skrócony.

Jednak w tym przypadku kierowca musi włożyć więcej wysiłku, aby zmienić bieg. Wręcz przeciwnie, w ciężkich pojazdach, gdzie same mechanizmy są cięższe, dźwignia jest dłuższa, a jej zakres ruchu również większy niż w samochodzie osobowym.

Tym samym możemy być przekonani, że mechanizm dźwigniowy jest bardzo rozpowszechniony zarówno w przyrodzie, jak iw naszym codziennym życiu oraz w różnych mechanizmach.

Przesuń zadanie.

Student 2 . Dźwignia w życiu codziennym.

Dźwignie są również powszechne w życiu codziennym. O wiele trudniej byłoby Ci odkręcić mocno zakręcony kran, gdyby nie miał 3-5 cm uchwytu, który jest małą, ale bardzo skuteczną dźwignią.

To samo dotyczy klucza, którego używasz do odkręcania lub dokręcania śruby lub nakrętki. Im dłuższy klucz, tym łatwiej będzie ci odkręcić tę nakrętkę lub odwrotnie, tym mocniej możesz ją dokręcić.

Podczas pracy ze szczególnie dużymi i ciężkimi śrubami i nakrętkami, na przykład podczas naprawy różnych mechanizmów, samochodów, obrabiarek, stosuje się klucze z rączką do metra.

Innym uderzającym przykładem dźwigni w życiu codziennym są najczęściej spotykane drzwi. Spróbuj otworzyć drzwi, przesuwając je w pobliże zawiasów. Drzwi ustąpią bardzo mocno. Ale im dalej od zawiasów drzwi znajduje się punkt przyłożenia siły, tym łatwiej będzie ci otworzyć drzwi.

Student 3 . Ciało ludzkie jako dźwignia

Na przykład szkielet i układ mięśniowo-szkieletowy osoby lub dowolnego zwierzęcia składa się z dziesiątek i setek dźwigni. Przyjrzyjmy się stawowi łokciowemu. Kość promieniowa i kość ramienna są połączone ze sobą chrząstką, a do nich przyczepione są również mięśnie bicepsa i tricepsa. Otrzymujemy więc najprostszy mechanizm dźwigni.

Jeśli trzymasz w dłoni hantle o masie 3 kg, ile wysiłku rozwija twój mięsień? Połączenie kości i mięśnia dzieli kość w stosunku 1 do 8, dlatego mięsień rozwija siłę 24 kg! Okazuje się, że jesteśmy silniejsi od siebie. Ale system dźwigni naszego szkieletu nie pozwala nam w pełni wykorzystać naszej siły.

Dobrym przykładem lepszego zastosowania dźwigni do układu mięśniowo-szkieletowego jest odwrócone tylne kolano u wielu zwierząt (wszelkiego rodzaju kotów, koni itp.).

Ich kości są dłuższe niż nasze, a specjalna budowa tylnych nóg pozwala im na znacznie efektywniejsze wykorzystanie siły mięśni. Tak, oczywiście, ich mięśnie są znacznie silniejsze niż nasze, ale ich waga jest o rząd wielkości większa.

Przeciętny koń waży około 450 kg, a jednocześnie może z łatwością skoczyć na wysokość około dwóch metrów. Aby wykonać taki skok, ty i ja musimy być mistrzami sportu w skokach wzwyż, chociaż ważymy 8-9 razy mniej niż koń.

Ponieważ pamiętaliśmy skok wzwyż, rozważ opcje użycia dźwigni, które zostały wymyślone przez człowieka. Skok o tyczce jest bardzo dobrym przykładem.

uczeń 4 . Rośliny. Wiele dźwigni można wskazać w ciele owadów, ptaków, w strukturze roślin. Na przykład pręciki kwiatu szałwii są rodzajem dźwigni. Od osi pręcików wychodzą dwa ramiona: długie i krótkie. Worek pyłkowy wisi na końcu długiego ramienia, zakrzywionego jak jarzmo, a krótkie ramię jest spłaszczone. Zamyka wejście do głębi kwiatu, gdzie znajduje się nektar. Trzmiel, próbując dosięgnąć nektaru, zawsze dotyka krótkiego ramienia. W tym samym czasie długie ramię opada, obsypując tył trzmiela pyłkiem. A trzmiel leci dalej, dotyka znamienia słupka nowego kwiatu i zapyla go.

Student 5. Wniosek . Jeszcze przed naszą erą ludzie zaczęli wykorzystywać dźwignię finansową w branży budowlanej, na przykład przy budowie piramid w Egipcie. Dźwignia pozwala uzyskać przyrost siły, jednak czy taki przyrost jest dany „za darmo”? Podczas używania dźwigni jej dłuższy koniec pokonuje większą odległość. Tak więc, otrzymawszy przyrost siły, tracimy dystans. Oznacza to, że podnosząc duży ładunek z niewielką siłą, jesteśmy zmuszeni wykonać większe przemieszczenie.

4. Pauza fizyczna. Puzzle.

Praktyczna praca .

Cel: analiza informacji na temat wykorzystania dźwigni w życiu codziennym.

Zadanie dla grupy1.

Określ siłę nacisku nożyczek na kartkę papieru za pomocą nożyczek, dynamometru. W załączeniu instrukcja wykonania zadania.

Uzupełnij tabelkę.

zastosowana siła

F1, N

Ramię l1, cm

Ramię

l2 cm

Siła nacisku nożyczek,

F2, N

Reguła równowagi

F1 = l2

F2 l1

Moment sił

M1=M2

Wygrana w mocy:

Wniosek:

INSTRUKCJA.

1. Weź nożyczki.

2. Za pomocą linijki zmierz odległość l1, cm od środka nożyczek (szpilki) do środka pierścieni nożycowych. Zapisz wynik w tabeli.

3. Weź kartkę papieru, wykonaj nacięcie i za pomocą linijki zmierz odległość od środka nożyczek (gwoździa) do kartki papieru (patrz rysunek). Uzyskany wynik l2, patrz zapisz w tabeli.

4. Weź dynamometr. Ustawić nożyczki z kartką papieru w pozycji roboczej (patrz rysunek), zaczepić hak dynamometru o pierścień nożyczek i ciągnąć, aż nożyczki przetną kartkę papieru. I w tym momencie zapisz odczyty dynamometru, F1 Zapisz dane w tabeli.

5. Korzystając ze wzoru na regułę równowagi dźwigni, oblicz siłę nacisku nożyczek F2 na kartkę papieru.

6. Sprawdź, czy zachowana jest zasada równowagi dźwigni oraz zasada momentów i zapisz wyniki w tabeli.

Praktyczna praca.

Cel: analiza informacji na temat wykorzystania dźwigni finansowej w przyrodzie

Zadanie dla grupy2.

Oblicz siłę mięśni dłoni podczas podnoszenia ładunku i jego

fiksacja. W załączeniu instrukcja wykonania zadania. .

Uzupełnij tabelkę.

siła nacisku obciążenia,

F2, H

ramię l2 , cm

Ramię

l1 , cm

siła mięśni ramienia

F 1, H

Reguła równowagi

F 1 = l 2

F2 l1

Moment sił

M1 = M2

Wygrana w mocy:

Wniosek:

INSTRUKCJA.

1. Weź do ręki zestaw ciężarków.

2. Za pomocą linijki zmierz odległość l2, cm od osi obrotu ramienia (łokcia) do miejsca mocowania ładunku. Zapisz wynik w tabeli.

3. Oblicz siłę nacisku obciążenia F2, wiedząc, że w zestawie są 3 obciążenia, a siła nacisku jednego obciążenia wynosi 1 N. Wpisz dane do tabeli.

4. Za pomocą linijki zmierz odległość l1, cm od osi obrotu ramienia (łokcia) do mięśnia ramienia, patrz rysunek. Zapisz wynik w tabeli.

5. Korzystając ze wzoru na regułę równowagi dźwigni, oblicz siłę mięśni ramienia F1 podczas podnoszenia ładunku.

6. Sprawdź, czy zachowana jest zasada równowagi dźwigni i zasada momentów. Zapisz wyniki w tabeli.

7. Określ przyrost siły.

8. Wyciągnij wniosek, korzystając z danych z ust. 6 i 7.

5. Refleksja. Na marginesie narysuj buźkę, uśmiechniętą, jeśli lekcja Ci się podobała, poważną, jeśli coś pozostało niezrozumiałe i nudną, jeśli lekcja Ci się nie podobała.

6. Wyniki lekcji: ocena.

7. Praca domowa.

„Pierwsze kroki w nauce”

Miejska budżetowa instytucja edukacyjna szkoła średnia z pogłębionym studium poszczególnych przedmiotów nr 32 miasta Samara

Sekcja: Fizyka

Temat:„Jest moc! Umysł nie jest konieczny?

Abramow Danila,

Uczennica klasy 4B

Liceum MBOU nr 32

Iść. Skrzydlak

Kierownik pracy

Zibert Galina Iwanowna,

nauczyciel szkoły podstawowej

Samara, 2015

Spis treści

I. Wstęp ……………………………………………………………………..3

II. Głównym elementem. Dźwignia i jej odmiany……………………………...5

III. Część praktyczna………………………..…..11

3.1 Dźwignie w technice i życiu codziennym …………………………………………………….11

3.2. Praca laboratoryjna na ten temat

„Wyjaśnienie warunków równowagi dźwigni” …………………………….12

3.3. Eksperymenty w domu ………………………………… 13

3.4. Produkcja urządzeń i modeli działających na zasadzie

dźwignia …………………….…………………...15

IV. Zakończenie …………………………….…………………………..….….17

Literatura ……………………………………………..………………….…..18

Zastosowania………………………………………………………………………………… 19

Wstęp

Kiedyś cała rodzina wybrała się samochodem do lasu. Wszystko było w porządku, gdyby nie deszcz. Sprawił, że wróciliśmy i wróciliśmy do domu. No i oczywiście utknęliśmy na mokrej od deszczu drodze. Wszystkie próby pchania samochodu spełzły na niczym… A potem tata powiedział: „Chciałbym, abyśmy teraz, synu, mieli jakiegoś silnego mężczyznę do pomocy!”. Ale w pobliżu nie było silnych ludzi i bohaterów, a podjechał traktor. Odwinął wyciągarkę, przywiązał linę do naszego samochodu i wyciągnął ją w 5 minut.

Zawsze bardzo chciałem być silny, prawdziwy pomocnik i być jak rosyjscy bohaterowie - mili, uczciwi, silni i zręczni. Ale potem zadałem sobie pytanie: „Jak niektórzy ludzie mogą wykonywać tak pozornie niemożliwe zadania dla zwykłego człowieka?”

przedstawiłemhipoteza - najprawdopodobniej istnieją mechanizmy, które pomagają człowiekowi stać się silniejszym.(Patrz slajd 1).

Cel badania : poznać zasadę działania najprostszych mechanizmów.(Patrz slajd 1).

W poszukiwaniu odpowiedzi zwróciłem się do nauki fizyki. Dowiedziałem się, że siła samego człowieka jest ograniczona, dlatego często używa on urządzeń zwiększających siłę swojego działania.Takie urządzenia nazywane są prostymi mechanizmami. Należą do nich: dźwignia i jej odmiany - blok i brama; pochylona płaszczyzna i jej odmiany - klin i śruba.

Zadania :

1. poznaj genezę i rodzaje dźwigni finansowej;

2. przeprowadzać eksperymenty z dźwignią;

3. z pomocą dorosłych symulować urządzenia działające na zasadzie dźwigni;

4. przygotować elektroniczną prezentację wyników badania.(Patrz slajd 1).

Obiekt: ramię dźwigni.

Przedmiot: dźwigni w życiu ludzi.

Metody Słowa kluczowe: poszukiwanie informacji w literaturze i Internecie, obserwacja, opis i pomiar, praca eksperymentalna,modelowanie.

II . Dźwignia i jej odmiany.

„Dajcie mi punkt oparcia, a poruszę Ziemię!”

Archimedesa

Człowiek jest istotą rozumną. To umysł zawsze dawał mu możliwość tworzenia urządzeń, które czyniły go silniejszym lub szybszym od bestii, życia w warunkach, w których nie mógł bez tych rzeczy przeżyć.

Jednym z pierwszych takich urządzeń była dźwignia. Nawet prymitywny człowiek zamienił zwykły kij w narzędzie do podnoszenia ciężarów. Wsuwając długi kij pod kamień i opierając go na kawałku drewna, który służył jako podpora, można było bez problemu przenieść kamień w inne miejsce. Im dłuższa tyczka, tym łatwiej się pracuje. Wynalezienie dźwigni posunęło prymitywnego człowieka na ścieżce jego rozwoju.

Motyka i wiosło zostały wynalezione przez człowieka w celu zmniejszenia siły potrzebnej do wykonania jakiejkolwiek pracy.(Patrz slajd 1).

W piątym tysiącleciu pne Mezopotamia używała wag, które wykorzystywały zasadę dźwigni, aby osiągnąć równowagę.

Bez dźwigni niemożliwe byłoby podniesienie ciężkich kamiennych płyt podczas budowy piramid w starożytnym Egipcie. Do budowy piramidy Cheopsa, która ma wysokość 147 m, użyto 2 300 000 kamiennych bloków, z których najmniejszy ważył 2,5 tony.

Około 1500 roku p.n.e. w Egipcie i Indiach pojawia się shaduf – protoplasta współczesnych dźwigów, urządzenia do podnoszenia naczyń z wodą.W Rosji podobne urządzenie służyło również do podnoszenia wody ze studni i nazywało się „Żuraw”.

Nie znamy zatem nazwiska autora dźwigni ani dokładnej daty jej wynalezienia. Ale możemy z całą pewnością stwierdzić, że starożytni ludzie bez reguł matematycznych i praw fizyki wynaleźli i szeroko stosowali proste mechanizmy, opierając się na swojej intuicji i doświadczeniu.

2.2 Archimedes jest mechanikiem.

Dźwignia, blok, pochyła płaszczyzna zainteresowały naukowca Archimedesa, który żył w starożytnej Grecji w starożytności. W III wieku pne. mi. Archimedes podał pierwsze pisemne wyjaśnienie zasady działania dźwigni, łącząc pojęcia siły, obciążenia i ramienia. Sformułowane przez niego prawo równowagi jest nadal stosowane i brzmi następująco:„Dźwignia jest w równowadze, gdy działające na nią siły są odwrotnie proporcjonalne do ramion tych sił”. Archimedes przedstawił kompletną teorię dźwigni i z powodzeniem zastosował ją w praktyce. Plutarch donosi, że Archimedes zbudował wiele mechanizmów blokowo-dźwigniowych w porcie w Syrakuzach, aby ułatwić podnoszenie i transport ciężkich ładunków. Wynaleziona przez niego śruba (świder) do czerpania wody jest nadal używana w Egipcie.Archimedes jest także pierwszym teoretykiem mechaniki. Swoją książkę O równowadze figur płaskich zaczyna od dowodu prawa dźwigni.(Patrz slajd 1).

Legenda głosi, że ciężki wielopokładowy statek „Syrakuzja”, zbudowany przez Hierona jako dar dla egipskiego króla Ptolemeusza, nie mógł zostać zwodowany. Archimedes zbudował system bloków (polyspast), za pomocą których był w stanie wykonać tę pracę jednym ruchem ręki. Według legendy Archimedes powiedział jednocześnie: „Gdybym miał do dyspozycji inną Ziemię, na której mógłbym stanąć, przesunąłbym naszą” (w innej wersji: „Dajcie mi punkt podparcia, a przewrócę świat do góry nogami w dół").(Patrz slajd 1).

Inżynierski geniusz Archimedesa objawił się ze szczególną siłą podczas oblężenia Syrakuz przez Rzymian w 212 roku pne. mi. podczas drugiej wojny punickiej. Ale w tym czasie miał już 75 lat!Archimedes stworzył maszyny do rzucania zdolne do rzucania kamieniami o wadze około 250 kg z dużą prędkością oraz mechanizmy, które rzucały ciężkie kłody z brzegu na statki. W ostatnich latach przeprowadzono kilka eksperymentów sprawdzających prawdziwość opisu tej "superbroni starożytności". Zbudowana konstrukcja pokazała swoje pełne możliwości.

Tak zwana „Łapa Archimedesa” była wyjątkową maszyną podnoszącą – pierwowzorem współczesnego dźwigu. Była to ogromna dźwignia wystająca z muru miejskiego i wyposażona w przeciwwagę.(Patrz slajd 1).

Słynny historyk starożytności, Polibiusz, pisał, że jeśli rzymski statek próbował wylądować w pobliżu Syrakuz, ta maszyna, sterowana przez specjalnie wyszkoloną osobę, chwytała dziób statku i przewracała go. Rzymianie zmuszeni byli porzucić pomysł zdobycia miasta szturmem i przystąpili do oblężenia. Polibiusz pisał: „Taka jest cudowna moc jednej osoby, jednego talentu, umiejętnie skierowanego do jakiegoś interesu… Rzymianie mogliby szybko przejąć miasto, gdyby ktoś usunął jednego starszego spośród Syrakuz”.

Oceniając rolę Archimedesa, mechanika, chciałbym zauważyć, że dokonał odpowiednich obliczeń i zaprojektował bardziej złożone mechanizmy, które mogłyby usprawnić i przekształcić ruchy. Dzięki Archimedesowi ludzkość nauczyła się wodować duże statki i budować machiny wojenne.

2.3 Co to jest dźwignia.

A jednak siła człowieka jest ograniczona, więc często używa on urządzeń (lub urządzeń), które umożliwiają przekształcenie siły człowieka w siłę znacznie większą. Ciężki przedmiot (kamień, szafka, maszyna), którego nie można bezpośrednio przesunąć, przesuwa się z miejsca za pomocą odpowiednio długiego i mocnego drążka - dźwigni.

Dźwignia jest sztywnym korpusem, który może obracać się wokół stałego wspornika. Dźwignia ma dwa ramiona. Ramię to odległość od punktu podparcia do punktu przyłożenia siły. Łom, deska i tym podobne mogą służyć jako dźwignia. Istnieją wzory:(Patrz slajd 1).

1) im dłuższe ramię, tym mniejsza siła jest potrzebna do podniesienia tego samego ładunku;

2) im dłuższe ramię, tym dłużej się porusza;

3) ile razy ramię dźwigni jest, ile razy mniejsze musi być obciążenie, aby zachować równowagę.

Udało mi się sformułować te prawidłowości językiem zrozumiałym dla uczniów szkół podstawowych, bo nie znamy jeszcze odwrotnej proporcjonalności i właściwości proporcji. A do wizualnej weryfikacji słuszności praw pomogła własnoręcznie wykonana instalacja laboratoryjna - dźwignia wykonana z konstruktora Lego.

Istnieją dwa rodzaje dźwigni.

Dla dźwigni pierwszego rodzaju stały punkt podparcia O znajduje się między liniami działania przyłożonych sił, a dla dźwigni drugiego rodzaju znajduje się po jednej z nich.(Patrz slajd 1).

Korzystanie z dźwigni pozwala uzyskać przyrost siły. Aby obliczyć przyrost siły uzyskany za pomocą dźwigni, należy znać regułę odkrytą przez Archimedesa w III wieku pne. pne mi.

Więc,aby zrównoważyć mniejszą siłę z większą siłą, konieczne jest, aby jej ramię przekraczało ramię większej siły .

Odkąd Archimedes ustanowił rządy dźwigni, istnieje ona w swojej pierwotnej formie od prawie 1900 lat.

Tak więc w większości przypadków dźwignia finansowa jest wykorzystywana w celu uzyskania przyrostu siły, tj. kilkakrotnie zwiększyć siłę działającą na ciało.

2. 4. Odmiany dźwigni

Odmiany dźwigni to dwa proste mechanizmy: blok i brama.(Patrz slajd 1).

Blok to urządzenie w postaci koła z rowkiem, przez które przechodzi lina, kabel lub łańcuch.

Istnieją dwa główne typy bloków - ruchome i stałe.(Patrz slajd 1).

Przy bloczku stałym oś jest nieruchoma i podczas podnoszenia ciężarów nie podnosi się ani nie opada, a przy bloczku ruchomym oś porusza się wraz z ładunkiem. Stały blok nie daje przyrostu siły. Służy do zmiany kierunku siły. Na przykład przykładając siłę skierowaną w dół do liny przerzuconej przez taki klocek, powodujemy, że ładunek podnosi się.

Inaczej jest w przypadku ruchomego bloku. Ten blok pozwala małej sile zrównoważyć siłę 2 razy większą.

W praktyce często stosuje się kombinację ruchomego bloku ze stałym. Pozwala to na zmianę kierunku działania siły przy jednoczesnym dwukrotnym wzroście siły.

W celu uzyskania większego przyrostu siły stosuje się mechanizm podnoszący, tzwwciągnik łańcuchowy . Greckie słowo „polyspast” składa się z dwóch rdzeni: „poly” - dużo i „spao” - ciągnę, więc ogólnie okazuje się, że jest to „multi-pchnięcie”.(Patrz slajd 1).

Wciągnik łańcuchowy to połączenie dwóch klipsów, z których jeden składa się z trzech bloków stałych, a drugi z trzech bloków ruchomych. Ponieważ każdy z ruchomych bloków podwaja siłę pociągową, generalnie wciągnik łańcuchowy daje sześciokrotny wzrost siły.

Brama składa się z cylindra (bębna) i przymocowanej do niego klamki. Ten prosty mechanizm został wynaleziony w starożytności. Najczęściej służyła do wydobywania wody ze studni.(Patrz slajd 1).

Bardziej zaawansowanym mechanizmem jest wyciągarka. Jest to połączenie bramy z dwoma kołami zębatymi o różnych średnicach. Wciągarkę można traktować jako połączenie dwóch wciągarek.(Patrz slajd 1).

Wielowiekowa praktyka dowiodła, że żaden z mechanizmów nie daje zysku w pracy. Stosuje się je w celu zdobycia siły lub ścieżki, w zależności od warunków pracy. Już starożytni naukowcy znali tę zasadę: ile razy wygrywamy siłą, ile razy przegrywamy dystansem. Zasada ta została nazwana „złotą zasadą” mechaniki. Jego autorem jest starożytny grecki naukowiec Czapla z Aleksandrii, który mieszkał wIwieku naszej ery(Patrz slajd 1).

III . Część praktyczna.

Po przestudiowaniu materiału teoretycznego o historii dźwigni, o jej odkrywcy, o zasadzie działania i odmianach, postanowiłem przeprowadzić badania.

3.1. Dźwignie w technice iw życiu codziennym.

W naszym współczesnym świecie dźwignie są szeroko stosowane zarówno w przyrodzie, jak iw świecie stworzonym przez człowieka. Prawie każdy mechanizm, który przekształca ruch mechaniczny, wykorzystuje dźwignie w takiej czy innej formie.

Dźwignie znajdują się w różnych częściach ciała ludzi i zwierząt. Są to np. kończyny, szczęki. W ciele owadów i ptaków można zobaczyć wiele dźwigni.

Dźwignie są również powszechne w życiu codziennym, są to kran, drzwi i różne urządzenia kuchenne.(Patrz slajd 1).

Reguła dźwigni leży u podstaw działania wag dźwigniowych, różnego rodzaju narzędzi i urządzeń stosowanych tam, gdzie wymagany jest przyrost siły lub odległości.(Patrz slajd 1).

Podczas pracy z nożyczkami możemy zaobserwować przyrost siły i dystansu. Nożyczki to dźwignia, której oś obrotu przechodzi przez śrubę łączącą dwie połówki nożyczek. W zależności od przeznaczenia nożyczek ich urządzenie jest inne. Nożyczki do papieru mają długie ostrza i uchwyty, które są prawie tej samej długości.Cięcie papieru nie wymaga dużej siły i wygodniejsze jest cięcie w linii prostej długim ostrzem. W tym przypadku mamy do czynienia ze wzrostem odległości. Nożyce do cięcia blach posiadają rękojeści znacznie dłuższe od ostrzy, ponieważ siła oporu metalu jest duża i aby ją zrównoważyć, ramię siły działającej musi być znacznie zwiększone. Różnica między długością rękojeści a odległością części tnącej od osi obrotu w przecinakach drutowych jest jeszcze większa. Oczywiste jest, że w takich przypadkach następuje wzrost siły. (Patrz slajd 1).

Dźwignie stosowane są również w innych narzędziach – uchwytach imadła i stołów warsztatowych, dźwigniach obrabiarek, narzędziach stolarskich, narzędziach ratowniczych itp.(Patrz slajd 1).

Oczywiście w technice powszechne są różnego rodzaju dźwignie. Najprostsze przykłady ich zastosowania todźwignia zmiany biegów w samochodzie, pedały do samochodu lub ciągnika, hamulec ręczny roweru.(Patrz slajd 1).

Nawet uchwyt maszyny do szycia i klawisze fortepianu są również dźwigniami.(Patrz slajd 1).

Wszyscy kochamy sport! A jeśli przyjrzymy się uważnie, zobaczymy, że dźwignia finansowa jest również stosowana w tym obszarze.Skok wzwyż o tyczkębardzo wyraźny przykład, Za pomocą dźwigni o długości około trzech metrów i odpowiedniego przyłożenia wysiłku zawodnik wznosi się na zawrotną wysokość dochodzącą do sześciu metrów. Ponadto wiele urządzeń sportowych jest wyposażonych w dźwignie.(Patrz slajd 1).

Koparki i żurawie wieżowe sprawdzają się na każdej budowie - to połączenie dźwigni, bloków, bram. W zależności od „specjalizacji” dźwigi mają różne konstrukcje i właściwości.(Patrz slajd 1).

Dźwignia była również szeroko stosowana w rolnictwie - ciągniki, kombajny, siewniki i inne mechanizmy.(Patrz slajd 1).

Więc,w większości przypadków stosuje się proste mechanizmy (z gr. mekhane – maszyna, narzędzie) w celu uzyskania przyrostu siły.

3.2. Praca laboratoryjna

Sprzęt : dźwignia na trójnogu, zestaw odważników, linijka.

Cel : znaleźć warunki równowagi dźwigni.

Postęp.

1. Kręcąc nakrętkami na końcach dźwigni wyważyłem ją tak, aby znajdowała się poziomo.

2. Zawieszono trzy obciążniki na lewym ramieniu dźwigni w odległości 7 cm od osi obrotu.

3. Próbnie ustaliłem miejsce na prawym ramieniu dźwigni, na którym należy zawiesić jeden ciężarek, aby zrównoważyć trzy poprzednie. Zmierzyłem odległość od tego miejsca do osi obrotu.

4. Zakładając, że każdy ładunek waży 1 N, wypełniłem tabelę.

5. Stwierdzono ważność zasady równowagi dźwigni.

(Patrz slajd 1).

l2 : l1

7 cm

21 cm

10 cm

20 cm

9 cm

18 cm

3.3 Eksperymenty w domu.

Korzystając z książki Ya.I. Perelman „Entertaining Physics” oraz materiały ze stron internetowych „Cool! Physics” i „Fizyka wokół nas” przeprowadzili zabawne eksperymentyz dźwigniami.

1. Samochody. (Patrz slajd 1).

Wziąłem duży i mały samochodzik. Nałożyłem je na końce linijki, ułożone pośrodku na okrągłym ołówku. Wielka maszyna zatrzymała się, tk. ona jest cięższa. Jeśli przysuniesz ołówek bliżej dużej maszyny do pisania, zrównoważą się. Kiedy przysunąłem ołówek jeszcze bliżej dużej maszyny do pisania, ta mała ją przeważyła.

2. Ile siły jest w palcach?

Wzięłam dwie okrągłe wykałaczki. Położył jedną wykałaczkę pośrodku na środkowym palcu (bliżej paznokcia), a na końcach - palec wskazujący i palec serdeczny. Próbował złamać wykałaczkę, naciskając na nią palcem wskazującym i serdecznym. Przesunął wykałaczkę na środek palca. Znów spróbowałem złamać wykałaczkę. Kiedy wykałaczka znajdowała się na czubkach palców, prawie niemożliwe było jej złamanie (palce służyły jako dźwignia drugiego rodzaju, podobna do dziadka do orzechów). Punkt podparcia to miejsce, w którym zaczynają się palce.Im dalej wykałaczka znajduje się od punktu podparcia, tym większą siłę należy zastosować. ?????

3. Polispast.

Przywiązał linę do uchwytu kijka narciarskiego. Umieściłem oba kije w odległości 50 cm od siebie i trzykrotnie owinąłem linę wokół ich uchwytów. Pociągnąłem za wolny koniec liny, podczas gdy moi asystenci próbowali odciąć patyki. Chociaż moi przyjaciele próbują rozłożyć patyki, ja sam mogę je razem poruszyć. (Kije i lina zachowują się jak wciągnik łańcuchowy - moja siła jest zwielokrotniona przez linę owiniętą wokół uchwytów kijów, więc zyskuję prawie pięć razy więcej siły niż moi pomocnicy.

4. Dźwignia. (Patrz slajd 1).

Zwykły kij stał się dla człowieka dźwignią - najprostszym mechanizmem. Na zwykłym kiju bardzo wygodnie jest przenosić ładunek dla dwóch osób. Za jego pomocą można z łatwością podnosić i przenosić ciężary.

Doświadczenie 1. Wziąłem niezbyt długi kij, podłożyłem go pod rączkę walizki i po zaproszeniu znajomego do pomocy wspólnie podnieśliśmy walizkę. Jeśli walizka jest dokładnie pośrodku, to każdy z nas jest załadowany po równo. Kiedy przenieśliśmy walizkę na jeden z końców kija, wszystko się zmieniło. Ładunek stał się lżejszy dla tych, którzy trzymają długi koniec. Zmieniły się ramiona dźwigni, zmienił się również stosunek sił utrzymujących ładunek w pozycji podniesionej. Ręce każdego z nas są podporą dźwigni, a jeśli odległość do ładunku jest mniejsza, wówczas obciążenie tego punktu podparcia będzie większe.

Doświadczenie 2 . Wziąłem mały patyk i wbiłem gwóźdź w bok w pobliżu jednego z jego końców. Na tym końcu kładę żelazko (potrzebny jest gwóźdź, aby żelazko nie ślizgało się po podłodze) i kładę dźwignię z tyłu krzesła. Trzymając dźwignię za wolny koniec, przesunął ją, to przybliżając punkt podparcia do ładunku, to oddalając się od niego. Odkryłem, że im większa odległość od ręki do punktu podparcia, tym łatwiej utrzymać ładunek. Otrzymałem ten sam wynik, gdy przesunąłem ręką wzdłuż dźwigni do punktu podparcia, pozostawiając niezmienioną odległość od punktu podparcia do ładunku.

5. Wyciągam gwóźdź.

Za pomocą młotka wbiłem gwóźdź w kawałek drewna na 2/3 jego długości. Próbował ręką wyciągnąć gwóźdź z kawałka drewna. Nie udało mi się, nieważne jak bardzo się starałam. Potem wziąłem ściągacz do paznokci i z łatwością wyciągnąłem nim gwóźdź. Wyciągacz do paznokci w moim przypadku działa jak dźwignia,do czego służy proste urządzeniepokonując opór w drugim punkcie, stosując siłę.

3.4. Produkcja urządzeń i modeli działających na zasadzie dźwigni.

Wykorzystując wiedzę zdobytą podczas studiowania dźwigni, z pomocą mojego ojca stworzyłem następujące urządzenia i modele.

1. Wciągarka własnymi rękami. (Patrz slajd 1).

Nikt nie jest bezpieczny przed złą drogą, a jeśli Twój samochód ugrzązł w błocie, tylko wyciągarka pomoże go uratować. Czy warto wydawać ogromne pieniądze na kosztowną rzecz i kupować ją w sklepie, kiedy można zrobić wyciągarkę własnymi rękami.

Potrzebowaliśmy:

Oś obrotu i 2 odpowiednie rurki o większej i mniejszej średnicy;

Mocna lina;

Postęp:

Nasza ręcznie robiona wyciągarka działa na zasadzie dźwigni. Kawałek rury może służyć jako podstawa domowej wciągarki. Aby uruchomić rurę, należy ją założyć na oś i zabezpieczyć kablem. Pętlę kablową należy kilkakrotnie owinąć wokół rury i założyć na dowolny uchwyt.

Po obróceniu uchwytu rura obróci się wzdłuż osi, a kabel zostanie owinięty wokół niej. Taka wyciągarka przydaje się nie tylko do wyciągania samochodu z błota, ale także do przenoszenia różnych ładunków, na przykład w kraju.

2. polispast. (Patrz slajd 1).

Wziąłem mocny nylonowy sznur, 2 oddzielne bloki, ładunek. Złożyłem kombinację 1 ruchomego i 1 stałego bloku i naprawiłem je.Teraz mogę z łatwością podnosić ładunki, których nie mógłbym po prostu utrzymać w dłoni bez wciągnika łańcuchowego.

Po przeprowadzeniu eksperymentu z dynamometrem byłem przekonany, że wciągnik łańcuchowy daje podwójny przyrost siły!

IV . Wniosek.

W wyniku wykonanej pracy utwierdziłem się w następującej zasadzie - ile razy wygrywamy siłą, tyle samo tracimy na dystansie.

Poznałem historię dźwigni, jej odkrywcę, zasadę działania i odmiany.

Dźwignie różnych typów znajdują się w życiu codziennym na każdym kroku:

Taczka jest łatwiejsza do przenoszenia, jeśli ma długie uchwyty;

Łatwiej wyciągnąć gwóźdź, jeśli ściągacz do paznokci jest dłuższy;

O wiele łatwiej jest dokręcić nakrętkę kluczem z długą rączką.

Nigdy nie należy zapominać o „złotej zasadzie” mechaniki, która jest uproszczona w następujący sposób: przyrost siły – strata w transporcie. Czasami warto poświęcić krótszą drogę, aby wygrać siłą. Praca będzie nadal ta sama, ale łatwiej będzie ją wykonać, ponieważ wzrost drogi odpowiada wzrostowi czasu. A na dłuższy okres praca jest łatwiejsza do wykonania - to jasne dla wszystkich.

Przy projektowaniu maszyn zdarza się też na odwrót, kiedy trzeba poświęcić siły, by wygrać na szosie, by wygrać na czas.

W trakcie pracy nad tematem przekonałem się z własnego doświadczenia, że dźwignia i jej odmiany rzeczywiście dają człowiekowi przyrost siły lub dystansu lub są używane dla wygody. Tym samym potwierdził swoją hipotezę, że nie każdy silny człowiek musi być silny. Teraz staję się silniejszy nie tylko poprzez codzienny trening fizyczny, ale również poprzez stosowanie zdobytej wiedzy. Tytuł mojej pracy nigdy nie powinien być wymawiany z intonacją twierdzącą. Wręcz przeciwnie, jeśli jest inteligencja, będzie siła. Materiały z moich badań niewątpliwie przydadzą się na lekcjach otaczającego świata w szkole podstawowej, a być może na lekcjach fizyki w klasie 7.

Na zakończenie chciałbym przywołać słowa Jeża ze wspaniałej bajki Włodzimierza Sutejewa „Ratownik”: „Patyk zawsze można znaleźć, ale tu jest ratownik – i tu jest ratownik!”.

Literatura

1. Bałaszow M.M. Fizyka. – M.: Oświecenie, 1994.

2. Katz Ts.B. Biofizyka na lekcjach fizyki. – M.: Oświecenie, 1988.

3. Perelman Ya.I. Zabawna fizyka. Książka 1. - M .: Nauka, 1979.

4. Fizyka. Klasa 7 / Gromov SV, Rodina NA – M.: Oświecenie, 2000.

5. Fizyka klasa 7 / Peryshkin A.V., Rodina N.A. – M.: Drofa, 2003.

6. Encyklopedia dla dzieci. T.14 - Technika. – M.: Avasta+, 2000.

7. Znam świat. Encyklopedia dla dzieci - Świat piękna. – M.: Astrel, 2004.

Aplikacja

Fotoreportaż

Praca laboratoryjna„Wyjaśnienie warunków równowagi dźwigni”

Moje eksperymenty http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Wykonanie wciągnika łańcuchowego

Wycieczka po mieście konferencji międzyszkolnej

„Pierwsze kroki w nauce”.

Stanowisko„Jest moc! Umysł nie jest konieczny?

Student(y) (nazwisko, imię i nazwisko)Abramow Daniła

MBOU SOSH ________ 32__ klasa ____________ 4 B

Kierownik pracyZibert Galina Iwanowna

Rodzaj pracy (projekt / streszczenie / badania)badanie

Kryteria oceny pracy

1) Zgodność z wymaganiami dotyczącymi projektowania pracy.Wszystkie wymagania spełnione .

2) Objętość badanego materiału:poszukiwanie informacji w literaturze i Internecie, obserwacja, opis i pomiar, praca eksperymentalna, modelowanie.

3) Wartość poznawcza, aktualność, znaczenie praktyczne i teoretyczne badanego materiału.W pracy badane jest pochodzenie i rodzaje dźwigni, przeprowadzane są eksperymenty z dźwignią oraz modelowane są urządzenia działające na zasadzie dźwigni.

4) Problem, hipoteza, cel, zadania pracy.Hipoteza: Najprawdopodobniej istnieją mechanizmy, które pomagają człowiekowi stać się silniejszym. Cel: poznanie zasady działania najprostszych mechanizmów. Cele: przeprowadzenie eksperymentów w celu określenia właściwości dźwigni i zasady jej działania.

5) Umiejętności badawcze (argumenty, wnioski; umiejętność czytania i pisania, logiczna prezentacja materiału, przestrzeganie naukowego stylu prezentacji)Praca jest skomponowana kompetentnie, przestrzegany jest naukowy styl prezentacji, wyciągane są wnioski dla każdego eksperymentu i dla całej pracy.

Podpis recenzenta (transkrypcja podpisu)

Ujukina Ludmiła Grigoriewna

„Mogę obrócić Ziemię za pomocą dźwigni, po prostu daj mi punkt podparcia”

Archimedesa

Ramię dźwigni- jeden z najbardziej powszechnych i najprostszych rodzajów mechanizmów na świecie, występujący zarówno w przyrodzie, jak iw świecie stworzonym przez człowieka.Dźwignia jest sztywnym korpusem, który może obracać się wokół pewnej osi. Dźwignia niekoniecznie jest długim i cienkim przedmiotem.

Ciało ludzkie jako dźwignia

W szkielecie zwierząt i ludzi wszystkie kości, które mają pewną swobodę ruchu, są dźwigniami, na przykład u ludzi - kości kończyn, żuchwy, czaszki, paliczków palców.

Przyjrzyjmy się stawowi łokciowemu. Kość promieniowa i kość ramienna są połączone ze sobą chrząstką, a do nich przyczepione są również mięśnie bicepsa i tricepsa. Otrzymujemy więc najprostszy mechanizm dźwigni.

Dobrym przykładem lepszego zastosowania dźwigni do układu mięśniowo-szkieletowego jest odwrócone tylne kolano u wielu zwierząt (wszelkiego rodzaju kotów, koni itp.).

Ponieważ pamiętaliśmy skok wzwyż, rozważ opcje użycia dźwigni, które zostały wymyślone przez człowieka. Skok o tyczce jest bardzo dobrym przykładem.

Za pomocą dźwigni o długości około trzech metrów (długość słupa do skoków wzwyż wynosi około pięciu metrów, dlatego długie ramię dźwigni, począwszy od zagięcia słupa w momencie skoku, wynosi około trzech metrów) i przy prawidłowym zastosowaniu wysiłku sportowiec wznosi się na zawrotną wysokość do sześciu metrów.

Weź do ręki długopis, napisz coś lub narysuj i obserwuj pióro i ruchy palców. Wkrótce odkryjesz, że uchwyt jest dźwignią. Znajdź oparcie, oceń swoje ramiona i upewnij się, że w tym przypadku tracisz siłę, ale zyskujesz na szybkości i dystansie. W rzeczywistości podczas pisania siła tarcia rysika na papierze jest niewielka, dzięki czemu mięśnie palców nie obciążają zbytnio. Ale są takie rodzaje pracy, w których palce muszą pracować w pełni, pokonując znaczne siły, a jednocześnie wykonywać ruchy o wyjątkowej dokładności: palce chirurga, muzyka.

Dźwignia w życiu codziennym

Dźwignie są również powszechne w życiu codziennym. O wiele trudniej byłoby Ci odkręcić mocno zakręcony kran, gdyby nie miał 4-6 cm uchwytu, który jest małą, ale bardzo skuteczną dźwignią.

Podczas pracy ze szczególnie dużymi i ciężkimi śrubami i nakrętkami, na przykład podczas naprawy różnych mechanizmów, samochodów, obrabiarek, stosuje się klucze z rączką do metra.

U roślin elementy dźwigni są mniej powszechne, co tłumaczy się niską mobilnością organizmu roślinnego. Typową dźwignią jest pień drzewa i korzenie. Korzeń sosny lub dębu, który wnika głęboko w ziemię, zapewnia ogromną odporność, więc sosny i dęby prawie nigdy nie przewracają się do góry nogami. Wręcz przeciwnie, świerki, które często mają powierzchowny system korzeniowy, bardzo łatwo się przewracają.

„Narzędzia do przekłuwania” wielu zwierząt i roślin - pazury, rogi, zęby i ciernie - mają kształt klina (zmodyfikowana nachylona płaszczyzna); spiczasty kształt głowy szybko poruszających się ryb jest podobny do klina. Wiele z tych klinów ma bardzo gładkie, twarde powierzchnie, co czyni je tak ostrymi.

Dźwignie w technice

Oczywiście dźwignie są również wszechobecne w technologii.

Prosty mechanizm „dźwigni” ma dwie odmiany: blok i brama.

Za pomocą dźwigni niewielka siła może zrównoważyć dużą siłę. Rozważmy na przykład podniesienie wiadra ze studni. Dźwignia to brama studni - kłoda z przymocowanym do niej zakrzywionym uchwytem lub koło.

Oś obrotu bramy przechodzi przez kłodę. Mniejsza siła to siła ręki osoby, a większa to siła, z jaką pociąga się wiadro i wiszącą część łańcucha.

Jeszcze przed naszą erą ludzie zaczęli używać dźwigni w branży budowlanej. Na przykład na obrazku widać użycie dźwigni podczas konstruowania budynku. Wiemy już, że dźwignie, bloki i prasy pozwalają uzyskać przyrost siły. Czy jednak taki zysk jest dany „za nic”?

Podczas używania dźwigni jej dłuższy koniec pokonuje większą odległość. Tak więc, otrzymawszy przyrost siły, tracimy dystans. Oznacza to, że podnosząc duży ładunek przy użyciu niewielkiej siły, jesteśmy zmuszeni wykonać duże przemieszczenie.

Najbardziej oczywistym przykładem jest dźwignia zmiany biegów w samochodzie. Krótkie ramię dźwigni to część widoczna w kabinie.

Na przykład w samochodach sportowych, w celu szybszej zmiany biegów, dźwignia jest zwykle ustawiona krótko, a jej zakres jest również skrócony.

Prosty mechanizm „płaszczyzny nachylonej” i jego dwie odmiany - klin i śruba

Pochyła płaszczyzna służy do przenoszenia ciężkich przedmiotów na wyższy poziom bez ich bezpośredniego podnoszenia.Jeśli musisz podnieść ładunek na wysokość, zawsze łatwiej jest użyć łagodnego nachylenia niż stromego. Co więcej, im niższe nachylenie, tym łatwiej jest wykonać tę pracę.

Ciało na pochyłej płaszczyźnie jest utrzymywane przez siłę, która jest ... tyle razy mniejsza od ciężaru tego ciała, ile razy długość pochyłej płaszczyzny jest większa niż jej wysokość.

Klin wbity w kłodę działa na nią od góry do dołu. Jednocześnie przesuwa powstałe połówki w lewo i prawo. Oznacza to, że klin zmienia kierunek działania siły.

Tym samym możemy być przekonani, że mechanizm dźwigniowy jest bardzo rozpowszechniony zarówno w przyrodzie, jak iw naszym codziennym życiu oraz w różnych mechanizmach.

Ponadto siła, z jaką popycha połówki kłody, jest znacznie większa niż siła, z jaką młot działa na klin. W konsekwencji klin zmienia również wartość liczbową przyłożonej siły.

Narzędzia do obróbki drewna i ogrodu reprezentowały klin - pług, topór, skrobaki, łopatę, motykę. Ziemię uprawiano pługiem, broną. Zbierane grabiami, kosami, sierpami.

Śruba jest rodzajem pochyłej płaszczyzny. Dzięki niemu możesz uzyskać znaczny przyrost siły.

Obracając nakrętkę na śrubie, podnosimy ją wzdłuż pochyłej płaszczyzny i zyskujemy siłę.

Kręcąc rączką korkociągu zgodnie z ruchem wskazówek zegara powodujemy ruch korkociągu w dół. Następuje transformacja ruchu: ruch obrotowy korkociągu prowadzi do jego ruchu do przodu.

slajd 2

W szkielecie zwierząt wszystkie kości, które mają pewną swobodę ruchu, są dźwigniami: kości nóg i ramion, czaszka, żuchwa

slajd 3

U kotów wszystkie ruchome kości są dźwigniami.

slajd 4

Kolce płetwy grzbietowej są dźwigniami wielu ryb.

slajd 5

Dźwignie u stawonogów - większość segmentów ich zewnętrznego szkieletu

slajd 6

Dźwignie u małży - zawory skorupowe

Slajd 7

Połączenia szkieletowe są przeznaczone przede wszystkim do zwiększania prędkości przy utracie siły. Przyrost prędkości jest szczególnie korzystny dla owadów.

Slajd 8

Mechanizmy dźwigniowe występują w niektórych kolorach. Na przykład: pręciki szałwii.

Slajd 9

DŹWIGNIA W technice Klin i śruba - rodzaj pochyłej płaszczyzny Klin przeznaczony jest do rozłupywania mocnych przedmiotów, takich jak kłody. Jest również wbijany w szczeliny między częściami, aby wytworzyć większą siłę nacisku jednej części na drugą, a tym samym zwiększyć siłę tarcia statycznego między nimi, co zapewni ich niezawodne przyleganie. Przy ogromnych siłach wywieranych na klin, musi być on bardzo mocny, wykonany z najtwardszego materiału. „Narzędzia do przekłuwania” wielu zwierząt i roślin - pazury, rogi, zęby i ciernie - mają kształt klina (zmodyfikowana nachylona płaszczyzna); spiczasty kształt głowy szybko poruszających się ryb jest podobny do klina. Wiele z tych klinów ma bardzo gładkie, twarde powierzchnie, co czyni je tak ostrymi.

Slajd 10

Śrubę wynalazł Archimedes. Jego śruba została zaprojektowana do podnoszenia wody z pewnego poziomu na wyższy. Rozważ śrubę jako urządzenie do uzyskania znacznego przyrostu siły. Wyobraź sobie, że pochyła płaszczyzna o wysokości h i długości l jest zwinięta w rurę. Obracając nakrętkę na śrubie, podnosisz ją po pochyłej płaszczyźnie. Wygrywasz siłą F1 / F2 = h / l, gdzie h to wysokość nachylonej płaszczyzny lub skoku śruby, l to długość nachylonej płaszczyzny lub obwód l \u003d π D. Podczas wkręcania śruby w deskę lub dokręcenie śruby (mocowanie części śrubą lub nakrętką) konieczne jest pokonanie sił tarcia, a siły sprężystości materiału są tak duże, że jest to trudne, a czasem wręcz niemożliwe palce. W tym przypadku przyrost siły uzyskany za pomocą śruby nie wystarczy, a także należy użyć dźwigni: śrubokrętów, kluczy. Śruba służy jako urządzenie do wzmocnienia. W przyrządach pomiarowych wykorzystuje się właściwości śruby - utratę odległości. Śruba jest również używana zgodnie z jej „przeznaczeniem”, jak sugerował jej wynalazca: do przesuwania ziarna przez rurę lub mięsa w maszynce do mięsa. Dokładniej dopasowane śruby wykonują ruch frezu w tokarce.

Proste mechanizmy w dzikiej przyrodzie

W szkielecie zwierząt i ludzi znajdują się wszystkie kości, które mają pewną swobodę ruchu wpływ na przykład u ludzi - kości kończyn, żuchwy, czaszki (punkt podparcia jest pierwszym kręgiem), paliczków palców. U kotów ruchome pazury to dźwignie; wiele ryb ma kolce na płetwie grzbietowej; u stawonogów większość segmentów ich zewnętrznego szkieletu; małże dwuskorupowe mają zawory muszlowe.

Połączenia szkieletowe są zwykle zaprojektowane tak, aby zwiększać prędkość, tracąc jednocześnie siłę. Jest to niezbędne dla zdolności adaptacyjnych i przetrwania.

Szczególnie duże przyrosty prędkości uzyskuje się u owadów. Skrzydła niektórych owadów zaczynają wibrować zgodnie z sygnałami elektrycznymi przenoszonymi przez nerwy. Każdy z tych sygnałów nerwowych skutkuje pojedynczym skurczem mięśnia, który z kolei porusza skrzydłem. Dwie grupy przeciwstawnych mięśni, znane jako „podnoszący” i „opuszczający”, pomagają skrzydłom wznosić się i opadać, ciągnąc w przeciwnych kierunkach. Ważki mogą osiągać prędkość do 40 km na godzinę w locie.

Stosunek długości ramion elementu dźwigniowego szkieletu jest ściśle zależny od funkcji życiowych wykonywanych przez ten narząd. Na przykład długie nogi charta i jelenia determinują ich zdolność do szybkiego biegania; krótkie łapy kreta są przeznaczone do rozwijania dużych sił przy niskiej prędkości; długie szczęki charta pozwalają szybko chwycić zdobycz w biegu, a krótkie szczęki buldoga zamykają się powoli, ale mocno trzymają (mięsień żucia jest przyczepiony bardzo blisko kłów, a siła mięśni jest przenoszona na kły prawie bez osłabienia).

U roślin elementy dźwigni są mniej powszechne, co tłumaczy się niską mobilnością organizmu roślinnego. Typową dźwignią jest pień drzewa i jego kontynuacja, główny korzeń. Korzeń sosny lub dębu, który wnika głęboko w ziemię, ma dużą odporność na przewrócenie (ramię oporu jest duże), więc sosny i dęby prawie nigdy nie przewracają się do góry nogami. Wręcz przeciwnie, świerki, które mają czysto powierzchowny system korzeniowy, bardzo łatwo się przewracają.

Ciekawe mechanizmy powiązań można znaleźć w niektórych kwiatach (na przykład pręcikach szałwii), a także w niektórych rozwijających się owocach.

Rozważ strukturę szałwii łąkowej (ryc. 10). Wydłużony pręcik służy jako długie ramię A dźwignia. Anther znajduje się na jego końcu. Krótkie ramię B dźwignia niejako strzeże wejścia do kwiatu. Kiedy owad (najczęściej trzmiel) wczołga się do kwiatu, naciska na krótkie ramię dźwigni. W tym samym czasie długie ramię uderza pylnikiem w grzbiet trzmiela i pozostawia na nim pyłek. Lecąc do innego kwiatu, owad zapyla go tym pyłkiem.

W naturze powszechne są elastyczne narządy, które mogą zmieniać swoją krzywiznę w szerokim zakresie (kręgosłup, ogon, palce, ciało węży i wielu ryb). Ich elastyczność wynika albo z połączenia dużej liczby krótkich dźwigni z systemem prętów, albo z połączenia stosunkowo sztywnych elementów z elementami pośrednimi, które łatwo odkształcają się (trąba słonia, korpus gąsienicy itp.). Kontrola zginania w drugim przypadku realizowana jest za pomocą systemu podłużnych lub ukośnie rozmieszczonych prętów.

Dźwignia w życiu codziennym. Artykuł badawczy z fizyki na temat dźwigni

Proste mechanizmy w dzikiej przyrodzie

Jesteśmy w sieciach społecznościowych

Kategorie