الرافعة المتجانسة متوازنة. حالة توازن الرافعة
الرافعة عبارة عن جسم صلب يمكنه الدوران حول دعامة ثابتة.
ويبين الشكل 149 كيف يستخدمه العامل كأداة رفعالمخل رافعة في الحالة الأولى (أ) يضغط العامل على نهاية المخل B لأسفل بقوة F، وفي الحالة الثانية (ب) يقوم برفع النهاية B.
يحتاج العامل إلى التغلب على وزن الحمولة P - وهي قوة موجهة عموديًا إلى الأسفل. وللقيام بذلك، يقوم بإدارة المخل حول محور يمر عبر النقطة الثابتة الوحيدة للمخل - نقطة دعمه 0، القوة F، التي يؤثر عليها العامل رافعة في كلتا الحالتين، قوة أقل P، أي يقال أن العامل يحصل على مكاسب في السلطة. وبالتالي، بمساعدة الرافعة، يمكنك رفع مثل هذا الحمل الثقيل الذي لا يمكن رفعه بدون رافعة.
يوضح الشكل 153 رافعة يقع محور دورانها 0 (نقطة ارتكاز) بين نقطتي تطبيق القوى A وB؛ ويبين الشكل 154 رسمًا تخطيطيًا لهذه الرافعة. يتم توجيه كلتا القوتين F1 وF2 المؤثرتين على الرافعة في نفس الاتجاه.
أقصر مسافة بين نقطة الدعم وخط مستقيم على طولهالقوة المؤثرة على الرافعة تسمى الرافعة المالية.
للعثور على ذراع القوة، عليك خفض العمودي من نقطة الارتكاز إلى خط عمل القوة. طول هذا العمودي سيكون ذراع هذه القوة. يوضح الشكل 154 أن 0A هو ذراع القوة F1، و0B هو ذراع القوة F2.
يمكن للقوى المؤثرة على الرافعة أن تدورها حول محورها في اتجاهين: في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. لذا، القوة F1 (الشكل 153) يدور الرافعة في اتجاه عقارب الساعة، والقوةيدور F2عكس اتجاه عقارب الساعة.
يمكن تحديد الحالة التي يكون فيها الرافعة في حالة توازن تحت تأثير القوى المطبقة عليها تجريبياً. يجب أن نتذكر أن نتيجة عمل القوة لا تعتمد فقط على قيمتها العددية (المعامل)، ولكن أيضًا على ، عند أي نقطة يتم تطبيقه على الجسموكيف يتم توجيهه.
يتم تعليق أوزان مختلفة من الرافعة (شكل 153) على جانبي نقطة الارتكاز بحيث تظل الرافعة متوازنة في كل مرة. القوى المؤثرة على الرافعة تساوي أوزان هذه الأحمال. وفي كل حالة، يتم قياس وحدات القوة وأكتافها. يوضح الشكل 153 أن قوة مقدارها 2N توازن قوة مقدارها 4N.في هذه الحالة، كما يتبين من الشكل، يكون كتف القوة الأصغر أكبر مرتين من كتف القوة الأكبر.
بناء على هذه التجارب، تم إنشاء حالة (قاعدة) توازن الرافعة: تكون الرافعة في حالة توازن عندما تتناسب القوى المؤثرة عليها عكسيا مع أذرع هذه القوى.
هذه القاعدة يمكن أن تكون اكتبها كصيغة:
حيث F1 وF2 هما القوتان المؤثرتان على الرافعة، وl1 وl2 هما أكتاف هذه القوى (الشكل 154).
تم تأسيس قاعدة توازن الرافعة بواسطة أرخميدس.
يتضح من هذه القاعدة أنه يمكن موازنة القوة الأصغر باستخدام رافعة قوة عظيمة، ما عليك سوى اختيار أكتاف بطول معين لهذا الغرض. على سبيل المثال، في الشكل 149، وذراع رافعة واحدة أكبر بحوالي مرتينآخر. وهذا يعني أنه من خلال تطبيق قوة مقدارها 400 نيوتن، على سبيل المثال، عند النقطة B، يستطيع العامل رفع حجر كتلته 800 نيوتن، أي وزنه 80 كجم. لرفع حمولة أثقل، تحتاج إلى زيادة طول ذراع الرافعة التي يعمل عليها العامل.
مثال.ما القوة المطلوبة (باستثناء الاحتكاك) لرفع حجر كتلته 240 كجم باستخدام رافعة؟ ذراع القوة 2.4 م، وذراع الجاذبية المؤثر على الحجر 0.6 م.
أسئلة.
- ما هي الرافعة؟
- ما يسمى كتف القوة؟
- كيفية العثور على الرافعة المالية؟
- ما تأثير القوى على الرافعة؟
- ما هو حكم توازن الرافعة؟
- من الذي أسس قاعدة توازن الرافعة؟
يمارس.
ضع دعامة صغيرة أسفل منتصف المسطرة بحيث تكون المسطرة متوازنة. قم بموازنة العملات المعدنية بقيمة 5 و 1 كيلو على الرافعة الناتجة. قم بقياس أذرع القوة وتحقق من حالة توازن الرافعة.كرر العمل باستخدام العملات المعدنية من فئة 2 و 3 كيلو.
باستخدام هذه الرافعة، حدد كتلة علبة الثقاب.
ملحوظة. العملات المعدنية ذات 1 و 2 و 3 و 5 ك لها كتل 1 و 2 و 3 و 5 جم على التوالي.
مثال 1. تحديد ردود الفعل الداعمة للشعاع (الشكل 1،أ ) ، نهاياتها مفصلية. يتم تحميل الشعاع بواسطة قوتين بعزم كيلو نيوتن متر.
رسم بياني 1
حل. بادئ ذي بدء، من الضروري تحديد اتجاه ردود الفعل الداعمة (الشكل 1، ب). نظرًا لأنه يتم تطبيق زوج من القوى على الشعاع، فلا يمكن موازنته إلا من خلال زوج من القوى. وبالتالي فإن تفاعلات الدعامتين متساوية في الحجم ومتوازية ومتعاكسة في الاتجاه. دعونا نستبدل تصرفات الداعمين بردود أفعالهم. الدعم الصحيح أ- الطائرة، وبالتالي، اتجاه رد الفعل الداعمر أعمودي على هذه الطائرة، ورد فعل الدعمر ببالتوازي معه وفي الاتجاه المعاكس. يكون الشعاع في حالة توازن، لذا فإن مجموع عزوم أزواج القوى المطبقة عليه يساوي صفرًا:
أين
كن.
إجابة:كيلو نيوتن.
مثال 2. الأخشاب أ.بمع دعامة متحركة مفصلية يسرى ودعامة ثابتة بمفصلة يمينية، محملة بثلاثة أزواج (الشكل 1)، لحظاتهاكيلو نيوتن متر، كيلو نيوتن متر، كيلو نيوتن متر . تحديد ردود أفعال الدعامات.
رسم بياني 1
حل. 1. تعمل أزواج القوى على الشعاع، لذلك لا يمكن موازنتها إلا بواسطة زوج، أي عند النقاط أو فيمن جانب الدعامات، يجب أن تعمل ردود أفعال الدعامات على العارضة، وتشكل زوجًا من القوى. عند هذه النقطة أتحتوي الحزمة على دعم مفصلي ومتحرك، مما يعني أن التفاعل يتم توجيهه بشكل عمودي على السطح الداعم، أي، في هذه الحالة، عمودي على الحزمة. دعونا نشير إلى رد الفعل هذار أوأشر إليه. ثم عند النقطة فيمن جانب الدعامة المفصلية الثابتة، تعمل أيضًا قوة رأسيةر ب، ولكن إلى أسفل.
2. بناءً على الاتجاه المختار لقوى الزوج (ر أ, ر ب) لحظتها (أو).
3. لنقم بإنشاء معادلة توازن لأزواج القوى:
باستبدال قيم العزوم في هذه المعادلة، نحصل على
من هنا ر أ= 5 كيلو نيوتن. منذ القوةر أو ر بتشكيل زوج، ثمر ب =ر أ= 5 كيلو نيوتن.
إجابة: كيلو نيوتن.
مثال3 . وزن الحمولة ز= 500 نيوتن معلقة من حبل ملفوف على أسطوانة نصف قطرهاص= 10 سم، تم إمساك الطبلة بزوج من القوى المؤثرة على طرفي طول المقبضل= 1.25 م، مثبت على الأسطوانة ومستلقي في نفس المستوى بالحبل. تحديد رد فعل المحور عنطبل وقوة الزوجينF, F"، إذا كانت متعامدة مع المقبض (الشكل 1،أ).
رسم بياني 1
حل. لنفكر في توازن القوى المطبقة على الأسطوانة: قوة الوزن العمودية ز، زوج مكون من القوى Fو F"، وردود الفعلص س المفصلة الأسطوانية عن، وحجمها وخط عملها غير معروفين. وبما أنه لا يمكن موازنة زوج من القوى إلا من خلال زوج من القوى يقع في نفس المستوى، فإن القوى زو ر يا يجب أن يشكل زوجًا من القوى، متوازنًا بزوجF, F". خط عمل القوة زمعروف، رد فعلص سمفصل عنموازية مباشرة للقوة زفي الاتجاه المعاكس (الشكل 1، ب). يجب أن تكون وحدات القوة متساوية، أي.
ص =ز= 500 ح.
يجب أن يكون المجموع الجبري لعزوم زوجين من القوى المطبقة على الأسطوانة مساويًا للصفر:
أين ل- كتف الزوجين F, F";
ص - كتف الزوجين ز, ص س .
العثور على وحدات القوة F:
ن.
إجابة:ن؛ ن.
مثال 4. طول الشعاع أ.ب= 10 م لها دعامة مفصلية ثابتة أوالدعم المتحرك المفصلي فيمع مستوى مرجعي مائل يشكل زاوية = 30° مع الأفق. يتم التأثير على الشعاع بواسطة ثلاثة أزواج من القوى تقع في نفس المستوى، والقيم المطلقة لعزومها هي:
كيلو نيوتن متر؛ كيلو نيوتن متر؛ كيلو نيوتن متر.
تحديد ردود أفعال الدعامات (الشكل 1،أ).
رسم بياني 1
حل. دعونا نفكر في توازن القوى المطبقة على الشعاع أ.ب: ثلاثة أزواج من القوى، رد فعل الأرضر ب، موجهة بشكل عمودي على المستوى المرجعي، ورد فعل الدعمر أ، وخط عملها غير معروف (الشكل 1، ب). وبما أن الحمل يتكون فقط من أزواج من القوى الموجودة في نفس المستوى، فإن رد فعل الدعامات ر أو ر بيجب أن يشكل زوجًا من القوى يقع في نفس المستوى ويوازن أزواج القوى المعطاة.
دعونا نوجه رد الفعلر أبالتوازي مع رد الفعلر بحتى تلك القوة ر أو ر بشكلت زوجًا من القوى الموجهة في الاتجاه المعاكس لدوران عقارب الساعة (الشكل 1، ب).
بالنسبة لأربعة أزواج من القوى المطبقة على الحزمة، نستخدم حالة التوازن لأزواج القوى الموجودة في نفس المستوى:
أين
من هنا
كيلو نيوتن.
تشير علامة الزائد في الإجابة إلى الاتجاه المقبول لردود الفعل الداعمةر أو ر باعواد الكبريت مع صحيح:
كيلو نيوتن.
إجابة: كيلو نيوتن.
مثال 5. قرصين بأقطارد 1 = 200 ملم و د 2 = 100 مم مثبت على العمود (الشكل 1). محور العمود عمودي على مستواهم. تدور الأقراص بمعدل ثابت السرعة الزاوية. القوىF 1 و F 2 تقع في مستوى الأقراص ويتم توجيهها بشكل عرضي إليها. تعريف القوةF 2 إذا F 1 = 500 ن.
رسم بياني 1
حل.يدور العمود ذو الأقراص، وفقًا لشروط المشكلة، بسرعة زاوية ثابتة، لذلك يجب أن تكون عزم الدوران متوازنًا، أي بما أن محور العمود عمودي على مستوى عمل القوى، إذن
.
(تشير علامة الطرح إلى اتجاه اللحظة عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر إليها على طول المحور من اتجاهها الموجب).
من هنا
ن.
عند حساب قوة الأعمدة، من الضروري تحديد لحظات القوى الداخلية في الأقسام المتعامدة مع محور العمود. يُطلق على العزم الناتج للقوى الداخلية بالنسبة للمحور الطولي للعمود اسم عزم الدوران ويتم تحديده بشكل مختلف عن عزوم القوى الخارجية، والتي تسمى عادةً عزم الدوران.
إجابة:ن.
مثال6 . إلى متوازي مستطيلات طول حوافه أ= 100 سم،ب= 120 سم، مع= 160 سم، تم تطبيق ثلاثة أزواج من القوى المتوازنةF 1 , F" 1 , F 2 , F" 2 و F 3 , F" 3. قوى الزوج الأول لها معاملF 1 = F" 1 = 4 ن. حدد وحدات القوى المتبقية (الشكل 1).
رسم بياني 1
حل. عندما تكون ثلاثة أزواج من القوى التي لا تقع في نفس المستوى في حالة توازن، فإن المجموع الهندسي لعزوم هذه الأزواج يجب أن يساوي الصفر، أي يجب أن يكون مثلث لحظاتهم مغلقًا:
نحن نبني عند نقطة ما عنعزم كل زوج من القوى، وتوجيهه بشكل عمودي على مستوى عمل الزوج بحيث، بالنظر إليه، نرى زوج القوى المقابل يميل إلى تدوير هذا المستوى في الاتجاه المعاكس لدوران عقارب الساعة:
وحدات اللحظة:
نسم؛
نقوم ببناء مثلث مغلق من لحظات أزواج القوى.
من دمركز عمليات الطوارئ
من مثلث اللحظات
نسم؛
نسم.
وحدات القوى التي تشكل الأزواج:
ن؛
ن.
إجابة: ن؛ ن.
مثال 7. نهايات الشعاع معلقة عند نقاط أو في(الشكل 1، أ). يتم تطبيق أزواج من القوى على الشعاع، لحظاتها تساوي كيلو نيوتن متر؛ كيلو نيوتن متر. محور الشعاع أ.بيتزامن مع مستوى عمل زوج القوى. المسافة بين الدعاماتل= 3 م تحديد ردود الفعل الداعمة للشعاع دون الأخذ في الاعتبار خطورة الشعاع.
رسم بياني 1
حل. نظرًا لأنه يتم تطبيق زوجين من القوى على الشعاع، فلا يمكن موازنتهما إلا بزوج من القوى. وهذا يعني أن تفاعلات الدعامتين متساوية في الحجم ومتوازية ومتعاكسة في الاتجاه. نستبدل تصرفات الداعمين بردود أفعالهم (الشكل 1). 1 ، ب). يكون الشعاع في حالة توازن، لذا فإن مجموع عزوم أزواج القوى المقابلة له يساوي صفرًا:
كيلو نيوتن.
إجابة: كيلو نيوتن.
مثال8 . يدور العمود، الذي تم تركيب ثلاث تروس عليه، حول محور ثابت. القوىF 1 , F 2 و F 3 تقع في مستويات متعامدة مع محور الدوران ومماسة موجهة لدوائر التروس، كما هو موضح تخطيطيًا في الشكل. 1. القوىF 2 = 400 ح، F 3 = 200 ح . أقطار التروس = 100 مم، = 200 مم،= 400 ملم. احسب مقدار عزوم القوى F 1 , F 2 و F 3 نسبة إلى محور الدوران ومعامل القوة F 1 تعلق على قرص ذو قطرد 1 .
رسم بياني 1
حل. بما أن محور العمود عمودي على مستوى عمل القوى، فإن:
نانومتر.
نانومتر.
(تشير علامة الطرح للحظة إلى اتجاه عقارب الساعة للحظة عند النظر إليها على طول المحور من اتجاهها الإيجابي.)
يجب أن تكون عزم الدوران متوازنة:
ثم
نانومتر.
ن.
إجابة: نانومتر، نانومتر، ن × م، ن.
مثال 9.البضائعزيخلق قوة الضغط باستخدام رافعةFلكل التفاصيل أ(رسم بياني 1،أ ). أذرع الرافعة أ= 300 ملم،ب= 900 ملم. حدد قوة جاذبية الحمل إذا كانت قوة التثبيت 400 نيوتن.
رسم بياني 1
حل. في مخطط تصميم الرافعة (الشكل 1، ب) إلى هذه النقطة أوزن الحمولة المطبقز، الى حد، الى درجة في- قوة رد الفعل المشتركة، إلى هذه النقطة معيتم تطبيق قوة رد فعل مساوية في المعامل لقوة التثبيتF(قانون نيوتن الثالث).
لنقم بإنشاء معادلة توازن للرافعة بالنسبة إلى النقطة في :
في هذه الحالة عزم القوة بالنسبة للنقطة فييساوي 0.
إجابة: ن.
مثال 10. تحديد قوة الالتصاقFلكل التفاصيل أ(رسم بياني 1،أ ) ، تم إنشاؤها باستخدام رافعة ووزنز= 300 ح . نسبة ذراع الرافعةب / أ = 3.
رسم بياني 1
حل.دعونا نفكر في توازن الرافعة. للقيام بذلك، نستبدل عمل الدعامات بردود أفعالها (الشكل 1، ب).
قوة لقطFلكل التفاصيل أمعامل يساوي قوة رد الفعل (وهذا يتبع من قانون نيوتن الثالث).
دعونا نكتب حالة توازن الرافعة بالنسبة للنقطة في :
إجابة: ن.
مثال 11.يتم تثبيت ثلاثة أقراص بشكل صارم على العمود (الشكل 1، أ). ينقل قرص المحرك 1 عزم الدوران نيوتن متر. اللحظة المطبقة على القرص المتحرك 2، نيوتن متر. أقطار القرصد 1 = 0.2 م، د 2 = 0.4 م، د 3 = 0.6 م حدد مقدار العزم واتجاهه على القرص 3، بشرط أن يدور العمود بشكل منتظم. احسب أيضًا القوى المحيطيةF 1 , F 2 و F 3 ، تعلق على الأقراص المقابلة. يتم توجيه هذه القوى بشكل عرضي إلى محيط القرص وتقع في مستويات متعامدة مع محور العمود.
رسم بياني 1
حل. يدور العمود المزود بالأقراص وفقًا لظروف المشكلة بشكل موحد، لذلك يجب أن تكون عزم الدوران متوازنًا (الشكل 1، ب):
، نانومتر.
دعونا نحدد القوى المحيطيةF 1 , F 2 , F 3 :
, , 
ن، كيلو نيوتن؛
, , 
ن، كيلو نيوتن؛
, , 
ن، ن.
إجابة:ن × م، ن، ن، ن.
مثال 12. إلى قضيب مدعوم في النقاط أو في (الشكل 1، أ)، يتم تطبيق زوجين من القوى، لحظات منها ل نانومترو ل نانومتر. مسافة أ= 0.4 م تحديد ردود أفعال الوقفات أو في، دون الأخذ في الاعتبار خطورة القضيب. يتزامن مستوى عمل أزواج القوة مع محور القضيب.
رسم بياني 1
حل. وبما أن أزواجًا فقط من القوى تؤثر على القضيب، فلا يمكن موازنتها إلا بزوج من القوى. وهذا يعني أن تفاعلات الدعامات متساوية في الحجم، ولكنها متعاكسة في الاتجاه (الشكل 1، ب).
العصا في حالة توازن، إذن
, ,
كيلو نيوتن,
تشير علامة الطرح إلى اتجاه عزم أزواج القوة و .
إجابة: كيلو نيوتن، كيلو نيوتن.
مثال 13. على الرافعة عند هذه النقطة معأعمال القوةF= 250 ساعة (الشكل 1، أ ). تحديد القوة المطبقة على أقراص الفرامل عند هذه النقطة أ، إذا كان طول الرافعةسي.بي.= 900 ملم المسافةقرص مضغوط= 600 ملم.
رسم بياني 1
حل.دعونا نستبدل تصرفات الدعامات بـالرافعة من خلال ردود أفعالهم (الشكل 1، ب). معادلة توازن الرافعة:
;
ن.
القوة المطبقة على أقراص الفرامل عند هذه النقطة أ، متساوية في المعامل (وفقًا لقانون نيوتن الثالث).
إجابة:ن.
مثال 14. تعمل فرامل الحذاء على تثبيت العمود في وضع السكون، حيث يتم تطبيق زوج من القوى مع عزم دوران قدره Nm. قطر قرص الفراملد= 400 ملم (الشكل 1 ، أ). حدد القوة التي يجب أن يتم بها الضغط على الوسادات على قرص الفرامل حتى يظل العمود في حالة سكون. من المفترض أن يكون معامل الاحتكاك الساكن بين قرص الفرامل والوساداتF = 0,15.
رسم بياني 1
حل. لكي يبقى العمود في حالة سكون، يجب أن تكون العزوم متساوية مو(الشكل 1، ب):
أين هي اللحظة التي تم إنشاؤها بواسطة زوج من قوى الاحتكاك.
دعونا نحدد قوة الاحتكاك من خلال معرفة معامل الاحتكاكFالراحة بين قرص الفرامل والوسادات:
ثم
ن.
إجابة: كيلو نيوتن.
مثال 15. قرصين بأقطارد 1 = 220 ملم و د 2 = 340 مم (الشكل 1، أ). إلى القرص الأول القوة المطبقة F 1 = 500 نيوتن. يقع خط عمل القوةفي مستوى عمودي على محور رمح. حدد مقدار واتجاه القوة التي يجب تطبيقها على القرص الثاني حتى يدور العمود بشكل متساوٍ. احسب عزم الدوران على كل قرص.
رسم بياني 1
حل. عزم القرص:
(تشير علامة الطرح للحظة إلى اتجاه اللحظة عكس اتجاه عقارب الساعة عند النظر إليها على طول المحور من اتجاهها الموجب.)
بما أن العمود يدور بشكل منتظم، يجب أن يكون عزم الدوران متوازنًا (الشكل 1، ب):
ن ×
م، ن ×
م،
, , 
ن.
اتجاه القوة يكون عكس اتجاه القوة
الجواب: ن × م، ن × م، ن.
مثال 16.يتم تثبيت الحمل kN ، الذي يتم رفعه باستخدام كبل ملفوف على أسطوانة يبلغ قطرها m ، في وضع الراحة بواسطة آلية سقاطة تتكون من عجلة تروس بقطر تصميمي m ورافعة دفع (الشكل 1 ، أ). إهمال وزن أجزاء الآلية وكذلك الاحتكاك. تحديد القوة التي تحمل ذراع الدفع.
رسم بياني 1
حل.سننظر في توازن الكتلة. يتم تطبيق اتصال خارجي عليه - رافعة ثابتة. دعونا نستبدله برد فعل. في هذه المشكلة هناك مجهول واحد، وهو، وفقا لقانون نيوتن الثالث، يساوي رد الفعل (الشكل 1، ب).
,
حيث لدينا:
,
كيلو نيوتن.
كيلو نيوتن.
إجابة:كيلو نيوتن.
مثال 17.القوة التي يطبقها الشخص على نهاية مقبض رافعة الرافعة اليدوية تساويF= 120 ح. بعد أن قبلت تكييف= 220 ملم و أ.ب= 40 مم، حدد قوة ضغط المكبس على المادة المضغوطة (الشكل 1، أ). التثبيت في النقاط أو فيمفصلية. إهمال وزن أجزاء الآلية وكذلك الاحتكاك.
رسم بياني 1
حل. قوة ضغط المكبس تساوي قوة رد الفعل المؤثرة من المكبس الموجود على المقبض (الشكل 1، ب). لنقم بإنشاء معادلة لحظات القوة للمقبض:
. 
ن.
إجابة:ن.
مثال 18.في آلية نقل الشريط الخاصة بالجهاز، يتم الاحتفاظ بالشريط مشدودًا باستخدام رافعة مزدوجة الذراع اي بي سي(رسم بياني 1،أ) . توجد أسطوانة ضغط عند أحد طرفي الرافعة، ويتم سحب الطرف الآخر للخلف بواسطة شريط زنبركي بقوة مرنة مقدارها 4 N. حدد قوة ضغط الأسطوانة على الشريط، بافتراض أن العمودي المشترك عند نقطة التلامس عمودي. يقبل أ.ب= 50 ملم و شمس= 10 ملم. إهمال وزن أجزاء الآلية وكذلك الاحتكاك.
رسم بياني 1
حل. على الرافعة اي بي سيفرضت علاقات خارجية. دعونا نتخلص منهم عن طريق استبدال تأثيرهم بقوى رد الفعل (الشكل 1، ب). في هذه المشكلة، هناك قوة مجهولة هي قوة ضغط الأسطوانة على الشريط، والتي تساوي قوة رد الفعل
دعونا ننشئ معادلة لحظات القوة:
أين نحصل على:
ن.
إجابة:ن.
مثال 19.تم رفع حمولة وزنها 950 N بشكل منتظم باستخدام بوابة تتكون من أسطوانة قطرها 0.14 م ومقبض بكتف 0.4 م (الشكل 1). بالنسبة لموضع معين للآلية، حدد القوةF، يطبقها العامل معتبرا أنها موجهة عموديا. إهمال وزن أجزاء الآلية وكذلك الاحتكاك.
رسم بياني 1
حل. في هذه المشكلة، هناك قوة واحدة غير معروفة (الشكل 1، ب). للعثور عليه نكتب معادلة عزوم القوى:
,
, .
ن.
إجابة:ن.
مثال 20.لنقل عمود متجانس أ.بمن الوضع الأفقي إلى الوضع الرأسي، تم ربط أحد طرفيه بكابل رافعة، وتم تثبيت التوقف على الطرف الآخر (الشكل 1، أ). حدد قوة شد الكابل عند لحظة بدء العمود في الارتفاع، إذا كان وزنه 3 كيلو نيوتن وطوله 4 م.
رسم بياني 1
حل. لإيجاد قوة شد الكابل، نقوم بإنشاء معادلة لعزوم القوة (الشكل 1، ب):
;
كن.
إجابة: كيلو نيوتن.
آي في ياكوفليف | مواد فيزيائية | MathUs.ru توازن الأجسام لنفترض أن القوى من الأجسام الأخرى تؤثر على الجسم الصلب. لكي يكون الجسم في حالة توازن يجب توافر الشرطين التاليين. 1. القوى متوازنة. على سبيل المثال، مجموع القوى المؤثرة على الجسم إلى الأعلى يساوي مجموع القوى المؤثرة عليه إلى الأسفل. 2. عزوم القوى متوازنة. بمعنى آخر، مجموع عزوم القوى التي تدور الجسم في اتجاه عقارب الساعة يساوي مجموع عزوم القوى التي تدور الجسم عكس اتجاه عقارب الساعة. (يتم حساب عزوم جميع القوى نسبةً إلى محور ثابت واحد، ويكون اختياره اعتباطيًا ولا تمليه إلا اعتبارات الملاءمة.) عليك أيضًا أن تعرف أن "الفعل يساوي رد الفعل"؛ بتعبير أدق، قانون نيوتن الثالث ينطبق. قانون نيوتن الثالث. يؤثر جسمان على بعضهما البعض بقوى متساوية في المقدار المطلق ومتعاكسة في الاتجاه. دع، على سبيل المثال، قلم رصاص مستلقيا على الطاولة (انظر الصورة). N F يضغط قلم الرصاص على الطاولة بقوة F . يتم تطبيق هذه القوة على الطاولة وتوجيهها نحو الأسفل. الطاولة مشوهة وتؤثر على قلم الرصاص بقوة مرنة N. يتم تطبيق هذه القوة على قلم الرصاص ويتم توجيهها لأعلى. المسألة 1. قضيب متجانس AB كتلته 1 كجم يقع عند طرفيه على دعامتين، ويستقر في وضع أفقي. أوجد قوة ضغط القضيب على كل دعامة. FA = FB = 5 N المشكلة 2. يرتكز قضيب خفيف جدًا AB بنهايتيه على دعامتين، في وضع أفقي. عند النقطة C من القضيب، حيث AC: CB = 1: 2، يوجد حمل نقطي كتلته 300 جم، أوجد قوة ضغط القضيب على كل دعامة. FA = 2 N، FB = 1 N المشكلة 3. (Vseross.، 2015، المرحلة الأولى، 8-9) قضيب مستقيم خفيف طوله 100 سم مع حمولة 1 كجم متصلة به معلق من طرفيه: الطرف الأيمن يقع على زنبرك رأسي واحد، واليسار على أربعة نوابض متشابهة (هذه النوابض الأربعة رفيعة، وبالتالي يمكننا أن نفترض أنها متصلة بنقطة واحدة). الرف أفقي، وتمتد جميع الينابيع بنفس الطول. ما مدى المسافة بين الحمولة والطرف الأيسر للحامل؟ 20 سم 1 المشكلة 4. (Vseross., 2015, Stage I, 8) في أي مسافة من الطرف الأيسر لرافعة انعدام الوزن يجب وضع نقطة الدعم O بحيث تكون الرافعة في حالة توازن (انظر الشكل)؟ طول الرافعة L = 60 سم، كتلة الكتلة الأولى مع الكتلة m1 = 2 كجم، كتلة الكتلة الثانية m2 = 3 كجم. 45 سم المشكلة 5. (عموم روسيا، 2015، المرحلة الثانية، 8-10) في النظام الموضح في الشكل، تكون الكتل والخيط والقضيب عديمة الوزن. الكتلة اليمنى هي ضعف حجم الكتلة الأخرى. أقسام الخيوط التي لا تقع على الكتل تكون عمودية. تم تعليق حمولة من بعض الكتلة على خطاف، بينما ظل النظام بلا حراك. حدد ما هي النسبة x/r. 3.5 المشكلة 6. يقع قضيب متجانس AB كتلته 1 كجم عند طرفيه على دعامتين، ويستقر في وضع أفقي. عند النقطة C من القضيب، حيث AC: CB = 1: 2، يوجد حمل نقطي كتلته 300 جم، أوجد قوة ضغط القضيب على كل دعامة. FA = 7 N، FB = 6 N المشكلة 7. لوح وزنه 15 كجم ملقى على الأرض. ما مقدار القوة التي يجب التأثير بها على طرف اللوح لرفعه؟ 75 N المشكلة 8. (MFO, 2014, 8–9) لوح متجانس كتلته 3 كجم وطوله 2 متر يرتكز بطرفه الأيسر على زنبرك واحد، وبطرفه الأيمن على زنبركين متشابهين. تريد التلميذة إيرينا وضع حمولة صغيرة كتلتها m على السبورة بحيث تكون اللوحة في وضع أفقي. أ) على أي مسافة من الطرف الأيسر للوحة يجب أن تضع إيرينا كتلة كتلتها m = 6 كجم؟ اكتب إجابتك بالسنتيمتر وقربها إلى أقرب عدد صحيح. ب) ما هو الحد الأدنى الذي تستطيع إيرينا من خلاله تحقيق لوحة أفقية؟ اكتب إجابتك بالكيلوجرام، وقربها لأقرب جزء من عشرة. أ) 150؛ ب) 1.5 المشكلة 9. (عموم روسيا، 2015، المرحلة الثانية، 8) يجري التلميذ ستانيسلاف تجربة مع أسطوانة متجانسة كتلتها M = 1 كجم وطولها L = 1 م، وباستخدام خيوط خفيفة رفيعة، يعلق وزنًا الكتلة إلى أحد طرفي الأسطوانة M = 1 كجم، وإلى الطرف الآخر - حمولة الكتلة 3M = 3 كجم، قام ستانيسلاف بموازنة الأسطوانة بإصبعه. إلى أي مدى يجب أن يكون إصبعك من الوزن؟ 70 سم 2 المشكلة 10. (Olympiad of Physics and Technology Lyceum, 2015, 8) في النظام الموضح في الشكل، كتلة الحمولة الأولى تساوي m، وكتلة الثانية = 2 مرات أكبر، و كتلة الثالث ب = 3 مرات أقل. كتلة الرافعة M = 18 كجم. ما هي الكتلة m إذا كان النظام في حالة توازن؟ عبر عن إجابتك بالكيلوجرام، مقربًا لأقرب جزء من عشرة. 1.4 المشكلة 11. (MFO، 2012، 8) يتكون الدمبل من كرتين لهما نفس نصف القطر وكتلتان 3 كجم و 1 كجم. تم ربط الكرات في طرفي قضيب متجانس كتلته 1 كجم بحيث تكون المسافة بين مراكزها 1 متر، على أي مسافة من مركز كرة كتلتها 3 كجم يجب ربط خيط بالقضيب القضيب بحيث يتدلى الدمبل المعلق بهذا الخيط أفقيًا؟ 30 سم المسألة 12. توجد ثلاثة قوالب طوب متماثلة كتلتها m على سطح أفقي كما هو موضح في الشكل. ما القوة التي يضغط بها كل قالب من الطوب السفلي على السطح؟ 3mg/2 المشكلة رقم 13. (MFO, 2014, 8) توجد كومة من الطوب على سطح أفقي، كما هو موضح في الشكل. مساحة المقاطع الملامسة للطوب صغيرة جداً (أقل بكثير من مساحات جميع أوجه الطوب). جميع الطوب متجانسة ولها نفس الوزن P = 25 N. احسب القوة التي يضغط بها كل لبنة من الصف السفلي على السطح. يضغط الطوبان الخارجيان على السطح بقوة 3P/2، والطوبان الأوسطان - بقوة 7P/2 المشكلة 14. (MFO، 2013، 8) يُظهر الشكل قضيبًا صلبًا خفيفًا بطول 3 أ، حيث يتم وضع يتم ربط قضيب عديم الوزن على مسافة من أحد طرفي الخيط الذي يتم إلقاؤه فوق كتلة. كتلة كتلتها M = 3 كجم متصلة بالطرف المقابل للخيط. الوزنان 1 و2 مربوطان في طرفي القضيب، أوجد كتلتي m1 وm2 إذا كان النظام في حالة توازن ولا يوجد احتكاك في محور الكتلة. m1 = 2M/3 = 2 كجم، m2 = M/3 = 1 كجم المشكلة 15. ("Kurchatov"، 2014، 8) ما ينبغي أن تكون كتلة الحمل الأيسر M بحيث يكون نظام رافعة انعدام الوزن ومثاليًا الكتلة المتحركة الموضحة في الشكل، هل كانت في حالة توازن؟ كتلة الحمولة الصحيحة م = 2 كجم. 2 كجم 3 م م 1 أ 2 أ م 2 المشكلة 16. (عموم روسيا، 2013، المرحلة الأولى، 8) بعد أن تعلمت جمال الفيزياء التجريبية، بدأت نيوشا في التحسن في هذا المجال. الأهم من ذلك كله أنها أعجبت بموضوع "الآليات البسيطة" - فهي بسيطة في النهاية! في تجاربها، اختارت: 1) كتلة ضوئية لا يوجد احتكاك في محورها؛ 2) سكة خفيفة بها ثقوب تقع على نفس المسافة من بعضها البعض؛ 3) مقياس القوة (يبدو مثل المقياس إلى حد كبير!) ؛ 4) حبل خفيف غير قابل للتمديد. 5) قضيب جامد لتعليق الشرائح من السقف؛ 6) باراش وكروش. لقد استمتعت بموازنة الحامل من خلال تحريك نقاط التعليق الخاصة بكروش وباراش والدعم ومقياس الدينامومتر. يظهر الشكلان 1 و 2 مخططًا لتجربتيها. وبالنظر إلى أن جميع smeshariki تزن نفس الوزن (وزنها P = 1 N)، حدد الفرق في قراءات الدينامومتر ∆F. 1H المشكلة 17. (MFO، 2015، 8) بأي قوة موجهة رأسيًا F يجب أن يتم حمل حمولة كتلتها m1 بحيث يكون الهيكل الموضح في الشكل من كتلة وخيوط عديمة الوزن وقضيب خفيف وأحمال في حالة توازن؟ كتل الأحمال م1 = 1 كجم، م2 = 2 كجم، م = 3 كجم. لا يوجد احتكاك في محور الكتلة. علماً أن تسارع السقوط الحر يساوي 10 م/ث2. F = m2 − m1 + M 2 g = 25 N المشكلة 18. (MFO, 2011, 8) المسطرة المعدنية المسطحة لها سمك صغير هو نفسه في كل مكان، وعرض هو نفسه على طول الطول بالكامل وطول متساوٍ إلى 50 سم وفي طرفي المسطرة علامات: 0 سم و 50 سم، وقد تم ثني المسطرة بزاوية قائمة. نقطة الانحناء تكون عند علامة 40 سم، وعند أي نقطة يجب تعليق المسطرة المنحنية على خيط رفيع، أي بالقرب من أي علامة يجب تثبيت الخيط بحيث يكون القسم الطويل المستقيم من المسطرة أفقيًا في وضع التوازن ؟ عند علامة 24 سم المشكلة 19. (MFO، 2015، 8) في النظام الموضح في الشكل، جميع الكتل عديمة الوزن، والخيوط خفيفة وغير قابلة للتمدد، ولا يوجد احتكاك في محاور الكتل. أقسام الخيوط التي لا تقع على الكتل تكون أفقية. كتل الأعمدة الموضحة في الشكل معروفة. معامل قوة الاحتكاك القصوى بين الكتلة M والمنصة التي تقع عليها يساوي F. 1) ما هي الكتلة التي يمكن أن تساويها mx للكتلة اليسرى حتى يكون النظام في حالة توازن؟ 2) ما هي نسبة وحدات السرعة للقضبان M و mx في حالة عدم توازن النظام؟ 1) m0 − F 2g 6 mx 6 m0 + F ; 2g 2) 1: 2 4 المشكلة 20. ("Phystech"، 2014، 8) إلى نهايات رافعة انعدام الوزن مثبتة على دعامة، يوجد نظام قضيب متجانس بكتلة m = 3 كجم وحمل غير منتظم تم تعليق M من خلال كتلة على المواضيع. حدد ما تساويه الكتلة M إذا كان النظام في حالة توازن. إهمال كتلة الخيوط والكتلة. يقسم الدعم رافعة انعدام الوزن بنسبة 1: 2. أعط الإجابة بالكيلو جرام. إذا لم تكن الإجابة عددًا صحيحًا، فقرب إلى أقرب جزء من عشرة. 6 المشكلة 21. ("Phystech"، 2016، 8) تم تعليق حمولة غير متجانسة من نظام يتكون من رافعة عديمة الوزن مثبتة على دعامة، وقضيب متجانس له كتلة 2 كجم، وكتلتين وخيوط عديمة الوزن. أوجد كتلة الحمل M إذا كان النظام في حالة توازن. يقسم الدعامة ذراع انعدام الوزن بنسبة 1: 2. أعط الإجابة بالكيلوجرام وقربها إلى أقرب رقم صحيح. 6 المشكلة رقم 22. ("Phystech"، 2016، 8) يتم موازنة الكوفيت الذي يحتوي على سائل وكتلة تطفو فيه على رافعة متجانسة (انظر الشكل). كتلة الكتلة هي m = 1.0 كجم، كتلة الكتلة هي m = 1.0 كجم، كوفيت مع السائل 3 م. أوجد كتلة الرافعة M إذا كانت الدعامة تقسم الرافعة بنسبة 3: 5. عبِّر عن الإجابة بالكيلوجرام، مقربًا إلى أقرب جزء من عشرة. 8.0 المشكلة 23. (“Maxwell”، 2015، 8) يتم ربط شريط كتلته m ووزنين متماثلين كتلة كل منهما 2m بكتلتين باستخدام خيوط خفيفة (انظر الشكل). النظام في حالة توازن. تحديد قوى الشد للخيوط والقوى التي يؤثر بها الحامل على الأحمال. لا يوجد احتكاك في محاور الكتل. T1 = 11 مجم، 12 19 T2 12 مجم، N1 = 13 مجم، 12 N2 = 5 مجم 12 المشكلة 24. (أولمبياد الليسيوم الفيزيائي والفني، 2015، 8) أجسام ذات كتل 2 م، 3 م و 4 م، باستخدام الخيوط والكتل و الدعامات ذات الكتلة m في حالة توازن. يؤثر جسم كتلته 2m على الحامل بقوة N1 = 15 N. ما القوة التي يؤثر بها جسم كتلته 3m على الحامل؟ عبر عن إجابتك بالنيوتن، مقربًا إلى أقرب عدد صحيح. N2 = 3 N 13 1 ≈3Н 5 المشكلة 25. ("Phystech"، 2014، 8–9) قطعة خشب متجانسة تزن 90 كجم معلقة أفقيًا على حبلين متصلين بنهايات الجذع وبخطاف في السقف. الزاوية بين الحبال 60◦. العثور على التوتر في الحبال. عبر عن الإجابة بالنيوتن. إذا لم تكن الإجابة عددًا صحيحًا، فقم بالتقريب إلى أقرب جزء من مائة. تسارع الجاذبية 10 م/ث2. 519.62 المشكلة 26. (MFO، 2010، 8) يوجد على طاولة أفقية كوب شاي بلاستيكي على شكل مخروط مقطوع. كتلة الزجاج m = 20 g، وقطر قاعه d = 5 cm، وتم وضع عصا رفيعة متجانسة كتلتها M = 10 g في الكوب، كما هو موضح في الشكل. في هذه الحالة، تبين أن العصا مائلة بزاوية α = 30◦ إلى الوضع الرأسي. في أي طول من العصا L لن ينقلب الكأس؟ L6 d(2M +m) M sin α = 40 cm المشكلة رقم 27. ("Maxwell"، 2013، 8) تم طي أربع كتل جليدية متطابقة بطول L كما هو موضح في الشكل. ما هي المسافة القصوى التي يمكن أن تكون d إذا كانت جميع الأشرطة أفقية؟ افترض أن القضبان ملساء (لا يوجد احتكاك بينهما) وأن قوة الجاذبية تؤثر على مركز الكتلة المقابلة. dmax = L/3 المشكلة رقم 28. ("Maxwell"، 2012، 8) تم ثني قطعة من السلك بطول L في مثلث قائم. طول أحد جوانبه (الساق) = 20 سم ويتم ربط خيط على هذا الجانب على مسافة د = 5.5 سم من زاوية مستقيمة. وفي الوقت نفسه، علق المثلث بحيث أصبح الجانب "أ" أفقيًا. احسب طول السلك L. L= 4ad 4d−a = 220 سم 6
لقد تم فهمه من قبل الناس بشكل حدسي بناءً على الخبرة. تم استخدام الرافعات على نطاق واسع في العالم القديم- لتحريك الأشياء الثقيلة، ورفع الأحمال.
الشكل 1. استخدام النفوذ في العالم القديم
الرافعة ليست بالضرورة جسمًا طويلًا ورفيعًا. على سبيل المثال، أي عجلة هي رافعة، لأنها يمكن أن تدور حول محور.
أول وصف علمي لمبدأ تشغيل الرافعة قدمه أرخميدس، ولا يزال يستخدم دون تغيير تقريبًا. المفاهيم الأساسية المستخدمة لوصف مبدأ عمل الرافعة هي خط عمل القوة وكتف القوة.
خط عمل القوة هو خط مستقيم يمر عبر متجه القوة. ذراع القوة هو أقصر مسافة من محور الرافعة أو نقطة الارتكاز إلى خط عمل القوة.
الشكل 2. خط عمل القوة وذراع القوة
في التين. يتم تحديد خطي عمل القوتين $F_1$ و $F_2$ بواسطة متجهات اتجاههما، ويتم تحديد أكتاف هاتين القوتين بواسطة العمودين $l_1$ و $l_2$ المرسومين من محور الدوران O إلى الخطوط لتطبيق القوات.
ويحدث توازن الرافعة بشرط أن تكون نسبة القوى المتوازية المطبقة على طرفيها عكسية بالنسبة لنسبة الأذرع وأن تكون عزوم هذه القوى عكسية في الإشارة:
$$ \frac (l_1)(l_2) = \frac (F_2)(F_1)$$
وبالتالي، فإن الرافعة، مثل جميع الآليات البسيطة، تخضع لـ "القاعدة الذهبية للميكانيكا"، والتي بموجبها يتناسب اكتساب القوة مع الخسارة في الحركة.
يمكن كتابة حالة التوازن بصيغة أخرى:
$$ F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$$
يُسمى حاصل ضرب القوة التي تدور الرافعة والذراع في هذه القوة بعزم القوة. لحظة القوة - الكمية الماديةويمكن قياسه، وحدة قياسه هي نيوتن متر ($N\cdot m$).
يمكن تقسيم جميع الروافع إلى ثلاث فئات، تختلف في المواضع النسبية للقوة والحمل ونقطة الارتكاز.
النوع الأكثر شيوعًا من الرافعات هو الرافعة من الدرجة الأولى، حيث تقع نقطة الارتكاز (محور الدوران) بين نقاط تطبيق القوى (الشكل 3). للرافعات من الدرجة الأولى العديد من الأصناف التي نستخدمها في الحياة اليومية، مثل الكماشة، وقلادة الأظافر، والمقص، وغيرها.
الشكل 3. رافعة الفئة 1
رافعة الدرجة الأولى هي أيضًا الدواسة (الشكل 4). يمر محور دورانها بالنقطة O. يتم تطبيق قوتين على الدواسة: $F_1$ هي القوة التي تضغط بها القدم على الدواسة، و $F_2$ هي القوة المرنة للكابل المشدود المتصل بالدواسة. برسم خط عمل القوة من خلال المتجه $(\overrightarrow(F))_1$ (كما هو موضح كخط منقط)، وإنشاء خط عمودي عليه من t.O، نحصل على القطعة OA - ذراع القوة $ F_1$.
الشكل 4. الدواسة كمثال لرافعة من الدرجة الأولى
مع القوة $F_2$، يكون الوضع أبسط: لا يلزم رسم خط عملها، نظرًا لأن متجهها يقع بشكل أكثر نجاحًا. من خلال إنشاء خط عمودي من النقطة O إلى خط عمل القوة $F_2$، نحصل على القطعة OB - ذراع القوة $F_2$.
بالنسبة للروافع من الفئتين الثانية والثالثة، تكون نقاط تطبيق القوى على جانب واحد من محور الدوران (نقطة الارتكاز). إذا كان الحمل أقرب إلى الدعم، فهذه رافعة من الدرجة الثانية (الشكل 5).
الشكل 5. رافعة الفئة 2
إن عربة اليد وفتاحة الزجاجات والدباسة والخرم هي رافعات من الدرجة الثانية تعمل دائمًا على زيادة القوة المطبقة.
الشكل 6. عربة اليد كمثال لرافعة من الفئة 2
إذا كانت نقطة تطبيق القوة أقرب إلى محور الدوران من الحمل، فهذه رافعة من الدرجة الثالثة (الشكل 7).
الشكل 7. رافعة الفئة 3
على سبيل المثال، الملقط عبارة عن رافعتين من الدرجة الثالثة متصلتين عند نقطة ارتكاز.
موضوع الدرس: حالة التوازن للرافعة. حل المشاكل.
أهداف الدرس:
التعليمية: أ)نقل المعرفة بشرط توازن الرافعة لحل المشكلات، ب) التعرف على استخدام الآليات البسيطة في الطبيعة والتكنولوجيا؛ ج) تنمية المعلومات والكفاءات الإبداعية.
التعليمية: أ)تعليم المفاهيم الأيديولوجية: العلاقات بين السبب والنتيجة في العالم المحيط، ومعرفة العالم المحيط والرجل؛ ب)التربية الأخلاقية: الشعور بالمساعدة الرفاقية المتبادلة وأخلاقيات العمل الجماعي.
التنموية: أ) تنمية المهارات: التصنيف والتعميم، واستخلاص النتائج بناء على المادة المدروسة؛ ب)تنمية التفكير المستقل والذكاء. الخامس)تطوير الكلام الشفهي المختص.
خطة الدرس:
I. الجزء التنظيمي (1-2 دقيقة).
ثانيا. تفعيل النشاط العقلي (7 دقائق).
ثالثا. حل المشكلات ذات التعقيد المتزايد (15 دقيقة)
رابعا. العمل المتمايز في مجموعات (12 دقيقة)
V. اختبار المعرفة والمهارات (6 دقائق).
السادس. تلخيص وإكمال الدرس (2-3 دقائق).
ثانيا.تفعيل النشاط العقلي
أرز. 1 الشكل. 2 الشكل. 3
1. هل ستكون هذه الرافعة في حالة توازن (الشكل 1)؟
2. كيفية موازنة هذه الرافعة (الشكل 2)؟
3.كيفية موازنة هذه الرافعة (الشكل 2)؟
ثالثا. حل المشاكل ذات التعقيد المتزايد
في و. لمن رقم 521*
تؤثر قوى 2N و 18N عند طرفي الرافعة، طول الرافعة 1 متر، أين تقع نقطة الارتكاز إذا كانت الرافعة في حالة اتزان.
المعطى: الحل:
ف 1 = 2 ح ف 1 د 1 = ف 2 د 2
F 2 =18H د 1 + د 2 = ل د 2 = ل-د 1
L=1m F1d1=F2 (L-d 1) F 1 d 1 =F 2 L-F 2 d 1
م 1= م 2 ف 1 د 1 + ف 2 د 1 = ف 2 ل د 1 (و 1 + ف 2) = ف 2 ل
أوجد: d 1 =F 2 L/(F 1 +F 2)
د 1 د 2 الإجابة: د 1 =0.9 م؛ د 2 = 0.1 م
في.آي.كم رقم 520*
باستخدام نظام الكتل المتحركة والثابتة، من الضروري رفع حمولة وزنها 60 كجم. ما عدد الكتل المتحركة والثابتة التي يجب أن يتكون منها النظام حتى يتمكن شخص واحد من رفع هذا الحمل بقوة مقدارها 65 N؟
المعطى: الحل:
م = 60 كجم. F 1 =P/2 n =5- كتل متحركة
F = 65H F = P/n*2 وبالتالي كتل ثابتة
للعثور على n P =mg تحتاج أيضًا إلى 5، ولكن بشكل عام 10.
F=ملغ/2ن
رابعا.العمل المتنوع في مجموعات
مجموعة 1
مهمة. طول الذراع الأصغر 5 سم، والذراع الأكبر 30 سم، وتؤثر قوة مقدارها 12 N على الذراع الأصغر. ما القوة هل ينبغي تطبيقه على الذراع الأكبر لموازنة الرافعة؟ (الجواب: 2 ح)
رسالة. مرجع تاريخي.
ظهرت الآلات البسيطة الأولى (الرافعة، الإسفين، العجلة، المستوى المائل، إلخ) في العصور القديمة. الأداة الأولى للإنسان، العصا، هي الرافعة. الفأس الحجري عبارة عن مزيج من الرافعة والإسفين. ظهرت العجلة في العصر البرونزي. في وقت لاحق إلى حد ما، بدأ استخدام الطائرة المائلة.
المجموعة 2
مهمة. تؤثر قوى مقدارها 100N و140N عند طرفي رافعة عديمة الوزن. المسافة من نقطة الارتكاز إلى القوة الأصغر هي 7 سم، أوجد المسافة من نقطة الارتكاز إلى القوة الأكبر. تحديد طول الرافعة. (الجواب: 5 سم، 12 سم)
رسالة
بالفعل في القرن الخامس قبل الميلاد، استخدم الجيش الأثيني (الحرب البيلوبونيسية) الكباش - الكباش وأجهزة الرمي - المقذوفات والمقاليع. ساهم بناء السدود والجسور والأهرامات والسفن وغيرها من الهياكل، وكذلك الإنتاج الحرفي، من ناحية، في تراكم المعرفة حول الظواهر الميكانيكية، ومن ناحية أخرى، تطلب معرفة جديدة عنها.
المجموعة 3
مهمة
اللغز: إنهم يعملون بجد طوال الوقت، ويضغطون من أجل شيء ما. ؟؟
المجموعة 4
اللغز: تمايلت أختان، بحثتا عن الحقيقة، وعندما وصلتا إليها توقفتا.
المجموعة 5
مهمة
مع 
رسالة.العتلات في الطبيعة الحية.
في الهيكل العظمي للحيوانات والبشر، جميع العظام التي تتمتع ببعض حرية الحركة هي رافعات. على سبيل المثال، في البشر - عظام الذراعين والساقين، الفك السفلي، الجمجمة، الأصابع. في القطط، الرافعات عبارة عن عظام متحركة؛ العديد من الأسماك لها أشواك في الزعانف الظهرية. تم تصميم آليات الرافعة في الهيكل العظمي بشكل أساسي لاكتساب السرعة مع فقدان القوة. يتم الحصول على مكاسب كبيرة بشكل خاص في السرعة في الحشرات.
دعونا نفكر في ظروف توازن الرافعة باستخدام مثال الجمجمة (مخطط الجمجمة).وهنا محور الدوران
رافعة عنيمر عبر مفصل الجمجمة والفقرة الأولى. أمام نقطة الارتكاز، على كتف قصير نسبيًا، تعمل قوة جاذبية الرأس ر ; خلف - قوة الجر Fالعضلات والأربطة المرتبطة بالعظم القذالي.
الخامس. اختبار المعرفة والمهارات.
الخيار 1.
1. تكون الرافعة في حالة توازن عندما تكون القوى المؤثرة عليها متناسبة طردياً مع أذرع هذه القوى.
2. الكتلة الثابتة تعطي قوة مضاعفة.
3. الوتد - آلية بسيطة.
4. تقوم الكتلة المتحركة بتحويل معامل القوة.
5. وحدات قياس لحظة القوة - N*m.
الخيار 2
1. تكون الرافعة في حالة توازن عندما تكون القوى المؤثرة عليها متناسبة عكسياً مع أذرع هذه القوى.
2. الكتلة الثابتة تعطي زيادة في القوة بمقدار 4 أضعاف.
3. المستوى المائل عبارة عن آلية بسيطة.
4. لرفع حمولة وزنها 100 نيوتن باستخدام كتلة متحركة، ستكون هناك حاجة إلى 40 نيوتن
5. حالة توازن الرافعة M في اتجاه عقارب الساعة = M عكس اتجاه عقارب الساعة.
الخيار-3.
1. الكتلة الثابتة لا توفر زيادة في القوة.
2. آليات بسيطة لتحويل القوة فقط.
3. لرفع حمولة وزنها 60 نيوتن باستخدام كتلة متحركة، سيتطلب الأمر 30 نيوتن
4.رافعة القوة – المسافة من محور الدوران إلى نقطة تطبيق القوة.
5. البوصلة هي آلية بسيطة.
الخيار-4.
1. الكتلة المتحركة تعطي قوة مضاعفة.
2. الآليات البسيطة تحول القوة في الاتجاه فقط.
3. المسمار ليس آلية بسيطة.
4. لرفع حمولة وزنها 100 نيوتن باستخدام كتلة متحركة وزنها 10 نيوتن
ستكون هناك حاجة إلى 50 ن.
5.رافعة القوة - أقصر مسافة من محور الدوران إلى خط عمل القوة.
الخيار - 5.
1. لحظة القوة - نتاج القوة والكتف.
2. باستخدام كتلة متحركة، وبتأثير قوة مقدارها 200 نيوتن، يمكنك رفع حمولة مقدارها -400 نيوتن.
3. يتم قياس قوة القوة بالنيوتن.
4. البوابة آلية بسيطة.
5. الكتلة الثابتة تحول القوة في الاتجاه
السادس. تلخيص والواجبات المنزلية.
