МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ, механические устройства, облегчающие труд и повышающие его производительность. Машины могут быть разной степени сложности - от простой одноколесной тачки до лифтов, автомобилей, печатных, текстильных, вычислительных машин. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, генераторы гидроэлектростанции преобразуют механическую энергию падающей воды в электрическую энергию. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию бензина в тепловую, а затем в механическую энергию движения автомобиля ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ; ТУРБИНА) . Так называемые рабочие машины преобразуют свойства или состояние материалов (металлорежущие станки, транспортные машины) либо информацию (вычислительные машины).

Энергия движения вызвана, например, силой мышц и чрезвычайно важна в спорте. Если вы ударяете мяч, кинетическая энергия переходит к мячу. Для жестких выстрелов: нижняя нога и нога ускоряются хорошо и долго, до сих пор выходят и проходят полностью. Таким образом, скорость ступни максимальна во время удара - и, следовательно, ее энергии движения. Мяч не вбрасывается. Из энергии деформации энергия движения - от шара. Чем больше, тем быстрее оно становится.

Когда два тела касаются, они препятствуют их движению. Это верно, когда они относительно спокойны, например, за столом, который не просто ускользает, а в движении - в противном случае тормоза не будут тормозить, а шины не будут сцеплены. Йонас использует оба типа трения, чтобы направлять борт в воздухе ногами.

Машины состоят из механизмов (двигательного, передаточного и исполнительного) - многозвенных устройств, передающих и преобразующих силу и движение. Простой механизм, называемый полиспастом (см . БЛОКИ И ПОЛИСПАСТЫ) , увеличивает силу, приложенную к грузу, и за счет этого позволяет вручную поднимать тяжелые предметы. Другие механизмы облегчают работу, увеличивая скорость. Так, велосипедная цепь, входящая в зацепление со звездочкой, преобразует медленное вращение педалей в быстрое вращение заднего колеса. Однако механизмы, увеличивающие скорость, делают это за счет уменьшения силы, а увеличивающие силу - за счет уменьшения скорости. Увеличить одновременно и скорость и силу невозможно. Механизмы могут также просто изменять направление силы. Пример - блок на конце флагштока: чтобы поднять флаг, тянут за шнур вниз. Изменение направления может сочетаться с увеличением силы или скорости. Так, тяжелый груз можно приподнять, нажимая на рычаг вниз.

Силы на наклонной плоскости

Центробежная сила или центробежная сила действуют на все тела, которые движутся кругообразно вокруг оси - она ​​также выталкивает Йонаса наружу в хафпайп. Если он проходит в направлении оси вращения, он работает в направлении центробежной силы. С помощью мышечной работы он приносит больше энергии в систему - и становится быстрее.

Экспериментальное задание группе уч-ся

Импульс описывает движение тел: как быстро движется в этом направлении. И импульс меняется только тогда, когда на тело действует новая сила. После того, как Тони проскользнул, его горизонтальная скорость не изменилась. Однако в вертикали применяется гравитационная сила, тормозит восходящее движение до нуля, а затем ускоряется вниз.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

Основной закон.

Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу. Поэтому на выходе машины или механизма не может оказаться больше энергии, чем на входе. К тому же в реальных машинах часть энергии теряется из-за трения. Поскольку работа может быть превращена в энергию и наоборот, закон сохранения энергии для машин и механизмов можно записать в виде

Чтобы не ускользнуть, Моника должна поймать ровно самую спокойную точку динамо в целевой точке: вершину ее параболической траектории. Поскольку у нее почти нет избыточного импульса, который ей придется перехватить с большой силой. Серферам нужны те же самые две разновидности: после статической плавучести. Он позволяет каждому телу плавать, когда он сужает достаточное количество воды, чтобы сбалансировать его вес. Но для небольших досок этого недостаточно. Чтобы поддерживать серфера, ему также нужна динамическая плавучесть, которая также удерживает самолеты в воздухе.

Работа на входе = Работа на выходе + Потери на трение.

Отсюда видно, в частности, почему невозможна машина типа вечного двигателя: из-за неизбежных потерь энергии на трение она рано или поздно остановится.

Выигрыш в силе или скорости.

Механизмы, как указывалось выше, могут применяться для увеличения силы или скорости. Идеальный, или теоретический, выигрыш в силе или скорости - это коэффициент увеличения силы или скорости, который был бы возможен в отсутствие потерь энергии, обусловленных трением. Идеальный выигрыш на практике недостижим. Реальный выигрыш, например в силе, равен отношению силы (называемой нагрузкой), которую развивает механизм, к силе (называемой усилием), которая прикладывается к механизму.

Принцип: если жидкость или газ течет вокруг объекта, он толкает его вверх, вниз или также в сторону в зависимости от формы. Две стороны основания параллельны направлению спуска плоскости. Коэффициент трения между блоком и плоскостью равен μ. Когда коэффициент трения больше наклона плоскости, блок не скользит, так как сила трения достаточно сильна, чтобы противодействовать весовой составляющей в направлении спуска плоскости. Кроме того, нормальная реакция плоскости компенсирует ему компонент нормального веса.

Когда блок рассматривается не как частица, а как твердое тело, необходим более подробный анализ. Условие равновесия для блока двоякое: что результат прилагаемых сил отменяется, а также момент приложенных сил. При добавлении сил действительно нет ни одного веса, ни одной нормальной реакции плоскости, ни одной силы трения, а бесконечности из них.

Механический КПД.

Коэффициентом полезного действия машины называется процентное отношение работы на ее выходе к работе на ее входе. Для механизма КПД равен отношению реального выигрыша к идеальному. КПД рычага может быть очень высоким - до 90% и даже больше. В то же время КПД полиспаста из-за значительного трения и массы движущихся частей обычно не превышает 50%. КПД домкрата может составлять лишь 25% из-за большой площади контакта между винтом и его корпусом, а следовательно, большого трения. Это приблизительно такой же КПД, как у автомобильного двигателя. См . АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ.

Для веса мы имеем, что каждая точка имеет дифференциальный вес. Являясь результатом всех весов общего веса, поскольку ускорение силы тяжести одинаково для всех точек. Для силы реакции в каждой точке контакта между твердым телом и плоскостью действует определенная нормальная сила и определенная сила трения.

То, что мы видим как нормальную реакцию плоскости, на самом деле является результатом всех нормальных сил.

Аналогично, сила чистого трения является результатом дифференциальных сил трения. Когда блок рассматривается как твердое тело, необходимо не только выполнить, чтобы сумма сил была равна нулю. Это также должно быть суммой моментов относительно контрольной точки.

КПД можно в известных пределах повысить, уменьшив трение за счет смазки и применения подшипников качения.

ПРОСТЕЙШИЕ МЕХАНИЗМЫ

Простейшие механизмы можно найти почти в любых более сложных машинах и механизмах. Их всего шесть: рычаг, блок, дифференциальный ворот, наклонная плоскость, клин и винт. Некоторые авторитетные специалисты утверждают, что на самом деле можно говорить всего лишь о двух простейших механизмах - рычаге и наклонной плоскости, - так как нетрудно показать, что блок и ворот представляют собой варианты рычага, а клин и винт - варианты наклонной плоскости.

Момент сил реакции будет являться результатом дифференциальных моментов. Мы выбрали в качестве ориентира нижнего угла блока. Обратите внимание, что при устранении ускорения силы тяжести интегральной осторожности необходимо принять, чтобы поддерживать порядок векторного произведения.

Момент сил реакции задается интегралом. Физически говоря, сила реакции может помешать ей вращаться в плоскости, но не вращаться наружу. Тогда условие равновесия моментов. Взяв это в уравнение равновесия. Графически это условие равно тому, что вертикаль веса должен попадать в поверхность основания блока. Если он выпадет из него, блок опрокинется.

Рычаг.

Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла.

Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния D E от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию D L от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние D E обычно больше D L , а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина D E для него меньше D L , а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Когда трение мало, блок скользит вниз по склону ускоренным образом. Уравнения динамики в этом случае должны включать соответствующий член. Отсюда мы получаем известный результат. Поскольку блок движется, это ускорение также относится к любой другой точке твердого тела.

Постоянная сила 25 Н применяется к телу 5 кг, первоначально в покое. Как быстро он достигнет и какое пространство оно займет через 10 секунд? Рассчитайте вес тела. Тело расположено на идеально гладкой поверхности наклонной плоскости степеней наклона. Какое горизонтальное ускорение мы должны сообщать телу, чтобы тело не скользило вниз?

Блок.

Это колесо с желобом по окружности для каната или цепи. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом. Одиночный блок может быть либо с закрепленной осью (уравнительным), либо подвижным (рис. 2). Блок с закрепленной осью действует как рычаг I рода с точкой опоры на его оси. Поскольку плечо усилия равно плечу нагрузки (радиус блока), идеальный выигрыш в силе и скорости равен 1. Подвижный же блок действует как рычаг II рода, поскольку нагрузка расположена между точкой опоры и усилием. Плечо нагрузки (радиус блока) вдвое меньше плеча усилия (диаметр блока). Поэтому для подвижного блока идеальный выигрыш в силе равен 2.

Внутри кабины лифта высотой 2, 8 м находится человек 75 кг. Также вычислите эту силу, когда лифт опустится с тем же ускорением. То есть, если подъем поднимается или опускается с постоянным ускорением. Когда лифт находится на расстоянии 18 м от пола, один из потолочных ламп отсоединяется.

На концах веревки, проходящей через шкив без трения, размещаются соответственно два тела 8 и 12 кг. Нарисуйте диаграмму действующих сил. Рассчитайте ускорение выпущенной системы. Какое напряжение удерживает веревка? Подсчитайте время, в течение которого обе тела выровнят 6 м, предполагая, что в начальный момент они были на одинаковой высоте.

Уравнительные и подвижные блоки можно сочетать по-разному для увеличения выигрыша в силе. В одной обойме можно установить два, три или большее число блоков, а конец троса можно прикрепить либо к неподвижной, либо к подвижной обойме.

Дифференциальный ворот.

Это, в сущности, два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси (рис. 3), например, колодезный ворот с ручкой.

Прикрепленный к двум концам веревки, презренной массы, проходя через небольшой шкив без трения, массой которого также можно пренебречь, повесить два одинаковых блока по 10 кг каждый. Если мы хотим, чтобы один из двух блоков спустился на расстояние 2, 40 м за 2 секунды, начиная с отдыха, какая перегрузка, выраженная в кг, будет добавлена?

Две гантели, одна из 7 кг и одна из 8 кг, подвешенная вертикально, соединены легкой и нерастяжимой веревкой, которая проходит через фиксированный шкив, горло которого совершенно гладкое. Если шкив остается свободным, и если предположить, что весы были на одинаковой высоте, как далеко друг от друга они будут находить друг друга через 3 секунды? Какая будет натяжение веревки?

Реферат на тему:

Наклонная плоскость



План:

    Введение
  • 1 Примеры наклонных плоскостей
  • 2 История
  • 3 Формулы для наклонной плоскости
  • 4 Критический угол

Введение

Наклонная плоскость - это плоская поверхность, установленная под углом, отличным от прямого и/или нулевого, к горизонтальной поверхности. Наклонная плоскость позволяет преодолевать значительное сопротивление, прилагая сравнительно малую силу на большем расстоянии, чем то, на которое нужно поднять груз.

На концах легкой и гибкой веревки, проходящей через небольшой шкив без трения, с незначительной массой, два блока, А и В, из 200 г массы каждый подвешены. На блоке А помещается перегрузка 80 г, которая удаляется через 3 секунды. Найдите пространство, пройденное каждым блоком в течение первой секунды, после удаления перегрузки.

Наклонные плоскости для расщепления

Рассчитайте натяжение троса до и после снятия перегрузки. С концов веревки длиной 6 м и проходящей через совершенно гладкое горло шкива пренебрежимо малой массы, повесьте два блока, А и В, по 10 кг массы каждый, которые изначально к тому же высота. На блоке А установлена ​​перегрузка 2 кг.

Наклонная плоскость - один из широко известных простых механизмов.


1. Примеры наклонных плоскостей

Примерами наклонных плоскостей служат:

  • пандусы и трапы;
  • инструменты: стамеска, топор, молоток, плуг, клин и так далее;

Наиболее канонический пример наклонной плоскости - наклонная поверхность, например, въезд на мост с перепадом высоты.

Ускорение системы, высвобождаемое в зависимости от расстояния, пройденного одним из блоков. На горизонтальной поверхности без трения у нас есть два блока: А и В, по 2 кг массы каждый, соединенный веревкой. Если блок А нарисован с силой 10 Н, рассчитайте натяжение соединительного шнура на каждом его конце.

Линейная скорость тела А, взятая в качестве эталонной системы Земли. Реакция поверхности конуса на тело. Угловая скорость, при которой конус должен вращаться, чтобы уменьшить его силу реакции на тело. Вычислите угловую скорость, которую должен выполнять велосипедист, если он хочет полностью удерживать плоскость велосипеда перпендикулярно земле трека без опрокидывания. Покажите, что скорость частицы в верхней точке пути меньше скорости частицы.

2. История

Пандусы, или наклонные плоскости, широко использовались при строительстве ранних каменных сооружений, дорог и акведуков. Также они применялись при штурме военных укреплений.

Эксперименты с наклонными плоскостями помогли средневековым физикам (таким, как Галилео Галилей) изучить законы природы, связанные с гравитацией, массой, ускорением и т. д.

Рассчитайте натяжение струны в обеих точках. В то же время нить описывает поверхность конуса. Определите угол, который формирует веревка с вертикальной, а также напряжение, которое он испытывает. Круговая платформа, расположенная горизонтально, вращается с частотой двух витков в секунду вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр. На нем мы помещаем деревянный объект, так что статический коэффициент трения между телом и платформой равен 0. Найдите максимальное расстояние до оси вращения, к которой мы должны поместить тело так, чтобы оно вращалось с платформой, не будучи брошенным на снаружи.

Глубокое понимание наклонных плоскостей и их использования помогла прийти к осознанию того, как векторные величины, такие как силы, можно успешно анализировать и управлять ими с помощью математики. Концепция суперпозиции и декомпозиции очень важна для многих областей современной науки, техники и технологии.


3. Формулы для наклонной плоскости

здесь μ - коэффициент трения тела о поверхность, α - угол наклона плоскости.

В парках развлечений многих городов вы часто можете увидеть автомобилистов, работающих в «трубе смерти». Рассчитайте минимальную скорость, которую должен выполнить гонщик, чтобы не упасть, зная, что коэффициент трения между колесами мотоцикла и стеной равен 0. Рассчитайте ускорение системы и силу, оказываемую каждым блоком на блок. другие. Если оба блока находятся на гладкой поверхности.

Если коэффициенты динамического трения между блоками А и В и поверхностью равны соответственно 0, 1 и 0. Каково ускорение системы и натяжение веревки? Как эти результаты изменяются, если коэффициент трения между блоком и плоскостью? Блок из 100 г опирается на еще один из 900 г, который вытаскивает набор с постоянной скоростью на горизонтальной поверхности, благодаря действию корпуса из 100 г подвесного подвесного провода.

Предельным является случай, когда угол наклона плоскости равен 90 o градусам, то есть тело падает, скользя по стене. В этом случае: α = g , то есть сила трения никаким образом не влияет на тело, оно находится в свободном падении. Другим предельным случаем является ситуация, когда угол наклона плоскости равен нулю, т.е. плоскость параллельна земле; в этом случае тело не может двигаться без приложения внешней силы. Надо заметить, что, следуя из определения, в обоих ситуациях плоскость уже не будет являться наклонной - угол наклона не должен быть равен 90 o или 0 o .

Если первый блок 100 г отделяется от 900 г и прикрепляет его к подвесному блоку, система приобретает определенное ускорение. Вычислите значение этого ускорения. Каково напряжение двух струн? Зная, что в системе фигуры динамический коэффициент трения между блоком и поверхностью равен 0, 25, вычислите.

В системе фигуры, в которой коэффициент динамического трения между блоками 15 кг и 20 кг и поверхностью таблицы составляет 0, 25, предлагается вычислить. Ускорение движения. Напряженность трех струн. На плоскости, наклонной на 30 ° относительно горизонтали, имеется тело массой 30 кг, соединенное веревкой, которая проходит через небольшой шкив без трения, во второй блок массой 25 кг, который висит вертикально. Рассчитайте ускорение, с которым движется система, и натяжение веревки.


4. Критический угол

Род передвижения тела зависит от критического угла. Тело покоится, если угол наклона плоскости меньше критического угла, покоится или движется равномерно, если угол наклона плоскости равен критическому углу, и движется равноускоренно, при условии что угол наклона плоскости больше критического угла.

Можно отметить, что .


Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии . Синхронизация выполнена 13.07.11 00:33:21
Похожие рефераты: