MAŠINE I MEHANIZMI, mehanički uređaji koji olakšavaju rad i povećavaju njegovu produktivnost. Mašine mogu biti različitog stepena složenosti - od obične kolica s jednim kotačem do liftova, automobila, štampe, tekstila, kompjutera. Energetske mašine pretvaraju jedan oblik energije u drugi. Na primjer, hidroelektrični generatori pretvaraju mehanička energija voda koja pada električna energija. Motor unutrašnjim sagorevanjem pretvara hemijsku energiju benzina u toplotnu, a zatim u mehaničku energiju kretanja automobila.TERMALNI MOTOR; TURBINA). Takozvane radne mašine transformišu svojstva ili stanje materijala (mašine za rezanje metala, transportne mašine) ili informacije (računari).

Mašine se sastoje od mehanizama (motornih, transmisionih i izvršnih) - multilink uređaja koji prenose i transformišu silu i kretanje. Jednostavan mehanizam koji se zove lančana dizalica ( cm. BLOKOVI I POLISPATI) , povećava silu primijenjenu na teret i zbog toga vam omogućava ručno podizanje teških predmeta. Ostali mehanizmi olakšavaju rad povećanjem brzine. Na primjer, lanac bicikla koji je u zahvatu sa lančanikom pretvara sporo pedaliranje u brzu rotaciju stražnjeg kotača. Međutim, mehanizmi koji povećavaju brzinu čine to smanjenjem sile, dok oni koji povećavaju silu to čine smanjenjem brzine. Nemoguće je istovremeno povećati i brzinu i snagu. Mehanizmi također mogu jednostavno promijeniti smjer sile. Primjer je blok na kraju štapa za zastavu: da bi se zastavica podigla, konopac se povlači prema dolje. Promjena smjera može se kombinirati s povećanjem snage ili brzine. Dakle, težak teret se može podići guranjem poluge prema dolje.

OSNOVNI PRINCIPI RADA MAŠINA I MEHANIZAMA

Osnovni zakon.

Iako vam mehanizmi omogućavaju povećanje snage ili brzine, mogućnosti takvog dobitka ograničene su zakonom održanja energije. U primjeni na mašine i mehanizme, kaže: energija ne može ni nastati ni nestati, može se samo pretvoriti u druge vrste energije ili u rad. Stoga, izlaz mašine ili mehanizma ne može biti više energije od ulaza. Osim toga, u stvarnim mašinama dio energije se gubi zbog trenja. Kako se rad može pretvoriti u energiju i obrnuto, zakon održanja energije za mašine i mehanizme može se zapisati kao

Ulazni rad = Izlazni rad + Gubitak trenja.

Ovo posebno pokazuje zašto je vječni motor nemoguć: zbog neizbježnog gubitka energije za trenje, prije ili kasnije će se zaustaviti.

Dobici u snazi ​​ili brzini.

Mehanizmi, kao što je gore spomenuto, mogu se koristiti za povećanje snage ili brzine. Idealno ili teorijsko povećanje sile ili brzine je stopa povećanja sile ili brzine koja bi bila moguća u odsustvu gubitka energije zbog trenja. Idealna dobit je nedostižna u praksi. Stvarni dobitak, na primjer u sili, jednak je omjeru sile (koja se zove opterećenje) koju mehanizam razvija i sile (nazvane sila) koja se primjenjuje na mehanizam.

mehanička efikasnost.

Koeficijent korisna akcija mašina se naziva procentualni odnos rada na njenom izlazu i rada na njenom ulazu. Za mehanizam, efikasnost je jednaka omjeru stvarnog dobitka i idealnog. Efikasnost poluge može biti vrlo visoka - do 90% ili čak i više. Istovremeno, efikasnost lančane dizalice zbog značajnog trenja i mase pokretnih dijelova obično ne prelazi 50%. Efikasnost dizalice može biti samo 25% zbog velike površine kontakta između vijka i njegovog tijela, a samim tim i visokog trenja. Ovo je približno ista efikasnost kao motor automobila. Cm. CAR PASSENGER.

Efikasnost se može povećati u određenim granicama smanjenjem trenja zbog podmazivanja i upotrebe kotrljajućih ležajeva.

JEDNOSTAVNI MEHANIZMI

Najjednostavniji mehanizmi se mogu naći u gotovo svim složenijim mašinama i mehanizmima. Ima ih šest: poluga, blok, diferencijalna kapija, nagnuta ravan, klin i vijak. Neki autoriteti tvrde da zapravo možemo govoriti o samo dva jednostavna mehanizma - poluzi i nagnutoj ravni - jer je lako pokazati da su blok i kapija varijante poluge, a klin i vijak varijante nagnute ravni. .

Ruka poluge.

To je kruta šipka koja se može slobodno rotirati oko fiksne točke koja se naziva uporište. Primjer poluge je pajser, čekić, kolica, metla.

Poluge su tri vrste, koje se razlikuju međusobnog dogovora tačke primene opterećenja i napora i uporišta (slika 1). Idealan dobitak poluge jednak je omjeru udaljenosti D E od tačke primene sile do tačke oslonca do udaljenosti D L od tačke primene opterećenja do tačke oslonca. Za polugu prve vrste, udaljenost D E obično više D L, pa je stoga idealni dobitak u snazi ​​veći od 1. Za polugu tipa II, idealan dobitak u snazi ​​je također veći od jedan. Što se tiče poluge treće vrste, vrijednost D E manje za njega D L, i stoga je dobitak u brzini veći od jedinice.

Blokiraj.

Ovo je točak sa utorom po obodu za uže ili lanac. Blokovi se koriste u uređajima za podizanje. Sistem blokova i kablova, dizajniran za povećanje nosivosti, naziva se lančana dizalica. Pojedinačni blok može biti ili sa fiksnom osovinom (niveliranje) ili pokretnim (slika 2). Blok s fiksnom osovinom djeluje kao poluga klase I sa osi uporišta. Pošto je krak sile jednak kraku opterećenja (poluprečnik bloka), idealan dobitak u snazi ​​i brzini je 1. Pomični blok, s druge strane, djeluje kao poluga tipa II, budući da se opterećenje nalazi između uporišta i sila. Ruka opterećenja (polumjer bloka) je polovina ruke sile (prečnik bloka). Stoga, za blok koji se kreće, idealan dobitak u snazi ​​je 2.

Blokovi za izjednačavanje i pomicanje mogu se kombinirati na različite načine kako bi se povećao dobitak u snazi. U jedan klip možete instalirati dva, tri ili više blokova, a kraj kabla se može pričvrstiti na fiksnu ili na pokretnu kopču.

Diferencijalna kapija.

To su, u suštini, dva točka koja su međusobno povezana i rotiraju oko iste ose (slika 3), na primer, kapija bunara sa ručkom.

STAVKA: fizika

KLASA: 7

TEMA ČASA:Kosa ravnina. "Zlatno pravilo mehanika“.

Nastavnik fizike

VRSTA LEKCIJE: Kombinovano.

CILJ ČASA: Ažurirajte znanje o temi "Jednostavni mehanizmi"

i naučite opći položaj za sve varijante jednostavnih

mehanizama, što se naziva "zlatnim pravilom" mehanike.

CILJEVI ČASA:

OBRAZOVNI:

- produbiti znanja o stanju ravnoteže rotirajućeg tijela, o blokovima koji se kreću i miruju;

Dokažite da jednostavni mehanizmi koji se koriste u radu daju dobitak u snazi, a s druge strane, omogućavaju vam da promijenite smjer kretanja tijela pod djelovanjem sile;

Razviti praktične vještine u odabiru argumentovanog materijala.

OBRAZOVNI:

Negujte intelektualnu kulturu u navođenju učenika da shvate osnovno pravilo jednostavnim mehanizmima;

Upoznati funkcije korištenja poluga u svakodnevnom životu, u tehnici, u školskoj radionici, u prirodi.

RAZVOJ RAZMIŠLJANJA:

Formirati sposobnost generalizacije poznatih podataka na osnovu isticanja glavne stvari;

Formirati elemente kreativnog traganja na osnovu metode generalizacije.

OPREMA: Uređaji (poluge, komplet utega, ravnalo, blokovi, nagnuta ravan, dinamometar), tabela "Poluge u divljini", računari, materijali (testovi, kartice sa zadacima), udžbenik, tabla, kreda.

TOKOM NASTAVE.

STRUKTURNI ELEMENTI NASTAVNE AKTIVNOSTI NASTAVNIKA I UČENIKA

IZJAVA CILJA ČASA Nastavnik se obraća razredu:

Pokrivajući ceo svet od zemlje do neba,

Budivši više od jedne generacije,

Naučni napredak širi planetu.

Priroda ima sve manje tajni.

Kako koristiti znanje je briga ljudi.

Danas momci, hajde da se nađemo opšti položaj jednostavni mehanizmi tzv "zlatnog pravila" mehanike.

PITANJE STUDENTIMA (GRUPA LINGVISTA)

Šta mislite zašto se zove pravilo "zlatni"?

ODGOVOR: " Zlatno pravilo " - jedna od najstarijih moralnih zapovesti sadržana u narodnim poslovicama, izrekama: Ne čini drugima ono što ne želiš da se tebi čini - govorili su drevni istočnjački mudraci.

GRUPA TOKENA ODGOVOR: ” Golden” je temelj svih fondacija.

OTKRIĆE ZNANJA. IZVOĐENJE TESTA "RAD I SNAGA".

(na računaru, test u prilogu)

ZADACI I PITANJA OBUKE.

1.Šta je poluga?

2. Šta se zove rame snage?

3. Pravilo ravnoteže poluge.

4. Formula pravila ravnoteže poluge.

5. Pronađite grešku na slici.

6. Koristeći pravilo balansiranja poluge, pronađite F2

d1=2cm d2=3cm

7. Hoće li poluga biti u ravnoteži?

d1=4cm d2=3cm

Nastupa grupa lingvista № 1, 3, 5.

Nastupa grupa stručnjaka № 2, 4, 6, 7.

EKSPERIMENTALNI ZADACI ZA GRUPU UČENIKA

1. Uravnotežite ručicu

2. Okačite dva utega na lijevu stranu ruke na udaljenosti od 12 cm od ose rotacije

3. Uravnotežite ove dvije težine:

a) jedno opterećenje_ _ _ ramena_ _ _ vidi.

b) dva utega_ _ _ ramena_ _ _ vidi.

c) tri opterećenja_ _ _ramena _ _ _ vidi.

Savjetnik koji radi sa studentima

U svijetu zanimljivosti.

„Poluga u divljini"

(pobjednica olimpijade iz biologije govori Minakova Marina)

RADITI NA Demonstracija eksperimenata (konsultant)

NAUČENO br. 1 Primjena zakona ravnoteže poluge na blok.

MATERIJAL. a) Fiksni blok.

Ažuriranje ranije Učenici treba da objasne da fiksni blok može biti naučio razmotriti kao poluga jednake ruke i dobiti u

znanje o jednostavnom ne daje snagu

mehanizama. Br. 2 Odnos sila na pokretnom bloku.

Na osnovu eksperimenata studenti zaključuju da mobilni
blok daje dvostruko povećanje snage i isti gubitak u
način.

STUDYING

NOVI MATERIJAL. Prošlo je više od 2.000 godina od Arhimedove smrti, ali
danas sjećanje ljudi čuva njegove riječi: „Daj mi uporište, i
Ja ću ti podići cijeli svijet." Tako je rekao eminentni Grk
naučnik - matematičar, fizičar, pronalazač, koji je razvio teoriju
iskoristiti i razumjeti njegove mogućnosti.

Pred očima vladara Sirakuze, Arhimeda, iskoristivši

teško
uređaj poluga, jednom rukom spuštao brod. moto
svima koji su pronašli nešto novo služi čuvena "Eureka!".

Jedan od jednostavnih mehanizama koji daje dobit na snazi ​​je
kosoj ravni. Definišite posao koji je obavio
kosoj ravni.

DEMONSTRACIJA ISKUSTVA:

Rad sila na kosoj ravni.

Mjerimo visinu i dužinu nagnute ravni i

Njihov omjer upoređujemo sa povećanjem snage

F avioni.

L A) Ponavljamo eksperiment promjenom ugla ploče.

Zaključak iz iskustva: nagnuta ravan daje

h dobija na snazi ​​onoliko puta koliko je njegova dužina

Više visine. =

2. Zlatno pravilo mehanike je također ispunjeno za

poluga.

Kada se poluga okrene, koliko puta

pobjeđujemo u snazi, gubimo isto toliko puta

u pokretu.

POBOLJŠANJE Kvalitetni zadaci.

I PRIMJENA Br. 1. Zašto mašinovođe izbegavaju da zaustave vozove

ZNANJE. ustati? (odgovara grupa lingvista).

Br. 2 Blok u poziciji B klizi niz kos

ravni za savladavanje trenja. Hoće li

gurnite šipku i u poziciju A? (odgovor je dat

tačno).

Odgovor: Hoće, jer vrijednostF trenje šipke o ravni nije
zavisi od površine dodirnih površina.

Računski zadaci.

Br. 1. Naći silu koja djeluje paralelno sa dužinom nagnute ravni, čija je visina 1 m, dužina 8 m, tako da se teret mase 1,6 * 10³ N drži na kosoj ravni

Dato: Rješenje:

Odgovor: 2000N

br. 2. Za držanje saonica sa jahačem težine 480 N na ledenoj planini potrebna je sila od 120 N. Nagib brda je konstantan cijelom dužinom. Kolika je dužina planine ako je visina 4 m.

Dato: Rješenje:

Odgovor: 16m

Br. 3. Automobil težine 3 * 104 N kreće se jednoliko na padini dugoj 300 m i visokoj 30 m. Odredite vučnu silu automobila ako je sila trenja točkova o tlo 750 N. Koji rad motor obavlja na ovoj putanji?

Dato: Rješenje:

P = 3*104H Potrebna sila za podizanje
Ftr \u003d 750H automobila bez trenja

h \u003d 30m Vučna sila je:

Fthrust-?, A -? Rad motora: A= Fthrust*L

A=3750H*300m=1125*103J

Odgovor: 1125kJ

Sumiranje časa, evaluacija rada učenika od strane konsultanta koristeći mapu intradiferenciranog pristupa aktivnostima na času.

DOMAĆI ZADATAK § 72 rep. Član 69.71. With. 197 at. 41 #5

Slično poluzi, nagnute ravni smanjuju silu potrebnu za podizanje tijela. Na primjer, prilično je teško podići betonski blok težak 45 kilograma rukom, ali ga je sasvim moguće povući u kosoj ravnini. Težina tijela postavljenog na nagnutu ravan razlaže se na dvije komponente, od kojih je jedna paralelna, a druga okomita na njegovu površinu. Da bi se blok pomaknuo prema nagnutoj ravni, osoba mora savladati samo paralelnu komponentu, čija vrijednost raste s povećanjem ugla nagiba ravnine.

Kose ravni su vrlo raznolike u dizajnu. Na primjer, vijak se sastoji od nagnute ravni (navoja) koja se spiralno vrti oko svog cilindričnog dijela. Prilikom uvrtanja vijka u dio, njegov navoj prodire u tijelo dijela, stvarajući vrlo jaku vezu zbog velikog trenja između dijela i navoja. Stege pretvaraju djelovanje poluge i rotaciono kretanje zavijte u linearnu tlačnu silu. Dizalica koja se koristi za podizanje teških tereta radi na istom principu.

Sile na kosoj ravni

U tijelu koje se nalazi na nagnutoj ravni, sila gravitacije djeluje paralelno i okomito na njegovu površinu. Da bi se tijelo pomaknulo u nagnutoj ravni, potrebna je sila jednaka po veličini gravitacijskoj komponenti paralelnoj s površinom ravni.

Kose ravni i vijci

Odnos vijka sa nagnutom ravninom lako je pratiti ako cilindar omotate dijagonalno izrezanim listom papira. Rezultirajuća spirala je identična mjestu navoju vijka.

Sile koje djeluju na vijak

Kada se vijak okreće, njegov navoj stvara vrlo veliku silu koja se primjenjuje na materijal dijela u koji je uvrnut. Ova sila povlači vijak naprijed ako se okreće u smjeru kazaljke na satu i unazad ako se okreće suprotno.

Vijak za dizanje utega

Rotirajući zavrtnji dizalica razvijaju ogromnu silu, omogućavajući im da podižu predmete teške poput automobila ili kamiona. Kada se središnji vijak okrene polugom, dva kraja dizalice se povlače zajedno, stvarajući potrebno podizanje.

Kose ravni za cijepanje

Klin se sastoji od dvije nagnute ravni povezane svojim osnovama. Prilikom zabijanja klina u drvo, nagnute ravnine razvijaju bočne sile dovoljne da cijepaju najjaču građu.

Snaga i rad

Iako nagnuta ravan može olakšati zadatak, to ne smanjuje količinu posla potrebnog za završetak zadatka. Podizanje betonskog bloka od 45 kg (W) 9 metara okomito nagore (krajnje desno) zahtijeva rad od 45 x 9 kilograma, što odgovara umnošku težine bloka i količine pomaka. Kada je blok u nagnutoj ravni od 44,5°, sila (F) potrebna za uvlačenje bloka smanjuje se na 70 posto njegove težine. Iako to olakšava pomicanje bloka, sada se, da bi se blok podigao na visinu od 9 metara, mora vuče po ravnini od 13 metara. Drugim riječima, dobitak u snazi ​​je jednak visini dizanja (9 metara) podijeljenoj s dužinom putovanja po kosoj ravni (13 metara).