„Mecanisme simple în viața de zi cu zi” - Un mecanism simplu „plan înclinat”. mecanisme simpleîn tehnologie. Maneta. Plan înclinat. Poartă. Pentru a se familiariza cu aplicarea practică a mecanismelor simple. Pană. Vinci. Experiment. Macarale turn. Mecanisme simple în natură. Sistematizați cunoștințele dobândite. Şurub. Puzzle-uri. Mijloace de asediu.

„Mecanisme simple” - Klin. Concluzie. Invențiile lui Arhimede. mecanisme simple. Şurub. Angrenaj. Mecanisme simple folosite de noi în viață. Maneta. Arhimede. roată. Din cele mai vechi timpuri, omul a învățat să folosească pârghia pentru a ridica greutăți. Planificați studierea subiectului. Bloc. Prin urmare, pentru un bloc în mișcare, câștigul ideal în putere este 2.

„Aplicarea mecanismelor simple” – Mecanisme simple. Alerga Test. Câștig în forță, dar pierdere în mișcare. În sport. Maneta. Sport. Pregătiți un mesaj scurt sau o prezentare despre utilizarea efectului de pârghie. Faceți un puzzle de cuvinte încrucișate pe acest subiect. Instrumente de salvare. Tehnică. Sarcina creativă: opțiunea I. Și în vigoare? În tehnologie.

„Mecanisme simple gradul 7” – Sunt demonstrate tehnici studiu pilot folosind materiale didactice. Evaluare și standarde. Prezentarea profesorului. Locul proiectului: Controlul se realizează în mai multe direcții. Munca elevilor. Planificarea proiectului. Lucrați în biroul de informatică în afara orelor de școală. Tema proiectului: „Mecanisme simple”.

„Regula de aur a mecanicii” - „Regula de aur” a mecanicii”. Bloc. Niciunul dintre mecanismele simple nu oferă un câștig în muncă. Ceea ce se numește un mecanism simplu. De câte ori am câștigat în forță. Folosind o pârghie, au ridicat sarcina la o înălțime de 8 cm.Unde o persoană folosește mecanisme simple în viața sa. Pană. Plan înclinat. Scopul lecției noastre

„Mecanismul cu came” - Sistemul cu came și mecanismele aferente. Acționarea manuală a mașinii. Tonurile fundamentale ale țevilor închise sunt cu o octavă mai jos decât cele deschise. Orga mecanică a lui Brugger. Cele mai frecvente sunt tuburile labiale. Țevi de stuf. Conservator al colecției de tonomate de la Muzeul Politehnic. Pe monumentele științei și tehnologiei Muzeului Politehnic.

În total sunt 8 prezentări la subiect

MECANISME SIMPLE

Pe lângă pârghie și bloc, mecanismele simple includ și un plan înclinat și varietățile sale: o pană și un șurub.

PLAN ÎNCLINAT

Plan înclinat folosit pentru a muta obiecte grele pentru mai mult de nivel inalt fără a le ridica direct.
Astfel de dispozitive includ rampe, scări rulante, scări convenționale și benzi transportoare.
Dacă trebuie să ridicați sarcina la o înălțime, este întotdeauna mai ușor să utilizați o pantă ușoară decât una abruptă. În plus, cu cât panta este mai plată, cu atât este mai ușor să faci această lucrare. Când timpul și distanța nu contează prea mult, dar este important să ridicați sarcina cu cel mai mic efort planul înclinat este indispensabil.

Cu ajutorul acestor desene, puteți explica cum funcționează un mecanism simplu. PLAN ÎNCLINAT.
Calcule clasice de acțiune plan înclinat iar alte mecanisme simple aparțin remarcabilului mecanic antic Arhimede din Siracuza.

În timpul construcției templelor, egiptenii transportau, ridicau și instalau obeliscuri și statui colosale, a căror greutate era zeci și sute de tone! Toate acestea ar putea fi realizate folosind printre alte mecanisme simple plan înclinat.
Principalul dispozitiv de ridicare al egiptenilor a fost plan înclinat - rampă. Scheletul rampei, adică laturile și despărțitorii ei, care traversau rampa la mică distanță unele de altele, erau construite din cărămidă; golurile erau umplute cu stuf și ramuri. Pe măsură ce piramida crește rampa a fost construită. Pe aceste rampe, pietrele erau târâte pe sănii la fel ca pe pământ, în timp ce se ajutau cu pârghii. Unghiul rampei a fost foarte mic - 5 sau 6 grade.

Coloanele templului antic egiptean din Teba.

Fiecare dintre aceste coloane uriașe a fost târâtă de sclavi de-a lungul unei rampe - un plan înclinat. Când coloana s-a târât în ​​groapă, nisipul a fost scos prin gaură, apoi zidul de cărămidă a fost demontat și terasamentul a fost îndepărtat. Astfel, de exemplu, drumul în pantă către piramida lui Khafre, cu o înălțime de 46 de metri, avea lungime de aproximativ o jumătate de kilometru.

„Un corp pe un plan înclinat este ținut de o forță care... în mărime este de atâtea ori mai mică decât greutatea acestui corp, de câte ori lungimea planului înclinat este mai mare decât înălțimea sa.”
aceasta condiție pentru echilibrarea forțelor pe un plan înclinat formulat de savantul olandez Simon Stevin (1548-1620).

A desena pe Pagina titlu cărțile lui S. Stevin, cu care își confirmă formularea.

Planul înclinat de la hidrocentrala Krasnoyarsk este foarte ingenios folosit. Aici, în loc de porți, camera de expediere deplasându-se de-a lungul unui pasaj supraînclinat. Pentru mișcarea acestuia este necesară o forță de tracțiune de 4000 kN.

Și de ce drumurile de munte șerpuiesc într-o „șarpe” blândă?

Pană- una dintre varietățile unui mecanism simplu numit „plan înclinat”. Pena constă din două plane înclinate ale căror baze sunt în contact. Este folosit pentru a obține un câștig în forță, adică cu ajutorul unei forțe mai mici pentru a contracara o forță mai mare.
La tocarea lemnului de foc, pentru a facilita lucrul, se introduce o pană de metal în crăpătura buștenului și se bate pe ea cu capul de topor.
Câștigul ideal în forță dat de pană este egal cu raportul dintre lungimea sa și grosimea de la capătul contondent.Datorită frecării mari, eficiența sa este atât de mică încât câștigul ideal nu contează cu adevărat.

Un alt tip de plan înclinat este șurubul.
șurub - plan înclinat,înfăşurat pe o osie. Filetul unui șurub este un plan înclinat înfășurat în mod repetat în jurul unui cilindru. Câștigul ideal de rezistență dat de pană este egal cu raportul dintre lungimea acesteia și grosimea de la capătul contonat. Beneficiul real al unei pane este greu de determinat.
Datorită frecării mari, eficiența sa este atât de mică încât câștigul ideal nu contează prea mult. În funcție de direcția de ridicare a planului înclinat, filetul șurubului poate fi la stânga sau la dreapta.
Exemple de dispozitive simple cu filet − cric, șurub cu piuliță, micrometru, menghină.

Alte pagini despre subiecte de fizică pentru clasa a 7-a:

„Aș putea întoarce Pământul cu o pârghie, doar dă-mi un punct de sprijin”

Arhimede

Maneta- unul dintre cele mai comune și simple tipuri de mecanisme din lume, prezent atât în ​​natură, cât și în lumea creată de om.Ei o numesc pârghie solid, care se poate roti în jurul unei axe. O pârghie nu este neapărat un obiect lung și subțire.

Corpul uman ca pârghie

În scheletul animalelor și al oamenilor, toate oasele care au o oarecare libertate de mișcare sunt pârghii, de exemplu, la oameni - oasele membrelor, maxilarul inferior, craniul, falangele degetelor.

Să aruncăm o privire la articulația cotului. Raza și humerusul sunt conectate între ele prin cartilaj, iar mușchii bicepsului și tricepsului sunt, de asemenea, atașați de ele. Așa că obținem cel mai simplu mecanism de pârghie.

Dacă ții o ganteră de 3 kg în mână, cât de mult efort dezvoltă mușchiul tău? Joncțiunea dintre os și mușchi împarte osul într-un raport de 1 la 8, prin urmare, mușchiul dezvoltă o forță de 24 kg! Se dovedește că suntem mai puternici decât noi înșine. Dar sistemul de pârghii al scheletului nostru nu ne permite să ne folosim pe deplin puterea.

Un bun exemplu de aplicare mai bună a efectului de pârghie asupra sistemului musculo-scheletic este genunchiul din spate inversat la multe animale (toate tipurile de pisici, cai etc.).

Oasele lor sunt mai lungi decât ale noastre, iar structura specială a picioarelor din spate le permite să-și folosească mult mai eficient puterea mușchilor. Da, desigur, mușchii lor sunt mult mai puternici decât ai noștri, dar greutatea lor este cu un ordin de mărime mai mare.

Calul mediu cântărește aproximativ 450 kg și, în același timp, poate sări cu ușurință la o înălțime de aproximativ doi metri. Pentru a efectua un astfel de salt, tu și cu mine trebuie să fim maeștri ai sportului în sărituri în înălțime, deși cântărim de 8-9 ori mai puțin decât un cal.

Din moment ce ne-am amintit de săritura în înălțime, luați în considerare opțiunile de utilizare a pârghiei, care au fost inventate de om. Săritura cu prăjitură este un exemplu foarte bun.

Cu ajutorul unei pârghii lungime de aproximativ trei metri (lungimea stâlpului pentru sărituri în înălțime este de aproximativ cinci metri, prin urmare, brațul lung al pârghiei, începând de la îndoirea stâlpului în momentul săriturii, este de aproximativ trei metri) și aplicarea corectă a efortului, sportivul decolează la o înălțime amețitoare de până la șase metri.

Ia un pix, scrie ceva sau desenează și urmărește pixul și mișcarea degetelor tale. Vei descoperi în curând că mânerul este o pârghie. Găsește un punct de sprijin, evaluează-ți umerii și asigură-te că în acest caz pierzi în forță, dar câștigi în viteză și distanță. De fapt, atunci când scrieți, forța de frecare a stiloului pe hârtie este mică, astfel încât mușchii degetelor să nu se încordeze prea mult. Dar există astfel de tipuri de muncă când degetele trebuie să lucreze la maxim, depășind forțe semnificative și, în același timp, să facă mișcări de o precizie excepțională: degetele unui chirurg, ale unui muzician.

Pârghie în viața de zi cu zi

Pârghiile sunt, de asemenea, comune în viața de zi cu zi. Ți-ar fi mult mai greu să deschizi un robinet bine înșurubat dacă nu ar avea mâner de 4-6 cm, care este o pârghie mică, dar foarte eficientă.

Același lucru este valabil și pentru o cheie, pe care o utilizați pentru a deșuruba sau a strânge un șurub sau o piuliță. Cu cât cheia este mai lungă, cu atât vă va fi mai ușor să deșurubați această piuliță sau invers, cu atât mai strâns o puteți strânge.

Când se lucrează cu șuruburi și piulițe deosebit de mari și grele, de exemplu, la repararea diferitelor mecanisme, se folosesc mașini, mașini-unelte, chei cu mâner de până la un metru.

Un alt exemplu izbitor de pârghie în Viata de zi cu zi cea mai comună ușă. Încercați să deschideți ușa împingând-o lângă balamale. Ușa va ceda foarte greu. Dar cu cât este situat mai departe de balamalele ușii punctul de aplicare a forței, cu atât vă va fi mai ușor să deschideți ușa.

La plante, elementele de pârghie sunt mai puțin frecvente, ceea ce se explică prin mobilitatea scăzută a organismului vegetal. O pârghie tipică este un trunchi de copac și rădăcini. O rădăcină de pin sau stejar care pătrunde adânc în pământ oferă o rezistență extraordinară, astfel încât pinii și stejarii aproape niciodată nu se răstoarnă cu susul în jos. Dimpotrivă, molizii, care au adesea un sistem radicular superficial, se răsturnează foarte ușor.

„Uneltele de perforare” ale multor animale și plante - gheare, coarne, dinți și spini - au forma unei pane (un plan înclinat modificat); forma ascuțită a capului peștilor care se mișcă rapid este similară cu o pană. Multe dintre aceste pene au suprafețe dure foarte netede, ceea ce le face atât de ascuțite.

Pârghii în tehnologie

Desigur, pârghiile sunt, de asemenea, omniprezente în tehnologie.

Un mecanism simplu „pârghie” are două soiuri: bloc și poartă.

Cu ajutorul unei pârghii, o forță mică poate echilibra o forță mare. Luați în considerare, de exemplu, ridicarea unei găleți dintr-o fântână. Pârghia este o poartă de puț - un buștean cu un mâner curbat atașat la el sau o roată.

Axa de rotație a porții trece prin buștean. Forța mai mică este forța mâinii persoanei, iar forța mai mare este forța cu care găleata și partea agățată a lanțului sunt trase în jos.

Chiar înainte de epoca noastră, oamenii au început să folosească pârghii în domeniul construcțiilor. De exemplu, în imagine vedeți utilizarea unei pârghii atunci când construiți o clădire. Știm deja că pârghiile, blocurile și presele vă permit să obțineți un câștig în forță. Totuși, un astfel de câștig este dat „degeaba”?

Când utilizați o pârghie, capătul său mai lung parcurge o distanță mai mare. Astfel, după ce am primit un câștig în forță, obținem o pierdere la distanță. Aceasta înseamnă că ridicând o sarcină mare cu o forță mică, suntem forțați să facem o deplasare mare.

Cel mai evident exemplu este maneta de viteze dintr-o mașină. Brațul scurt de pârghie este partea pe care o vedeți în cabină.

Brațul lung al pârghiei este ascuns sub partea de jos a mașinii și este de aproximativ două ori mai lung decât cel scurt. Când schimbați maneta dintr-o poziție în alta, un braț lung din cutia de viteze comută mecanismele corespunzătoare.

De exemplu, la mașinile sport, pentru schimbări mai rapide a vitezei, maneta este de obicei scurtată, iar raza sa este, de asemenea, redusă.

Cu toate acestea, în acest caz, șoferul trebuie să depună mai mult efort pentru a schimba viteza. Dimpotrivă, la vehiculele grele, unde mecanismele în sine sunt mai grele, pârghia este mai lungă, iar raza sa de deplasare este, de asemenea, mai mare decât la o mașină de pasageri.

Un mecanism simplu „plan înclinat” și cele două soiuri ale sale - pană și șurub

Un plan înclinat este folosit pentru a muta obiecte grele la un nivel mai înalt fără a le ridica direct.Dacă trebuie să ridici o sarcină la o înălțime, este întotdeauna mai ușor să folosești o pantă ușoară decât una abruptă. În plus, cu cât panta este mai mică, cu atât este mai ușor să faci această lucrare.

Un corp pe un plan înclinat este susținut de o forță care este de... în mărime de atâtea ori mai mică decât greutatea acestui corp, de câte ori lungimea planului înclinat este mai mare decât înălțimea lui.

O pană introdusă într-un buștean acționează asupra acestuia de sus în jos. În același timp, el împinge jumătățile rezultate la stânga și la dreapta. Adică, pana schimbă direcția forței.

Astfel, ne putem convinge că mecanismul pârghiei este foarte răspândit atât în ​​natură, cât și în viața noastră de zi cu zi, precum și în diverse mecanisme.

În plus, forța cu care împinge jumătățile de buștean este mult mai mare decât forța cu care acționează ciocanul asupra panei. În consecință, pana modifică și valoarea numerică a forței aplicate.

Uneltele de prelucrare a lemnului și de grădină au reprezentat o pană - un plug, un tij, răzuitoare, o lopată, o sapă. Pământul era cultivat cu plug, grapă. Se recoltează cu greble, coase, seceri.

Un șurub este un tip de plan înclinat. Cu el, puteți obține un câștig semnificativ în putere.

Prin rotirea piuliței pe șurub, o ridicăm de-a lungul unui plan înclinat și câștigăm în forță.

Prin rotirea mânerului tirbușonului în sensul acelor de ceasornic, facem mișcarea șurubului în jos. Mișcarea se transformă: mișcare de rotație tirbușonul duce la mișcarea sa înainte.

Deja în antichitate, oamenii au început să folosească mecanisme simple pentru ridicarea greutăților: o pârghie, o poartă și un plan înclinat. Ulterior, li s-au adăugat un bloc și un șurub. Aceste dispozitive simple au făcut posibilă multiplicarea eforturilor musculare ale unei persoane și să facă față unor astfel de greutăți care, în alte circumstanțe, ar fi complet insuportabile. Principiul de funcționare a mecanismelor simple este bine cunoscut. De exemplu, dacă trebuie să trageți o sarcină la o anumită înălțime, este întotdeauna mai ușor să utilizați o pantă ușoară decât una abruptă. În plus, cu cât panta este mai mică, cu atât este mai ușor să faci această lucrare. Această relație are o expresie matematică clară. Dacă planul înclinat are un unghi d, atunci va fi de 1/sin d ori mai ușor să trageți sarcina de-a lungul acestuia decât să o ridicați vertical. Dacă unghiul este de 45 de grade, efortul nostru va fi de 1,5 ori mai mic, dacă 30 de grade - de 2 ori mai mic, cu un unghi de 5 grade vom depune de 11 ori mai puțin efort, iar cu un unghi de 1 grad - de 57 de ori! Adevărat, tot ceea ce se câștigă în forță se pierde pe distanță, căci de câte ori se reduce efortul nostru, cu același număr de ori crește distanța pe care va trebui să fie târâtă sarcina. Cu toate acestea, în cazurile în care timpul și distanța nu joacă un rol important, dar scopul în sine este important - pentru a ridica sarcina cu cel mai mic efort, planul înclinat se dovedește a fi un asistent indispensabil. Un alt mecanism simplu - o pârghie - strămoșii noștri îndepărtați o foloseau în mod constant pentru a ridica și a muta pietrele și buștenii grei. Pârghia vă permite să obțineți un câștig multiplu de forță prin cele mai simple și mai accesibile mijloace. Punând un stâlp lung și puternic pe un butuc (suport) și strecurându-și al doilea capăt sub o piatră, o persoană a transformat stâlpul în cea mai simplă pârghie. În această situație, două cupluri au început să acționeze asupra pietrei, unul din greutatea pietrei, iar celălalt din mâna unei persoane. Pentru ca piatra să se miște, momentul de „împingere” din forța musculară a unei persoane trebuie să fie mai mare decât momentul de „apăsare” din greutatea pietrei. Momentul, după cum știți, este egal cu produsul forței aplicate și lungimea brațului de pârghie (în acest caz, brațul este distanța de la capătul stâlpului (punctul de aplicare a forței) la buștean ( punct de sprijin)). Este ușor de calculat că, dacă umărul pe care omul apăsă este de 15-20 de ori mai lung decât cel care este alunecat sub piatră, atunci și puterea persoanei, respectiv, crește de 15-20 de ori. Adică o persoană, fără a se încorda cu adevărat, poate muta o piatră care cântărește o tonă! Blocul fix - al treilea mecanism care a devenit larg răspândit în antichitate - este o roată cu jgheab, a cărei axă este atașată rigid de un perete sau grinda de tavan. Aruncând o frânghie peste roată și atașând capătul său opus la sarcină, o puteți ridica la înălțimea atașării blocului. Un bloc fix nu oferă un câștig în forță, dar oferă o oportunitate de a-și schimba direcția, ceea ce este adesea de mare importanță atunci când ridicați greutăți.

Cu toată primitivitatea lor, mecanismele simple au extins foarte mult capacitățile omului antic. Pentru a fi convins de acest lucru, este suficient să ne amintim de clădirile gigantice ale vechilor egipteni. De exemplu, piramida Cheops avea o înălțime de 146 m. ​​Se estimează că pentru construcția sa au fost necesare 23.300.000 de blocuri de piatră, fiecare dintre ele cântărind în medie aproximativ 2,5 tone. Dar nu aceasta a fost limita - în timpul construcției templelor, egiptenii au transportat, ridicat și instalat obeliscuri și statui colosale, a căror greutate era de zeci și sute de tone! Ce mecanisme au folosit acești vechi constructori pentru a ridica blocuri gigantice și statui la o înălțime mare? Se pare că toate acestea se pot face folosind aceleași dispozitive simple - un bloc, pârghii și un plan înclinat. Statui colosale și blocuri de piatră au fost târâte pe sănii masive trase de un număr mare de oameni. Fiecare dintre muncitori avea o frânghie aruncată peste umăr. Sub sanie erau așezate role, care, după ce trăgeau încărcătura, erau ridicate și așezate din nou sub patine. Pentru a depăși obstacolele, sania a fost ridicată cu ajutorul unor pârghii. Cum foloseau bușteni tăiați. Pe posturi de oprire au servit pene special făcute de diferite dimensiuni. Lucrarea a fost acompaniată de muzică. Principalul dispozitiv de ridicare al egiptenilor era un plan înclinat - o rampă. Scheletul rampei, adică laturile și despărțitorii ei, care traversau rampa la mică distanță unele de altele, erau construite din cărămidă; golurile erau umplute cu stuf și ramuri. Pe măsură ce piramida a crescut, rampa a fost construită. Pe aceste rampe, pietrele erau târâte pe sănii la fel ca pe pământ, în timp ce se ajutau cu pârghii. Unghiul rampei a fost foarte mic - 5 sau 6 grade. Astfel, de exemplu, drumul în pantă către piramida lui Khafre, cu o înălțime de 46 de metri, avea o lungime de aproximativ o jumătate de kilometru. În consecință, pentru construcția de piramide mai înalte, a fost necesar să se construiască o rampă și mai lungă.

S-a recurs la alte metode la ridicarea blocurilor lungi de piatră și a statuilor. Pentru aceasta au fost folosite blocuri. Cu toate acestea, este imposibil să ridici pietre uriașe cu ajutorul blocurilor, cum ar fi obeliscuri de până la 300 de tone în greutate și statui gigantice ale regilor, ajungând la 1000 de tone în greutate, este imposibil. Pentru a instala astfel de statui și obeliscuri, a trebuit să fie efectuate lucrări pregătitoare considerabile. Din nou, un plan înclinat - o rampă - a acționat ca un dispozitiv de ridicare. În primul rând, pe ambele părți ale piedestalului au fost ridicate ziduri de piatră. La unul dintre ele a fost atașat un plan înclinat, puțin mai mic decât înălțimea obeliscului instalat. Toți cei patru pereți ai rampei formau, parcă, o fântână de cărămidă. Un coridor traversant a fost realizat într-unul dintre pereții săi la nivelul solului. Întregul spațiu din interior era acoperit cu nisip. Apoi, de-a lungul planului înclinat, obeliscul finalizat a fost târât cu baza înainte. După aceea, nisipul a început să fie efectuat prin coridorul din perete, iar obeliscul, sub propria greutate, a început să coboare lin pe piedestal, luând treptat o poziție verticală. După instalare, peretele și rampa au fost demontate.

Cu utilizarea pe scară largă a planului înclinat și a pârghiei, egiptenii antici par să nu se fi gândit la legile care stau la baza mecanismelor simple. Cel puțin nici un text babilonian sau egiptean nu a ajuns până la noi care să descrie acțiunea lor. Această lucrare a fost efectuată numai de oameni de știință Grecia antică. Calculele clasice ale acțiunii unei pârghii, a unui plan înclinat și a unui bloc aparțin mecanicului antic remarcabil Arhimede din Siracuza. Arhimede a studiat proprietățile mecanice ale blocului în mișcare și l-a pus în practică. Potrivit lui Athenaeus, „au fost inventate multe metode pentru a lansa nava gigantică construită de tiranul siracusan Hieron, însă mecanicul Arhimede a reușit singur să mute nava cu ajutorul câtorva oameni; Arhimede a amenajat un bloc și prin el a lansat o corabie uriașă; a fost primul care a inventat dispozitivul blocului. Din aceste dovezi se poate observa că Arhimede nu numai că a studiat proprietățile mecanismelor simple, ci a făcut și pasul următor - a început să construiască pe baza lor mașini mai complexe care transformă și îmbunătățesc mișcarea. Este posibil să fi reușit să miște nava cu ajutorul unui sistem de blocuri mobile și fixe (asemănătoare palanelor moderne), folosindu-se de a multiplica forța aplicată. Când este pornit oraș natal Arhimede a fost atacat de romani, și-a aplicat cunoștințele în echipament militar. Conform desenelor sale, siracusanii au construit o mare varietate de vehicule militare. Printre ei se aflau arme de aruncat; macarale pivotante care aruncau pietre uriașe asupra navelor romane; labele de fier legate de lanțuri care capturau și răsturnau navele inamice.

Deja în antichitate, oamenii au început să folosească mecanisme simple pentru ridicarea greutăților: o pârghie, o poartă și un plan înclinat. Ulterior, li s-au adăugat un bloc și un șurub. Aceste dispozitive simple au făcut posibilă multiplicarea eforturilor musculare ale unei persoane și să facă față unor astfel de greutăți care, în alte circumstanțe, ar fi complet insuportabile.

Principiul de funcționare a mecanismelor simple este bine cunoscut. De exemplu, dacă trebuie să trageți o sarcină la o anumită înălțime, este întotdeauna mai ușor să utilizați o pantă ușoară decât una abruptă. În plus, cu cât panta este mai mică, cu atât este mai ușor să faci această lucrare. Această relație are o expresie matematică clară. Dacă planul înclinat are un unghi d, atunci va fi de 1/sin d ori mai ușor să trageți sarcina de-a lungul acestuia decât să o ridicați vertical. Dacă unghiul este de 45 de grade, efortul nostru va fi de 1,5 ori mai mic, dacă 30 de grade - de 2 ori mai mic, cu un unghi de 5 grade vom depune de 11 ori mai puțin efort, iar cu un unghi de 1 grad - de 57 de ori!

Adevărat, tot ceea ce se câștigă în forță se pierde pe distanță, căci de câte ori se reduce efortul nostru, cu același număr de ori crește distanța pe care va trebui să fie târâtă sarcina. Cu toate acestea, în cazurile în care timpul și distanța nu joacă un rol important, dar scopul în sine este important - pentru a ridica sarcina cu cel mai mic efort, planul înclinat se dovedește a fi un asistent indispensabil.

Plan înclinat

Un alt mecanism simplu - o pârghie - strămoșii noștri îndepărtați o foloseau în mod constant pentru a ridica și a muta pietrele și buștenii grei. Pârghia vă permite să obțineți un câștig multiplu de forță prin cele mai simple și mai accesibile mijloace. Punând un stâlp lung și puternic pe un butuc (suport) și strecurându-și celălalt capăt sub o piatră, o persoană a transformat stâlpul într-o simplă pârghie. În această situație, două cupluri au început să acționeze asupra pietrei, unul din greutatea pietrei, iar celălalt din mâna unei persoane. Pentru ca piatra să se miște, momentul de „împingere” din forța musculară a unei persoane trebuie să fie mai mare decât momentul de „apăsare” din greutatea pietrei. Momentul, după cum știți, este egal cu produsul forței aplicate și lungimea brațului pârghiei - în acest caz, brațul este distanța de la capătul stâlpului (punctul de aplicare a forței) la jurnalul (punctul de sprijin).

Maneta

Este ușor de calculat că, dacă umărul pe care omul apăsă este de 15-20 de ori mai lung decât cel care este alunecat sub piatră, atunci și puterea persoanei, respectiv, crește de 15-20 de ori. Adică o persoană, fără a se încorda cu adevărat, poate muta o piatră care cântărește o tonă!

Blocul fix - al treilea mecanism care a devenit larg răspândit în antichitate - este o roată cu jgheab, a cărei axă este atașată rigid de un perete sau grinda de tavan. Aruncând o frânghie peste roată și atașând capătul său opus la sarcină, o puteți ridica la înălțimea atașării blocului. Un bloc fix nu oferă un câștig în forță, dar oferă o oportunitate de a-și schimba direcția, ceea ce este adesea de mare importanță atunci când ridicați greutăți.

Bloc fix

Cu toată primitivitatea lor, mecanismele simple au extins foarte mult capacitățile omului antic. Pentru a fi convins de acest lucru, este suficient să ne amintim de clădirile gigantice ale vechilor egipteni. De exemplu, piramida Cheops avea o înălțime de 146 m. ​​Se estimează că pentru construcția sa au fost necesare 23.300.000 de blocuri de piatră, fiecare dintre ele cântărind în medie aproximativ 2,5 tone. Dar nu aceasta a fost limita - în timpul construcției templelor, egiptenii au transportat, ridicat și instalat obeliscuri și statui colosale, a căror greutate era de zeci și sute de tone!

Ce mecanisme au folosit acești vechi constructori pentru a ridica blocuri gigantice și statui la o înălțime mare? Se pare că toate acestea se pot face folosind aceleași dispozitive simple - un bloc, pârghii și un plan înclinat. Statui colosale și blocuri de piatră au fost târâte pe sănii masive trase de un număr mare de oameni. Fiecare dintre muncitori avea o frânghie aruncată peste umăr. Sub sanie erau așezate role, care, după ce trăgeau încărcătura, erau ridicate și așezate din nou sub patine.

Bloc de lemn al egiptenilor antici

Pentru a depăși obstacolele, sania a fost ridicată cu ajutorul unor pârghii. Cum foloseau bușteni tăiați. Pe posturi de oprire au servit pene special făcute de diferite dimensiuni. Lucrarea a fost acompaniată de muzică. Principalul dispozitiv de ridicare al egiptenilor era un plan înclinat - o rampă. Scheletul rampei, adică laturile și despărțitorii ei, care traversau rampa la mică distanță unele de altele, erau construite din cărămidă; golurile erau umplute cu stuf și ramuri.

Pe măsură ce piramida a crescut, rampa a fost construită. Pe aceste rampe, pietrele erau târâte pe sănii la fel ca pe pământ, în timp ce se ajutau cu pârghii. Unghiul rampei a fost foarte mic - 5 sau 6 grade. Astfel, de exemplu, drumul în pantă către piramida lui Khafre, cu o înălțime de 46 de metri, avea o lungime de aproximativ o jumătate de kilometru. În consecință, pentru construcția de piramide mai înalte, a fost necesar să se construiască o rampă și mai lungă.

S-a recurs la alte metode la ridicarea blocurilor lungi de piatră și a statuilor. Pentru aceasta au fost folosite blocuri. Cu toate acestea, este imposibil să ridici pietre uriașe cu ajutorul blocurilor, cum ar fi obeliscuri de până la 300 de tone în greutate și statui gigantice ale regilor, ajungând la 1000 de tone în greutate, este imposibil.

Pentru a instala astfel de statui și obeliscuri, a trebuit să fie efectuate lucrări pregătitoare considerabile. Din nou, un plan înclinat - o rampă - a acționat ca un dispozitiv de ridicare. În primul rând, pe ambele părți ale piedestalului au fost ridicate ziduri de piatră. La unul dintre ele a fost atașat un plan înclinat, puțin mai mic decât înălțimea obeliscului instalat. Toți cei patru pereți ai rampei formau, parcă, o fântână de cărămidă. Un coridor traversant a fost realizat într-unul dintre pereții săi la nivelul solului. Întregul spațiu din interior era acoperit cu nisip. Apoi, de-a lungul planului înclinat, obeliscul finalizat a fost târât cu baza înainte. După aceea, nisipul a început să fie efectuat prin coridorul din perete, iar obeliscul, sub propria greutate, a început să coboare lin pe piedestal, luând treptat o poziție verticală. După instalare, peretele și rampa au fost demontate.

Cu utilizarea pe scară largă a planului înclinat și a pârghiei, egiptenii antici par să nu se fi gândit la legile care stau la baza mecanismelor simple. Cel puțin nici un text babilonian sau egiptean nu a ajuns până la noi care să descrie acțiunea lor. Această lucrare a fost efectuată numai de oamenii de știință din Grecia antică. Calculele clasice ale acțiunii unei pârghii, a unui plan înclinat și a unui bloc aparțin mecanicului antic remarcabil Arhimede din Siracuza. Arhimede a studiat proprietățile mecanice ale blocului în mișcare și l-a pus în practică. Potrivit lui Athenaeus, „pentru a lansa nava gigantică construită de tiranul siracusan Hieron, au venit cu multe moduri, dar mecanicul Arhimede singur a reușit să mute nava cu ajutorul câtorva oameni; Arhimede a amenajat un bloc și prin el a lansat. o navă uriașă; el a fost primul care a venit cu un dispozitiv bloc”.

Din aceste dovezi se poate observa că Arhimede nu numai că a studiat proprietățile mecanismelor simple, ci a făcut și pasul următor - a început să construiască pe baza lor mașini mai complexe care transformă și îmbunătățesc mișcarea. Este posibil să fi reușit să miște nava cu ajutorul unui sistem de blocuri mobile și fixe (asemănătoare palanelor moderne), folosindu-se de a multiplica forța aplicată.

Când romanii au atacat orașul natal al lui Arhimede, el și-a aplicat cunoștințele în tehnologia militară. Conform desenelor sale, siracusanii au construit o mare varietate de vehicule militare. Printre ei erau arme de aruncat; macarale pivotante care aruncau pietre uriașe asupra navelor romane; labele de fier legate de lanțuri care capturau și răsturnau navele inamice.