MAKİNE VE MEKANİZMALAR, emeği kolaylaştıran ve verimliliğini artıran mekanik cihazlar. Makineler, tek tekerlekli basit bir el arabasından asansörlere, arabalara, matbaa, tekstil, bilgisayarlara kadar değişen derecelerde karmaşıklık olabilir. Enerji makineleri, bir enerji biçimini diğerine dönüştürür. Örneğin, hidroelektrik jeneratörler mekanik enerji düşen su elektrik enerjisi. Motor içten yanma benzinin kimyasal enerjisini ısı enerjisine ve ardından arabanın hareketinin mekanik enerjisine dönüştürür.TERMAL MOTOR; TÜRBİN). Sözde çalışan makineler, malzemelerin (metal kesme makineleri, taşıma makineleri) veya bilgilerin (bilgisayarlar) özelliklerini veya durumunu dönüştürür.

Hareket enerjisi, örneğin kas gücünden kaynaklanır ve sporda son derece önemlidir. eğer topa vurursan kinetik enerji topa gider. Sert çekimler için: alt bacak ve bacak iyi ve uzun süre hızlanır, yine de dışarı çıkıp sonuna kadar gidin. Bu nedenle, çarpma anında ayağın hızı maksimumdadır - ve dolayısıyla itme enerjisi. Top düşürülmez. Deformasyon enerjisinden hareket enerjisi toptan gelir. Ne kadar çok olursa, o kadar hızlı olur.

İki beden birbirine dokunduğunda hareketlerini engellerler. Bu, örneğin sadece kaymayan, aynı zamanda hareket halinde olan bir masada olduğu gibi nispeten sakin olduklarında doğrudur - aksi takdirde frenler fren yapmaz ve lastikler kavramaz. Jonas, tahtayı ayaklarıyla havada yönlendirmek için her iki sürtünme türünü de kullanır.

Makineler mekanizmalardan (motor, şanzıman ve yürütme) oluşur - kuvvet ve hareketi ileten ve dönüştüren çok bağlantılı cihazlar. Zincirli vinç adı verilen basit bir mekanizma ( santimetre. BLOKLAR VE POLYSPATLAR), yüke uygulanan kuvveti arttırır ve bu nedenle ağır nesneleri manuel olarak kaldırmanıza olanak tanır. Diğer mekanizmalar hızı artırarak çalışmayı kolaylaştırır. Örneğin, bir zincir dişlisine bağlanan bir bisiklet zinciri, yavaş pedal çevirmeyi hızlı arka tekerlek dönüşüne dönüştürür. Ancak hızı artıran mekanizmalar bunu kuvveti azaltarak, kuvveti artıran mekanizmalar ise hızı azaltarak yapar. Aynı anda hem hızı hem de gücü artırmak imkansızdır. Mekanizmalar ayrıca kuvvetin yönünü basitçe değiştirebilir. Bir örnek, bir bayrak direğinin ucundaki bir bloktur: bayrağı kaldırmak için kordon aşağı çekilir. Yöndeki bir değişiklik, güç veya hızdaki bir artışla birleştirilebilir. Böylece, kol aşağı itilerek ağır bir yük kaldırılabilir.

Eğik düzlemdeki kuvvetler

Merkezkaç kuvveti veya merkezkaç kuvveti, bir eksen etrafında dairesel bir hareketle hareket eden tüm cisimlere etki eder - ayrıca Jonas'ı dışarı doğru yarım boruya doğru iter. Dönme ekseni yönünde geçerse merkezkaç kuvveti yönünde çalışır. Kas çalışmasının yardımıyla sisteme daha fazla enerji getirir ve daha hızlı hale gelir.

Bir grup öğrenci için deneysel görev

Momentum, cisimlerin hareketini tanımlar: o yönde ne kadar hızlı hareket ettiğini. Ve momentum sadece vücuda yeni bir kuvvet etki ettiğinde değişir. Tony düştükten sonra yatay hızı değişmedi. Bununla birlikte, dikeyde, yerçekimi kuvveti uygulanır, yukarı hareketi sıfıra yavaşlatır ve ardından aşağı doğru hızlanır.

MAKİNE VE MEKANİZMALARIN ÇALIŞMA TEMEL ESASLARI

Temel Kanun.

Mekanizmalar, güç veya hız kazancı elde etmenize izin verse de, böyle bir kazancın olasılıkları, enerjinin korunumu yasası ile sınırlıdır. Makinelere ve mekanizmalara uygulandığı gibi, diyor ki: enerji ne ortaya çıkabilir ne de yok olabilir, sadece başka tür enerjilere veya işe dönüştürülebilir. Bu nedenle, bir makinenin veya mekanizmanın çıktısı, girdiden daha fazla enerji olamaz. Ayrıca gerçek makinelerde sürtünme nedeniyle enerjinin bir kısmı kaybolur. İş enerjiye dönüştürülebildiği ve bunun tersi de yapılabildiği için, makineler ve mekanizmalar için enerjinin korunumu yasası şu şekilde yazılabilir:

Monica'nın kaçmamak için hedef noktasında dinamonun tam olarak en sakin noktasını yakalaması gerekiyor: parabolik yörüngesinin tepesi. Neredeyse hiç fazla momentumu olmadığı için, büyük bir güçle kesmesi gerekecek. Sörfçüler aynı iki çeşide ihtiyaç duyar: statik yüzdürme sonrasında. Her cismin ağırlığını dengelemek için yeterince su sıkıştırdığında yüzmesini sağlar. Ancak küçük tahtalar için bu yeterli değildir. Sörfçüyü desteklemek için, aynı zamanda uçakları havada tutan dinamik yüzdürmeye de ihtiyacı var.

Girdi işi = Çıktı işi + Sürtünme kaybı.

Bu, özellikle, sürekli hareket eden bir makinenin neden imkansız olduğunu gösterir: Sürtünme için kaçınılmaz enerji kaybı nedeniyle, er ya da geç duracaktır.

Güç veya hız kazanır.

Mekanizmalar, yukarıda bahsedildiği gibi, gücü veya hızı artırmak için kullanılabilir. İdeal veya teorik kuvvet veya hız kazancı, sürtünme nedeniyle enerji kaybının olmadığı durumda mümkün olabilecek kuvvet veya hızdaki artış oranıdır. İdeal kazanç pratikte elde edilemez. Örneğin yürürlükte olan gerçek kazanç, mekanizmanın geliştirdiği kuvvetin (yük olarak adlandırılan) mekanizmaya uygulanan kuvvete (kuvvet olarak adlandırılan) oranına eşittir.

İlke: Bir cismin etrafından sıvı veya gaz akıyorsa, şekline bağlı olarak onu yukarı, aşağı veya yana doğru iter. Tabanın iki tarafı uçağın iniş yönüne paraleldir. Blok ile düzlem arasındaki sürtünme katsayısı μ'dir. Sürtünme katsayısı düzlemin eğiminden daha büyük olduğunda, sürtünme kuvveti uçağın iniş yönünde ağırlık bileşenine karşı koyacak kadar güçlü olduğundan, blok kaymaz. Ek olarak, uçağın normal tepkisi, ona normal ağırlık bileşenini telafi eder.

Bir blok bir parçacık olarak değil, bir sağlam, daha detaylı bir analize ihtiyaç vardır. Blok için denge koşulu iki yönlüdür: Uygulanan kuvvetlerin sonucunun yanı sıra uygulanan kuvvetlerin momentinin de iptal edilmesi. Kuvvetleri eklerken, gerçekte tek bir ağırlık yoktur, düzlemin tek bir normal tepkisi yoktur, tek bir sürtünme kuvveti yoktur, sonsuz sayıda vardır.

mekanik verimlilik.

katsayı faydalı eylem makine, çıkışındaki işin, girişindeki işe yüzde oranı olarak adlandırılır. Bir mekanizma için verimlilik, gerçek kazancın ideal olana oranına eşittir. Kol verimliliği çok yüksek olabilir - %90'a kadar veya daha fazla. Aynı zamanda, önemli sürtünme ve hareketli parçaların kütlesi nedeniyle zincirli vincin verimliliği genellikle %50'yi geçmez. Vida ile gövdesi arasındaki geniş temas alanı ve dolayısıyla yüksek sürtünme nedeniyle krikonun verimi sadece %25 olabilir. Bu, bir araba motoruyla yaklaşık olarak aynı verimliliktir. Santimetre. ARAÇ YOLCUSU.

Ağırlık için, her noktanın bir diferansiyel ağırlığı var. Yerçekimi ivmesi tüm noktalar için aynı olduğundan, toplam ağırlığın tüm ağırlıklarının sonucu olmak. Tepki kuvveti için, katı bir cisim ile bir düzlem arasındaki her temas noktasında belirli bir normal kuvvet ve belirli bir sürtünme kuvveti etki eder.

olarak gördüğümüz normal reaksiyon düzlem, aslında tüm normal kuvvetlerin sonucudur.

Aynı şekilde, saf sürtünme kuvveti de diferansiyel sürtünme kuvvetlerinin sonucudur. Bir blok rijit bir cisim olarak kabul edildiğinde, sadece kuvvetlerin toplamının sıfır olmasını sağlamak gerekli değildir. Ayrıca referans noktasına göre momentlerin toplamı olmalıdır.

Yağlama ve rulman kullanımından kaynaklanan sürtünmeyi azaltarak verimlilik belirli sınırlar içinde arttırılabilir.

BASİT MEKANİZMALAR

En basit mekanizmalar, neredeyse tüm karmaşık makine ve mekanizmalarda bulunabilir. Altı tane vardır: kaldıraç, blok, diferansiyel kapısı, eğik düzlem, kama ve vida. Bazı yetkililer, blok ve kapının kolun varyantları olduğunu ve kama ve vidanın eğik düzlemin varyantları olduğunu göstermek kolay olduğundan, aslında sadece iki basit mekanizmadan - bir kaldıraç ve bir eğik düzlem - hakkında konuşabileceğimizi savunuyorlar. .

Tepki kuvvetlerinin momenti, diferansiyel momentlerin sonucu olacaktır. Bloğun alt köşesini kılavuz olarak seçtik. Yerçekiminden kaynaklanan ivmeyi ortadan kaldırırken, çapraz ürünün sırasını korumak için bütünsel özen gösterilmesi gerektiğini unutmayın.

Tepki kuvvetlerinin momenti integral tarafından verilir. Fiziksel olarak konuşursak, reaksiyon kuvveti onun bir düzlemde dönmesini engelleyebilir, ancak dışa doğru dönmesini engelleyemez. Sonra momentlerin denge koşulu. Bunu bir denge denklemi içine almak. Grafiksel olarak bu koşul, düşey ağırlığın bloğun tabanının yüzeyine düşmesi gerektiği gerçeğine eşittir. Eğer ondan düşerse, blok devrilir.

Manivela.

Dayanma noktası adı verilen sabit bir nokta etrafında serbestçe dönebilen sert bir çubuktur. Bir kaldıracın bir örneği, bir levye, bir yarık çekiç, bir el arabası, bir süpürgedir.

Kollar üç çeşittir, farklı karşılıklı düzenleme yük, efor ve dayanak uygulama noktaları (Şekil 1). Kaldıraçtaki ideal kazanç, mesafenin oranına eşittir. D E kuvvet uygulama noktasından dayanak noktasına mesafeye DL yükün uygulama noktasından dayanak noktasına. Birinci türden bir kaldıraç için, mesafe D E genellikle daha fazla DL ve dolayısıyla ideal güç kazancı 1'den büyüktür. Tip II bir kaldıraç için ideal güç kazancı da birden fazladır. Üçüncü tür kaldıraca gelince, değer D E onun için daha az DL, ve bu nedenle, hızdaki kazanç birlikten daha büyüktür.

Sürtünme düşük olduğunda, blok eğimli bir şekilde aşağı doğru kayar. Bu durumda dinamik denklemler ilgili terimi içermelidir. Buradan bilinen sonucu alıyoruz. Blok hareket ettiğinden, bu ivme katı cisim üzerindeki herhangi bir nokta için de geçerlidir.

Başlangıçta hareketsiz durumda olan 5 kg'lık bir cisme 25 N'luk sabit bir kuvvet uygulanır. 10 saniye sonra ne kadar hızlı ulaşacak ve ne kadar yer kaplayacak? Vücut ağırlığınızı hesaplayın. Gövde, eğim derecelerinin eğimli bir düzleminin ideal olarak pürüzsüz bir yüzeyinde bulunur. Cismin aşağı kaymaması için vücuda hangi yatay ivmeyi vermeliyiz?

Engellemek.

Bu, bir ip veya zincir için çevresi etrafında bir oluk bulunan bir tekerlektir. Kaldırma cihazlarında bloklar kullanılmaktadır. Taşıma kapasitesini artırmak için tasarlanmış blok ve kablo sistemine zincirli vinç denir. Tek bir blok, sabit bir akslı (tesviyeli) veya hareketli olabilir (Şekil 2). Sabit dingili olan bir blok, dingili üzerinde bir dayanak noktası bulunan bir Sınıf I kaldıraç görevi görür. Kuvvet kolu, yük koluna (blok yarıçapı) eşit olduğundan, güç ve hızda ideal kazanç 1'dir. kuvvet. Yük kolu (blok yarıçapı), kuvvet kolunun (blok çapı) yarısıdır. Bu nedenle, hareketli bir blok için ideal güç kazancı 2'dir.

2,8 m yüksekliğindeki asansör kabininin içinde 75 kg'lık bir kişi bulunmaktadır. Asansör aynı ivme ile inerken de bu kuvveti hesaplayınız. Yani, asansör sabit ivme ile yükselir veya düşerse. Asansör yerden 18m yüksekteyken tavan lambalarından biri devre dışı kalıyor.

Bir makaradan sürtünmesiz geçen bir halatın uçlarına sırasıyla 8 ve 12 kg'lık iki cisim yerleştirilmiştir. diyagram çiz aktif kuvvetler. Serbest bırakılan sistemin ivmesini hesaplayın. Halat ne kadar gerginlik tutar? İlk anda aynı yükseklikte olduklarını varsayarak, her iki cismin de 6 m'yi eşitlemesi için geçen süreyi hesaplayın.

Dengeleme ve hareket eden bloklar, güç kazancını artırmak için farklı şekillerde birleştirilebilir. Bir klipte iki, üç veya daha fazla bloklar ve kablonun ucu sabit veya hareketli bir klipse takılabilir.

Diferansiyel kapısı.

Bunlar özünde birbirine bağlı ve aynı eksen etrafında dönen iki tekerlektir (Şekil 3), örneğin kulplu bir kuyu kapısı.

Bir halatın iki ucuna takılmış, kütlesi de ihmal edilebilecek, sürtünmesiz küçük bir makaradan geçen aşağılık bir kütle, her biri 10 kg'lık iki özdeş blok asıyor. İki bloktan birinin 2 saniyede 2,40 m'lik bir mesafeye inmesini istiyorsak, durgunluktan başlayarak, kg olarak ifade edilen hangi g-kuvveti eklenir?

Dikey olarak asılı duran biri 7 kg ve biri 8 kg olan iki dambıl, boğazı tamamen düz olan sabit bir makaradan geçen hafif ve uzamaz bir halatla birbirine bağlanır. Eğer makara serbest kalırsa ve pulların aynı yükseklikte olduğunu varsayarsak, 3 saniye sonra birbirlerini ne kadar uzakta bulacaklar? Halatın gerginliği ne olacak?

Konuyla ilgili özet:

Eğik düzlem



Plan:

    giriiş
  • 1 Eğik Düzlem Örnekleri
  • 2 Geçmiş
  • 3 Eğik Düzlem Formülleri
  • 4 Kritik açı

giriiş

Eğik düzlem yatay bir yüzeye düz ve/veya sıfırdan farklı bir açıda ayarlanmış düz bir yüzeydir. Eğimli bir düzlem, yükün kaldırılması gereken mesafeden daha büyük bir mesafede nispeten küçük bir kuvvet uygulayarak önemli direncin üstesinden gelmeyi mümkün kılar.

Kütlesi ihmal edilebilir küçük, sürtünmesiz bir makaradan geçen hafif ve esnek bir ipin uçlarında, her biri 200 g kütleye sahip A ve B olmak üzere iki blok asılıdır. A bloğuna, 3 saniye sonra kaldırılan 80 g'lık bir aşırı yük yerleştirilir. Aşırı yük kaldırıldıktan sonraki ilk saniye boyunca her bloğun kat ettiği alanı bulun.

Bölme için eğik düzlemler

Aşırı yük kaldırıldıktan önce ve sonra kablo gerilimini hesaplayın. 6 m uzunluğunda ve ihmal edilebilir kütleye sahip tamamen pürüzsüz bir kasnak boğazından geçen bir ipin uçlarından, başlangıçta aynı yükseklikte olan, her biri 10 kg kütleli iki A ve B bloğu asın. Blok A'da 2 kg aşırı yük var.

Eğik düzlem, yaygın olarak bilinen basit mekanizmalardan biridir.


1. Eğik düzlem örnekleri

Eğik düzlemlere örnekler:

  • rampalar ve merdivenler;
  • araçlar: keski, balta, çekiç, pulluk, kama ve benzeri;

Eğik bir düzlemin en kanonik örneği, eğimli yüzey, örneğin, yükseklik farkı olan bir köprüye giriş.

Bloklardan birinin kat ettiği mesafeye bağlı olarak serbest bırakılan sistem ivmesi. Sürtünmesiz yatay bir yüzeyde iki bloğumuz var: A ve B, her biri 2 kg kütleli, bir iple birbirine bağlı. A bloğu 10 N'luk bir kuvvetle çizilirse, ara kablonun her iki ucundaki gerilimi hesaplayın.

Dünyanın referans sistemi olarak alınan A gövdesinin doğrusal hızı. Koninin yüzeyinin vücuda reaksiyonu. Gövde üzerindeki tepki kuvvetini azaltmak için koninin dönmesi gereken açısal hız. Bisikletin düzlemini devrilmeden pist zeminine tamamen dik tutmak istiyorsa, bisikletçinin gerçekleştirmesi gereken açısal hızı hesaplayın. Yolun tepesindeki parçacığın hızının parçacığın hızından küçük olduğunu gösteriniz.

2. Tarih

Rampalar veya eğik düzlemler, erken dönem taş yapıların, yolların ve su kemerlerinin yapımında yaygın olarak kullanılmıştır. Ayrıca askeri tahkimatlara yapılan saldırı sırasında da kullanıldılar.

Eğik düzlemlerle yapılan deneyler, ortaçağ fizikçilerinin (Galileo Galilei gibi) yerçekimi, kütle, ivme vb. ile ilgili doğa yasalarını incelemelerine yardımcı oldu.

İpin her iki noktasındaki gerilimini hesaplayın. Aynı zamanda iplik, koninin yüzeyini tanımlar. Halatın düşey ile oluşturduğu açıyı ve yaşadığı gerilimi belirleyin. Yatay olarak yerleştirilmiş dairesel bir platform, saniyede iki devir frekansında döner. dikey eksen merkezinden geçiyor. Üzerine ahşap bir nesne yerleştiriyoruz, böylece gövde ile platform arasındaki statik sürtünme katsayısı 0 olacak. Gövdeyi platformla birlikte fırlatılmadan dönecek şekilde yerleştirmemiz gereken dönme eksenine olan maksimum mesafeyi bulun. dışarıda.

Eğik düzlemlerin ve bunların kullanımlarının derinlemesine anlaşılması, kuvvetler gibi vektör niceliklerinin matematik kullanılarak nasıl başarılı bir şekilde analiz edilip kontrol edilebileceğinin anlaşılmasına yol açmıştır. Süperpozisyon ve ayrışma kavramı birçok alanda çok önemlidir. modern bilim, mühendislik ve teknoloji.


3. Eğik düzlem için formüller

burada μ cismin yüzeydeki sürtünme katsayısıdır, α düzlemin eğim açısıdır.

Birçok şehrin eğlence parklarında, sürücülerin "ölüm borusunda" çalıştığını sık sık görebilirsiniz. Motosiklet tekerlekleri ile duvar arasındaki sürtünme katsayısının 0 olduğunu bilerek, sürücünün düşmemesi için ulaşması gereken minimum hızı hesaplayın. Sistemin ivmesini ve her bloğun bloğa uyguladığı kuvveti hesaplayın. başka. Her iki blok da pürüzsüz bir yüzeyde ise.

A ve B blokları ile yüzey arasındaki dinamik sürtünme katsayıları sırasıyla 0, 1 ve 0 ise, sistemin ivmesi ve ipteki gerilme nedir? Sürtünme katsayısı blok ile düzlem arasındaysa bu sonuçlar nasıl değişir? 100g'lık bir blok, 100g'lık baş üstü asılı telin gövdesinin hareketi sayesinde, seti yatay bir yüzey üzerinde sabit bir hızla çeken 900g'lik bir diğerinin üzerinde durmaktadır.

Sınırlayıcı durum, düzlemin eğim açısının 90 o dereceye eşit olduğu, yani gövdenin duvar boyunca kayarak düşmesidir. Bu durumda: α = g yani sürtünme kuvveti cismi hiçbir şekilde etkilemez, serbest düşüş. Bir diğer sınırlayıcı durum, düzlemin eğim açısının sıfıra eşit olduğu durumdur, yani. uçak yere paraleldir; bu durumda vücut uygulama yapılmadan hareket edemez. dış güç. Tanımdan sonra, her iki durumda da düzlemin artık eğimli olmayacağına dikkat edilmelidir - eğim açısı 90 o veya 0 o olmamalıdır.

100g'lık ilk blok 900g'dan ayrılarak asılı bloğa takıldığında sistem belirli bir ivme kazanır. Bu ivmenin değerini hesaplayın. İki ipin gerilimi nedir? Şekil sisteminde blok ile yüzey arasındaki dinamik sürtünme katsayısının 0.25 olduğunu bilerek hesaplayın.

15 kg ve 20 kg'lık bloklar ile masa yüzeyi arasındaki dinamik sürtünme katsayısının 0.25 olduğu şekil sisteminde hesaplanması önerilmektedir. Hareket ivmesi. Üç telin gerginliği. Yataydan 30° eğik bir düzlemde, küçük bir sürtünmesiz makaradan geçen bir halatla dikey olarak asılı duran 25 kg'lık ikinci bir bloğa bağlanan 30 kg'lık bir gövde vardır. Sistemin hareket ettiği ivmeyi ve ipteki gerilimi hesaplayın.


4. Kritik açı

Vücudun hareket tipi kritik açıya bağlıdır. Düzlemin eğim açısı kritik açıdan küçükse cisim hareketsizdir, düzlemin eğim açısı kritik açıya eşitse durur veya düzgün hareket eder ve düzlemin eğim açısının kritik açıya eşit olması şartıyla düzgün ivme ile hareket eder. düzlemin eğimi kritik açıdan daha büyüktür.

Şuna dikkat çekilebilir.


Bu özet, Rus Wikipedia'daki bir makaleye dayanmaktadır. Senkronizasyon 13/07/11 00:33:21 tarihinde tamamlandı
Benzer özetler: