Svirtis yra standus korpusas, kuris gali suktis aplink fiksuotą tašką.

Fiksuotas taškas vadinamas atramos tašku.

Gerai žinomas svirties pavyzdys – sūpynės (25.1 pav.).

Kai du žmonės ant sūpynių balansuoja vienas kitą? Pradėkime nuo pastebėjimų. Žinoma, pastebėjote, kad du žmonės ant sūpynių balansuoja vienas kitą, jei jų svoris yra maždaug vienodas ir yra maždaug vienodu atstumu nuo atramos taško (25.1 pav., a).

Ryžiai. 25.1. Sūpynių pusiausvyros sąlyga: a - vienodo svorio žmonės balansuoja vienas kitą, kai sėdi vienodais atstumais nuo atramos taško; b - skirtingo svorio žmonės balansuoja vienas kitą, kai sunkesnis sėdi arčiau atramos taško

Jei šie du labai skiriasi svoriu, jie vienas kitą subalansuoja tik su sąlyga, kad sunkesnis sėdės daug arčiau atramos taško (25.1 pav., b).

Dabar pereikime nuo stebėjimų prie eksperimentų: eksperimentiškai suraskime svirties pusiausvyros sąlygas.

Įdėkime patirtį

Patirtis rodo, kad vienodo svorio apkrovos subalansuoja svirtį, jei jos pakabinamos vienodu atstumu nuo atramos taško (25.2 pav., a).

Jei kroviniai turi skirtingą svorį, tai svirtis yra pusiausvyroje, kai sunkesnė apkrova tiek kartų arčiau atramos taško, kiek kartų jos svoris yra didesnis už lengvo krovinio svorį (25.2 pav., b, c).

Ryžiai. 25.2. Eksperimentai ieškant svirties pusiausvyros būklės

Svirties pusiausvyros būklė. Atstumas nuo atramos taško iki tiesės, išilgai kurios veikia jėga, vadinamas šios jėgos pečiu. F 1 ir F 2 žymime jėgas, veikiančias svirtį iš apkrovų pusės (žr. diagramas 25.2 pav. dešinėje). Šių jėgų pečius pažymėkime atitinkamai l 1 ir l 2 . Mūsų eksperimentai parodė, kad svirtis yra pusiausvyroje, jei jėgos F 1 ir F 2, veikiančios svirtį, linkusios ją sukti priešingomis kryptimis, o jėgų moduliai yra atvirkščiai proporcingi šių jėgų pečiams:

F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1.

Šią svirties pusiausvyros sąlygą eksperimentiškai nustatė Archimedas III amžiuje prieš Kristų. e.

Išstudijuoti svirties pusiausvyros būklę galite pagal laboratorinio darbo Nr.11 patirtį.

Svirtis yra standus korpusas, kuris gali suktis aplink fiksuotą tašką. Fiksuotas taškas vadinamas atramos taškas. Atstumas nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos vadinamas pečiųši stiprybė.

Svirties pusiausvyros būklė: svirtis yra pusiausvyroje, jei ją veikia jėgos F1 ir F2 linkę jį sukti priešingomis kryptimis, o jėgų moduliai yra atvirkščiai proporcingi šių jėgų pečiams: F1/F2 = l 2 / l 1Šią taisyklę nustatė Archimedas. Pasak legendos, jis sušuko: Duok man atramą ir aš pakelsiu žemę .

Dėl svirties, "auksinė mechanikos taisyklė". (jei galima nepaisyti trinties ir svirties masės).

Paveikus tam tikrą jėgą ilgą svirtį, kitu svirties galu galima pakelti krovinį, kurio svoris gerokai viršija šią jėgą. Tai reiškia, kad naudodamiesi svertu galite padidinti jėgą. Naudojant svertą, jėgos padidėjimą būtinai lydi toks pat praradimas.

Galios akimirka. momento taisyklė

Jėgos modulio ir jos peties sandauga vadinama jėgos momentas.M = Fl , kur M yra jėgos momentas, F yra jėga, l yra jėgos iškyša.

momento taisyklė: svirtis yra pusiausvyroje, jei jėgų, siekiančių pasukti svirtį viena kryptimi, momentų suma yra lygi jėgų, siekiančių ją pasukti priešinga kryptimi, momentų sumai. Ši taisyklė galioja bet kuriam standžiam kūnui, kuris gali suktis aplink fiksuotą ašį.

Jėgos momentas apibūdina jėgos sukimąsi. Šis veiksmas priklauso ir nuo jėgos, ir nuo jos peties. Štai kodėl, pavyzdžiui, norėdami atidaryti duris, jie stengiasi taikyti jėgą kuo toliau nuo sukimosi ašies. Nedidelės jėgos pagalba sukuriamas reikšmingas momentas ir durys atsidaro. Paspaudus šalia vyrių jį atidaryti daug sunkiau. Dėl tos pačios priežasties veržlę lengviau atsukti ilgesniu veržliarakčiu, varžtą atsukti atsuktuvu platesne rankena ir pan.

Jėgos momento SI vienetas yra niutonmetras (1 N*m). Tai 1 N jėgos momentas, kurio petys yra 1 m.

Skyriai: Fizika

Pamokos tipas: mokymosi pamoka

Pamokos tikslai:

• Švietimas:
  • išmanyti paprastų mechanizmų panaudojimą gamtoje ir technikoje;
  • formuoti informacijos šaltinių analizės įgūdžius;
  • eksperimentiškai nustatyti svirties pusiausvyros taisyklę;
  • formuoti mokinių gebėjimą atlikti eksperimentus (eksperimentus) ir iš jų daryti išvadas.
• Kuriama:
  • ugdyti gebėjimą stebėti, analizuoti, lyginti, apibendrinti, klasifikuoti, sudaryti diagramas, formuluoti išvadas apie studijuojamą medžiagą;
  • ugdyti pažintinį susidomėjimą, mąstymo ir intelekto savarankiškumą;
  • plėtoti kompetentingą žodinę kalbą;
  • ugdyti praktinius įgūdžius.
• Švietimas:
  • dorinis ugdymas: meilė gamtai, draugiškos savitarpio pagalbos jausmas, grupinio darbo etika;
  • kultūros ugdymas organizuojant švietėjišką darbą.

Pagrindinės sąvokos:

• mechanizmai
• svirties rankena
• jėgos petys
• blokas
• vartai
• pasvirusi plokštuma
• pleištas
• varžtas

Įranga: kompiuteris, pristatymas, dalomoji medžiaga (darbo kortelės), svirtis ant trikojo, svorių komplektas, laboratorinis komplektas tema "Mechanika, paprasti mechanizmai".

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

I. Organizacinis etapas

1. Pasisveikinimas.
2. Pravaikštų nustatymas.
3. Mokinių pasirengimo pamokai tikrinimas.
4. Klasės pasirengimo pamokai tikrinimas.
5. Dėmesio organizavimas .

II. Namų darbų patikrinimo žingsnis

1. Atskleidžiant faktą, kad namų darbus atliko visa klasė.
2. Užduočių vizualinis patikrinimas darbo knygelėje.
3. Atskirų studentų užduoties neįvykdymo priežasčių išsiaiškinimas.
4. Klausimai apie namų darbus.

III. Mokinių rengimo aktyviam ir sąmoningam naujos medžiagos įsisavinimui etapas

„Galėčiau pasukti Žemę svirtimi, tik suteik man atramos tašką“

Archimedas

Atspėk mįsles:

1. Du žiedai, du galai ir gvazdikai viduryje. ( Žirklės)

2. Dvi seserys drebėjo – jos ieškojo tiesos, o kai ją pasiekė, sustojo. ( Svarstyklės)

3. Lankai, lankai – grįš namo – išsitiesk. ( Ax)

4. Koks stebuklas milžinas?
Ištiesia ranką į debesis
Dirba darbus:
Padeda statyti namą. ( Kranas)

- Dar kartą atidžiai peržiūrėkite atsakymus ir pavadinkite juos vienu žodžiu. „Įrankis, mašina“ graikiškai reiškia „mechanizmai“.

Mechanizmas- iš graikų kalbos žodžio "????v?" - įrankis, pastatas.
Mašina- iš lotyniško žodžio " mašina" – pastatas.

– Pasirodo, paprasta lazda yra paprasčiausias mechanizmas. Kas žino, kaip tai vadinasi?
- Suformuluokime pamokos temą kartu: ....
– Atsiverskite sąsiuvinius, užsirašykite pamokos datą ir temą: „Paprasti mechanizmai. Svirties pusiausvyros sąlygos.
- Kokį tikslą turėtume išsikelti su jumis šiandien pamokoje ...

IV. Naujų žinių įsisavinimo etapas

„Galėčiau pasukti Žemę svirtimi, tik suteik man atramos tašką“ – šiuos žodžius, kurie yra mūsų pamokos epigrafas, Archimedas pasakė daugiau nei prieš 2000 metų. Ir žmonės juos vis dar prisimena ir perduoda iš lūpų į lūpas. Kodėl? Ar Archimedas buvo teisus?

– Svertus žmonės pradėjo naudoti senovėje.
Kaip manai, kam jie skirti?
– Žinoma, kad būtų lengviau dirbti.
– Pirmasis svirtimi pasinaudojo mūsų tolimas priešistorinis protėvis, lazda judinęs sunkius akmenis, ieškodamas valgomų šaknų ar po šaknimis pasislėpusių mažų gyvūnų. Taip, taip, nes paprasta lazda, turinti atramos tašką, aplink kurią ją galima apsukti, yra tikroji svirtis.
Yra daug įrodymų, kad senovės šalyse – Babilone, Egipte, Graikijoje – statybininkai plačiai naudojo svertus keldami ir gabendami statulas, kolonas ir didžiulius akmenis. Tuo metu jie dar nežinojo apie svirties dėsnį, bet jau gerai žinojo, kad svirtis gabiose rankose sunkų krovinį paverčia lengvu.
Svirties rankena- yra neatsiejama beveik kiekvienos šiuolaikinės mašinos, staklių, mechanizmo dalis. Ekskavatorius kasa griovį – jo geležinė „ranka“ su kaušu atlieka svirties funkciją. Vairuotojas keičia automobilio greitį pavarų perjungimo svirtimi. Vaistininkas pudras pakabina ant itin tikslių vaistinės svarstyklių, pagrindinė šių svarstyklių dalis – svirtis.
Kasant lysves sode, kastuvas mūsų rankose taip pat tampa svirtimi. Visų rūšių svirties, rankenos ir vartai yra svirtys.

– Susipažinkime su paprastais mechanizmais.

Klasė suskirstyta į šešias eksperimentines grupes:

1-asis tiria pasvirusią plokštumą.
2-asis apžiūri svirtį.
3-as studijuoja bloką.
4-asis apžiūri vartus.
5-asis apžiūri pleištą.
6-asis apžiūri varžtą.

Darbai atliekami pagal darbo kortelėje kiekvienai grupei pasiūlytą aprašymą. ( 1 priedėlis )

Remdamiesi mokinių atsakymais sudarome diagramą. ( 2 priedas )

– Su kokiais mechanizmais susipažinote...
Kam skirtos paprastos mašinos? …

Svirties rankena- standus korpusas, galintis suktis aplink fiksuotą atramą. Praktiškai svirties vaidmenį gali atlikti lazda, lenta, laužtuvas ir kt.
Svirtis turi atramos tašką ir petį. Pečių- tai trumpiausias atstumas nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos (t. y. statmenas, nukritęs nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos).
Paprastai jėgas, veikiančias svirtį, galima laikyti kūnų svoriu. Vieną iš jėgų vadinsime pasipriešinimo jėga, kitą – varomąja jėga.
Nuotraukoje ( 4 priedas ) matote vienodos rankos svirtį, kuri naudojama jėgoms subalansuoti. Tokio svirties taikymo pavyzdys yra svarstyklės. Kaip manote, kas atsitiks, jei viena iš jėgų padvigubės?
Tai va, svarstyklės išeis iš pusiausvyros (rodau ant įprastų svarstyklių).
Ar manote, kad yra būdas subalansuoti didesnę galią su mažesne?

Vaikinai, siūlau jums per mini eksperimentas išveskite svirties pusiausvyros sąlygą.

Eksperimentuokite

Ant stalų yra laboratorinės svirtys. Kartu su jumis išsiaiškinkime, kada svirtis bus pusiausvyroje.
Norėdami tai padaryti, pakabinkite vieną krovinį ant kablio dešinėje pusėje 15 cm atstumu nuo ašies.

• Subalansuokite svirtį vienu svoriu. Išmatuokite kairįjį petį.
• Subalansuokite svirtį, bet su dviem svarmenimis. Išmatuokite kairįjį petį.
• Subalansuokite svirtį, bet su trimis svarmenimis. Išmatuokite kairįjį petį.
• Subalansuokite svirtį, bet su keturiais svoriais. Išmatuokite kairįjį petį.

– Kokias išvadas galima padaryti:

• Kur daugiau jėgos, ten mažiau svertų.
• Kiek kartų padidėjo jėga, kiek kartų sumažėjo petys,

– Suformuluokime svirties pusiausvyros taisyklė:

Svirtis yra pusiausvyroje, kai ją veikiančios jėgos yra atvirkščiai proporcingos šių jėgų pečiams.

- O dabar pabandykite užrašyti šią taisyklę matematiškai, tai yra, formulę:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1

Svirties pusiausvyros taisyklę nustatė Archimedas.
Iš šios taisyklės išplaukia kad mažesnė jėga gali būti subalansuota didesnės jėgos svertu.

Atsipalaidavimas: Užmerkite akis ir uždenkite jas delnais. Įsivaizduokite balto popieriaus lapą ir pabandykite mintyse užrašyti ant jo savo vardą ir pavardę. Įrašo pabaigoje padėkite tašką. Dabar pamirškite raides ir prisiminkite tik tašką. Jums turėtų atrodyti, kad jis lėtai, švelniai juda iš vienos pusės į kitą. Jūs atsipalaidavote... nuimkite delnus, atmerkite akis, mes grįžtame į realų pasaulį kupini jėgų ir energijos.

V. Naujų žinių įtvirtinimo etapas

1. Tęskite frazę ...

• Svirtis yra... standus korpusas, galintis suktis aplink fiksuotą atramą
• Svirtis yra pusiausvyroje, jei... jį veikiančios jėgos yra atvirkščiai proporcingos šių jėgų pečiams.
• Jėgos ranka yra... trumpiausias atstumas nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos (t. y. statmenas nukritęs nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos).
• Jėga matuojama...
• Svertas matuojamas...
• Paprastos mašinos yra... svirtis ir jos atmainos: - pleištas, varžtas; nuožulni plokštuma ir jos atmainos: pleištas, sraigtas.
• Reikalingi paprasti mechanizmai... siekdamas įgyti jėgų

2. Užpildykite lentelę (savarankiškai):

Raskite paprastus įrenginius mechanizmus

SAVITAS KONTROLĖ

Perkelkite įvertinimą po tarpusavio peržiūros į savęs vertinimo lentelę.

Ar Archimedas buvo teisus?

Archimedas buvo tikras, kad nėra tokio didelio krūvio, kurio žmogus nepakeltų – tereikia pasinaudoti svirtimi.
Ir vis dėlto Archimedas perdėjo žmogaus galimybes. Jei Archimedas žinotų, kokia milžiniška yra Žemės masė, tikriausiai būtų susilaikęs nuo legendos jam priskiriamo šūksnio: „Duok man atramos tašką, ir aš pakelsiu Žemę!“. Juk norint pajudinti žemę tik 1 cm, Archimedo ranka turėtų nukeliauti 10 18 km atstumą. Pasirodo, norint pajudinti Žemę milimetru, ilgoji svirties ranka turi būti didesnė už trumpąją 100 000 000 000 trilijonų. kartą! Šio peties galas būtų nukeliavęs 1 000 000 trln. kilometrų (apytiksliai). O tokia kelionė žmogui užtruktų daugybę milijonų metų!.. Bet tai jau kitos pamokos tema.

VI. Informacijos mokiniams apie namų darbus etapas, nurodymai kaip juos atlikti

1. Apibendrinimas: kokių naujų dalykų išmokta pamokoje, kaip dirbo klasė, kuris iš mokinių dirbo ypač stropiai (pažymiai).

2. Namų darbai

Visiems: § 55-56
Norintiems: pasidarykite kryžiažodį tema „Paprasti mechanizmai mano namuose“
Individualiai: ruoškite žinutes ar pristatymą „Svertas laukinėje gamtoje“, „Mūsų rankų stiprybė“.

- Pamoka baigta! Iki pasimatymo, viso ko geriausio tau!

Ar žinai, kas yra blokas? Tai toks apvalus įtaisas su kabliu, kurio pagalba statybvietėse jie kelia krovinius į aukštį.

Atrodo kaip svirtis? Vargu ar. Tačiau blokas taip pat yra paprastas mechanizmas. Be to, galime kalbėti apie svirties pusiausvyros dėsnio pritaikymą blokui. Kaip tai įmanoma? Išsiaiškinkime.

Pusiausvyros dėsnio taikymas

Blokas – tai įtaisas, susidedantis iš rato su grioveliu, per kurį pravedamas trosas, virvė ar grandinė, taip pat prie rato ašies pritvirtintas laikiklis su kabliuku. Blokas gali būti fiksuotas arba kilnojamas. Fiksuotas blokas turi fiksuotą ašį, jis nejuda, kai krovinys pakeliamas ar nuleidžiamas. Nejudantis blokas padeda keisti jėgos kryptį. Užmetę virvę per tokį bloką, pakabintą viršuje, galime pakelti krovinį į viršų, patys būdami apačioje. Tačiau fiksuoto bloko naudojimas nesuteikia mums stiprybės. Trinkelę galime įsivaizduoti kaip svirtį, besisukančią aplink fiksuotą atramą – bloko ašį. Tada bloko spindulys bus lygus pečiams, taikomiems abiejose jėgų pusėse - mūsų lyno traukos jėgai su apkrova vienoje pusėje ir apkrovos sunkumui iš kitos. Pečiai bus lygūs, jėgų nepriaugs.

Su judančiu bloku situacija yra kitokia. Kilnojamasis blokas juda kartu su kroviniu, tarsi gulėtų ant virvės. Tokiu atveju atramos taškas kiekvienu laiko momentu bus bloko sąlyčio su lynu taške vienoje pusėje, apkrova bus taikoma bloko centrui, kur jis pritvirtintas prie ašies, ir traukos jėga bus taikoma sąlyčio su lynu taške kitoje bloko pusėje. Tai yra, kūno svorio petys bus bloko spindulys, o mūsų traukos jėgos petys bus skersmuo. Skersmuo, kaip žinote, yra du kartus didesnis už spindulį, svirties ilgis skiriasi du kartus, o jėgos padidėjimas naudojant kilnojamąjį bloką yra du. Praktikoje naudojamas fiksuoto bloko ir kilnojamojo bloko derinys. Nejudantis blokas, pritvirtintas viršuje, nesuteikia jėgų, tačiau padeda pakelti krovinį stovint apačioje. O judantis blokas, judantis kartu su kroviniu, padvigubina taikomą jėgą, padėdamas pakelti didelius krovinius į aukštį.

Auksinė mechanikos taisyklė

Kyla klausimas: ar naudojami įrenginiai duoda naudos? Darbas yra nuvažiuoto atstumo, padaugintos iš veikiančios jėgos, sandauga. Apsvarstykite svirtį su rankomis, kurių rankos ilgis skiriasi du kartus. Šis svertas suteiks jėgų dvigubai, tačiau dvigubai didesnis svertas nukeliaus dvigubai toliau. Tai yra, nepaisant stiprybės padidėjimo, atliktas darbas bus toks pat. Tai yra darbo lygybė naudojant paprastus mechanizmus: kiek kartų priaugame jėgų, tiek kartų prarandame atstumą. Ši taisyklė vadinama auksine mechanikos taisykle., ir tai taikoma absoliučiai visiems paprastiems mechanizmams. Todėl paprasti mechanizmai palengvina žmogaus darbą, bet nesumažina jo atliekamo darbo. Jie tiesiog padeda vienos rūšies pastangas paversti kitomis, patogesnėmis konkrečioje situacijoje.