Правило рычага лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.
Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы – это рычаг (рис. 155), ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы; противодействующей силой F2 - сопротивление того материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки, так как для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. Ножницы для резки листового металла (рис. 156), имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила, сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения в кусачках (рис. 157), предназначенных для перекусывания проволоки.
Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пишущей машинки и пианино - все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.
Примеры применения рычагов вы можете найти в своей школьной мастерской. Это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т, д.
На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис. 158). Учебные весы, изображенные на рисунке 43 (с. 39), действуют как равноплечий рычаг . В десятичных весах (рис. 158, 4) плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу Гирь на 10.
Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов, автомобилей и повозок также основано на законах рычага.
Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц , в строении растений. Типичный рычаг - ствол дерева и его продолжение - корень.
На рисунке 159, в изображены кости предплечья.
Точка опоры находится в локтевом суставе. Действующая сила F-сила мышц, сгибающих предплечье, сила сопротивления R - сила тяжести поддерживаемого кистью руки груза. Сила F приложена ближе к точке опоры, чем сила R (см. рис. 159, в). Следовательно, F>R, т. е. рычаг дает проигрыш в силе и выигрыш в пути.
Вопросы.
Упражнения.
Задания.
Рассмотрите устройство плоскогубцев (или кусачек, щипцов для сахара, ножниц для жести). Найдите у них ось вращения, плечо силы сопротивления и плечо действующей силы. Подсчитайте, какой выигрыш в силе может дать данный инструмент.
Осмотрите у себя дома бытовые машины и инструменты: мясорубку, швейную машину, нож для открывания консервов, щипцы и др. Укажите в этих механизмах точку опоры, точки приложения сил, плечи.
Подготовьте доклад на тему «Рычаги в организмах человека, животных и насекомых».
Рычаги широко распространены в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг. То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни - самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример - рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага - та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.
 |
Рычаги можно встретить на стройке: экскаватор, подъемный кран, тачка, лом.
Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, кусачки, ножницы для резки металла, лопата.
Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино - все это примеры рычагов. Весы - тоже пример рычага.
Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Мы вправе без преувеличения сказать, что каждый человек го-раздо сильнее самого себя, т. е. что наши мускулы развивают си-лу, значительно большую той, ко-торая проявляется в наших дей-ствиях.
Целесообразно ли такое устрой-ство? На первый взгляд как будто нет,— мы видим здесь потерю си-лы, ничем не вознаграждаемую. Од-нако вспомним старинное «золотое правило» механики: что теряется в силе, выигрывается в перемеще-нии . Тут и происходит выигрыш в скорости: наши руки движутся в 8 раз быстрее, чем упра-вляющие ими мышцы. Тот способ прикрепления мускулов, который мы видим у животных, обеспечивает конечностям проворство движений, более важное в борьбе за существо-вание, нежели сила. Мы были бы крайне медлительными существами, если бы наши руки и ноги не были устроены по этому принципу.
Рычаги в природе, технике и быту.
Дайте мне точку опоры, и я переверну земной шар!
Архимед.
Цели урока.
Образовательные.
1. Сформировать умения применять полученные знания для объяснения действий простых механизмов.
2. Углубить знания о применении рычагов в технике, быту и природе
3. Ввести понятие о блоке, его видах.
Развивающие.
1. Развитие познавательных интересов, коммуникативных качеств.
2. Развитие технического мышления.
3. Развитие умений и навыков самостоятельной работы.
Воспитательные.
1. Воспитывать ответственность, дисциплинированность, добросовестное отношение к выполняемой работе.
2. Прививать навыки сотрудничества, умения работать в коллективе.
Тип занятия :комбинированный (усвоение знаний на основе имеющихся )
Методы обучения : практические, наглядные, исследовательские, поисковые.
Межпредметные связи : математика, биология, техника.
Оснащение: презентация, ножницы, кусачки, клещи. Инструкции к практической работе.
Ход урока:
1. Орг. момент.(вступительное слово)
2 . Повторение изученного ранее. (ребусы)
3 . Изучение новой темы
Ученик 1. Рычаги в технике
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.
Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.
Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.
Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.
Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Задача по слайду.
Ученик 2 . Рычаг в быту.
Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.
То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.
При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например, при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
Ученик 3 . Тело человека как рычаг
К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.
Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.
Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).
Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.
Средне -статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.
Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.
Ученик 4 . Растения. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений. Например, тычинки цветка шалфея представляют собой своеобразные рычаги. От оси тычинок отходят два плеча: длинное и короткое. На конце длинного изогнутого, как коромысло плеча, висит пыльцевой мешочек, а короткое плечо сплющено. Оно закрывает вход в глубину цветка, где находится нектар. Шмель, пытаясь дотянуться до нектара, обязательно задевает короткое плечо. При этом длинное плечо опускается, осыпая спинку шмеля пыльцой. А шмель летит дальше, касается рыльца пестика нового цветка и опыляет его.
Ученик 5. Вывод . Ещё до нашей эры люди начали применять рычаги в строительном деле, например, при постройке пирамид в Египте. Рычаг позволяет получить выигрыш в силе, однако, «даром» ли дается такой выигрыш? При пользовании рычагом более длинный его конец проходит больший путь. Таким образом, получив выигрыш в силе, мы получаем проигрыш в расстоянии. Это значит, поднимая маленькой силой груз большого веса, мы вынуждены совершать большее перемещение
4. Физпауза. Загадки.
Практическая работа .
Цель: проанализировать информацию о применении рычагов в быту.
Задание для группы 1.
Определить силу давления ножниц на лист бумаги, используя ножницы, динамометр. Инструкция по выполнению задания прилагается.
Заполнить таблицу.
Прикладываемая силаF1,Н
Плечо l1, см
Плечо
l2, см
Сила давления ножниц,
F2, Н
Правило равновесия
F1 = l2
F2 l1
Момент сил
М 1= М2
Выигрыш в силе:
Вывод:
ИНСТРУКЦИЯ.
1. Возьмите ножницы.
2. С помощью линейки измерьте расстояние l1, см от центра ножниц (гвоздика) до центра колец ножниц. Результат запишите в таблицу.
3. Возьмите лист бумаги, сделайте надрез и с помощью линейки измерьте расстояние от центра ножниц (гвоздя) до листа бумаги (см. рисунок). Полученный результат l2, см запишите в таблицу.
4. Возьмите динамометр. Ножницы с листом бумаги привести в рабочее положение (см. рисунок), зацепите крючком динамометра за кольцо ножниц и тянуть, пока ножницы не разрежут лист бумаги. И в этот момент зафиксировать показания динамометра, F1 Данные записать в таблицу.
5. Используя формулу для правила равновесия рычага, вычислить силу давления ножниц F2на лист бумаги.
6. Проверить, соблюдется ли правило равновесия рычага и правило моментов Результаты занести в таблицу.
Практическая работа.
Цель: проанализировать информацию о применении рычагов в природе
Задание для группы 2.
Вычислить силу мышц своей руки при подъеме груза и его
фиксации. Инструкция по выполнению задания прилагается .
Заполнить таблицу.
Сила давления груза,F 2, Н
Плечо l 2 , см
Плечо
l 1 , см
Сила мышц руки
F 1, Н
Правило равновесия
F 1 = l 2
F 2 l 1
Момент сил
М 1 = М 2
Выигрыш в силе:
Вывод:
ИНСТРУКЦИЯ.
1. Возьмите набор грузов в руку.
2. С помощью линейки измерьте расстояние l2, см от оси вращения руки (локтя) до места фиксации груза. Результат запишите в таблицу.
3. Вычислите силу давления груза F2, зная, что в наборе 3 груза, а сила давления одного груза 1 Н. Данные запишите в таблицу.
4. С помощью линейки измерьте расстояние l1, см от оси вращения руки (локтя) до мышцы руки, см. рисунок. Результат запишите в таблицу.
5. Используя формулу для правила равновесия рычага, вычислить силу мышц руки F1 при подъеме груза.
6. Проверить, соблюдется ли правило равновесия рычага и правило моментов. Результаты занести в таблицу.
7. Определить выигрыш в силе.
8. Сделайте вывод, используя данные п.6 и п.7.
5. Рефлексия. Нарисуйте на полях смайлик, улыбающийся, если урок понравился, серьезный, если осталось что то непонятным и унылый, если не понравилось на уроке.
6. Итоги урока: выставление оценок.
7. Домашнее задание.
Рычаг - один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком.
К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага .
Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.
Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).
Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.
Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.
Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.
При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.
Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.
То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.
При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.
Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.
Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.
Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.
Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
РЫЧАГИ В технике. Клин и винт – разновидность наклонной плоскости. Клин предназначен для раскалывания прочных предметов, например, поленьев. Его также вгоняют в щели между деталями, чтобы создать большую силу давления одной детали на другую и тем самым увеличить силу трения покоя между ними, что обеспечит их надежное сцепление. При огромных силах, прилагаемых к клину, он должен быть очень прочным, из самого твердого материала. «Колющие орудия» многих животных и растений – когти, рога, зубы и колючки – по форме напоминают клин (видоизмененная наклонная плоскость); клину подобна и заостренная форма головы быстроходных рыб. Многие из этих клиньев имеют очень гладкие твердые поверхности, чем и достигается их большая острота.
Слайд 9 из презентации «Рычаги в природе и технике» к урокам физики на тему «Рычаг»Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Скачать всю презентацию «Рычаги в природе и технике.ppt» можно в zip-архиве размером 2276 КБ.
Скачать презентацию«Рычаги в быту» - Простые механизмы. Рычаги в быту. Разновидности рычага: блок и ворот. Наклонная плоскость. Рычаг блок ворот. Наклоная плоскость клин винт. Что может использовать человек для совершения работы? Равновесие рычага. Механическая работа. Рычаги в технике и быту: пресс с рычагом. При строительстве пирамид в Древнем Египте.
«Рычаги» - Ножницы для резки металла. Ось вращения. Рычаги в быту, технике и природе. В каком случае груз нести легче? Ворот. Точка опоры. Тачка.
«Механизм рычаг» - Рычаг. Рычаг какого рода на рисунке? В каких из предложенных механизмов используется рычаг? Рычаг - твёрдое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. Простые механизмы. Принимая длину 1 клетки за 1 см, определите числовое значение каждого плеча. Специальные рычаги. Постройте плечи сил, приложенных к рычагу.
«Рычаги в природе и технике» - Рычажные механизмы. Рычаги в живой природе и технике. Подвижные кости. Рычаги у членистоногих. Архимед. Рычаги в технике. Рычаги у двухстворчатых моллюсков. Шипы спинного плавника. Рычаги в живой природе. Рычажные механизмы скелета.
«Рычаг» - Подметальная машина. Нагрузка: Моя лабораторная установка. Взрослые объяснили мне, что я применила дверь как рычаг. Как используют рычаг люди? Рычаг второго рода. Преобразование расстояния с помощью рычага. Точка приложения нагрузки. Калькулятор рычага. Точка приложения усилия. Что такое рычаг? Я придумала свои собственные применения рычагов.
