Le leve della tecnologia, della quotidianità e della natura
LEVA - il meccanismo più semplice che consente a una forza minore di bilanciarne una grande; rappresenta solido ruotando attorno a un supporto fisso. la tecnica della leva usa la natura
La leva serve per ottenere più forza sul braccio corto con meno forza sul braccio lungo (oppure per ottenere più movimento sul braccio lungo con meno movimento sul braccio corto). Rendendo il braccio di leva abbastanza lungo, teoricamente, si può sviluppare qualsiasi sforzo.
In molti casi a Vita di ogni giorno Utilizziamo meccanismi semplici come:
- *piano inclinato,
- *utilizzando blocchi,
- * utilizzare anche cuneo, vite.
Strumenti come una zappa o una pagaia venivano usati per ridurre la quantità di forza che una persona doveva esercitare. Steelyard, che ha permesso di modificare la spalla dell'applicazione della forza, il che ha reso più conveniente l'uso delle bilance. Un esempio di leva composta utilizzata nella vita di tutti i giorni può essere trovato nei tagliaunghie. Gru, motori, pinze, forbici e migliaia di altre macchine e strumenti utilizzano le leve nella loro costruzione.
Le leve sono comuni anche nella vita di tutti i giorni. Sarebbe molto più difficile per te aprire un avvitato stretto rubinetto dell'acqua, se non avesse una maniglia di 3-5 cm, che è una leva piccola ma molto efficace. Lo stesso vale per una chiave inglese, che usi per svitare o stringere un bullone o un dado. Più lunga è la chiave, più facile sarà per te svitare questo dado, o viceversa, più forte potrai serrarlo. Quando si lavora con bulloni e dadi particolarmente grandi e pesanti, ad esempio durante la riparazione di vari meccanismi, automobili, macchine utensili, vengono utilizzate chiavi con impugnatura fino a un metro.
Un altro un ottimo esempio leva nella vita di tutti i giorni - la porta più comune. Prova ad aprire la porta spingendola vicino ai cardini. La porta cederà molto duramente. Ma più lontano dai cardini della porta si trova il punto di applicazione della forza, più facile sarà per te aprire la porta.
Anche il salto con l'asta è un ottimo esempio. Con l'ausilio di una leva lunga circa tre metri (la lunghezza di un'asta per salti in alto è di circa cinque metri, quindi il braccio lungo della leva, partendo dalla curvatura dell'asta al momento del salto, è di circa tre metri) e la corretta applicazione dello sforzo, l'atleta decolla a un'altezza vertiginosa fino a sei metri.
Un esempio sono le forbici, i tronchesi, le forbici per tagliare il metallo. Leve diverso tipo molte macchine hanno: il manico di una macchina da cucire, i pedali o il freno a mano di una bicicletta, i tasti di un pianoforte, sono tutti esempi di leve. La Bilancia è anche un esempio di leva.
Sin dai tempi antichi, i meccanismi semplici sono stati spesso utilizzati in complessi, in una varietà di combinazioni.
Il meccanismo combinato è costituito da due o Di più semplice. Questo non è necessariamente un dispositivo complesso; molti meccanismi abbastanza semplici possono anche essere considerati combinati.
Ad esempio, in un tritacarne c'è un cancello (maniglia), una vite (spingendo carne) e un cuneo (coltello). Frecce orologio da polso sono messe in rotazione da un sistema di ingranaggi di diverso diametro ingrananti tra loro. Uno dei meccanismi combinati semplici più famosi è un jack. Il martinetto è una combinazione di vite e collare.
Nello scheletro di animali e umani, tutte le ossa che hanno una certa libertà di movimento sono leve. Ad esempio, negli esseri umani, le ossa delle braccia e delle gambe, mascella inferiore, cranio, dita. Nei gatti, gli artigli mobili sono leve; molti pesci hanno spine sulla pinna dorsale; negli artropodi, la maggior parte dei segmenti del loro scheletro esterno; i molluschi bivalvi hanno valvole a conchiglia. I collegamenti scheletrici sono progettati principalmente per guadagnare velocità con una perdita di forza. Negli insetti si ottengono guadagni di velocità particolarmente elevati.
Interessanti meccanismi di collegamento si possono trovare in alcuni fiori (come gli stami di salvia) e anche in alcuni frutti a caduta.
Ad esempio, lo scheletro e il sistema muscolo-scheletrico di una persona o di qualsiasi animale è costituito da decine e centinaia di leve. Diamo un'occhiata a articolazione del gomito. Radiazioni e omero connettersi insieme alla cartilagine, anche i muscoli dei bicipiti e dei tricipiti si uniscono a loro. Quindi otteniamo il meccanismo a leva più semplice.
Se tieni in mano un manubrio da 3 kg, quanto sforzo sviluppa il tuo muscolo? La giunzione dell'osso e del muscolo divide l'osso in un rapporto da 1 a 8, quindi il muscolo sviluppa una forza di 24 kg! Si scopre che siamo più forti di noi stessi. Ma il sistema di leve del nostro scheletro non ci consente di utilizzare appieno la nostra forza.
Un buon esempio della migliore applicazione della leva al sistema muscolo-scheletrico è il ginocchio posteriore inverso in molti animali (tutti i tipi di gatti, cavalli, ecc.).
Le loro ossa sono più lunghe delle nostre e la loro struttura speciale zampe posteriori consente loro di utilizzare la forza muscolare in modo molto più efficiente. Sì, certo, i loro muscoli sono molto più forti dei nostri, ma il loro peso è di un ordine di grandezza maggiore.
Il cavallo medio pesa circa 450 kg e allo stesso tempo può facilmente saltare fino a un'altezza di circa due metri. Per eseguire un simile salto, io e te dobbiamo essere maestri dello sport nei salti alti, anche se pesiamo 8-9 volte meno di un cavallo.
Poiché abbiamo ricordato il salto in alto, considera le opzioni per l'utilizzo della leva, che sono state inventate dall'uomo. Salto in alto con l'asta esempio molto chiaro.
Con l'ausilio di una leva lunga circa tre metri (la lunghezza del palo per salti alti è di circa cinque metri, quindi il braccio lungo della leva, partendo dalla curva del palo al momento del salto, è di circa tre metri) e la corretta applicazione dello sforzo, l'atleta decolla fino a un'altezza vertiginosa fino a sei metri.
Leva nella vita di tutti i giorni
Le leve sono comuni anche nella vita di tutti i giorni. Sarebbe molto più difficile per te aprire un rubinetto ben avvitato se non avesse una maniglia di 3-5 cm, che è una leva piccola ma molto efficace.
Lo stesso vale per una chiave inglese, che usi per svitare o stringere un bullone o un dado. Più lunga è la chiave, più facile sarà per te svitare questo dado, o viceversa, più forte potrai serrarlo.
Quando si lavora con bulloni e dadi particolarmente grandi e pesanti, ad esempio durante la riparazione di vari meccanismi, automobili, macchine utensili, vengono utilizzate chiavi con impugnatura fino a un metro.
Un altro esempio lampante di leva nella vita di tutti i giorni è la porta più comune. Prova ad aprire la porta spingendola vicino ai cardini. La porta cederà molto duramente. Ma più lontano dai cardini della porta si trova il punto di applicazione della forza, più facile sarà per te aprire la porta.
Forbici.
Ecco un esempio di semplici meccanismi a forbice il cui asse di rotazione passa attraverso la vite che collega le due metà delle forbici. Utilizzo di blocchi nei cantieri per sollevare carichi.
Un cancello o una leva viene utilizzato per sollevare l'acqua da un pozzo. Un cuneo conficcato in un ceppo lo fa scoppiare con più forza di quanto un martello colpisca un cuneo.
Leva (usata in un telaio, motore a vapore e motori a combustione interna), vite (usata come trapano), leva (usata come estrattore di chiodi), pistoni (cambiamenti di pressione di gas, vapore o liquido in lavoro meccanico).
"Primi passi nella scienza"
Bilancio comunale Istituto d'Istruzione media scuola comprensiva con approfondimento delle singole materie n. 32 Samara
Sezione: Fisica
Soggetto:“C'è potere! La mente non è necessaria?
Abramov Daniela,
Studente di classe 4B
Scuola secondaria MBOU n. 32
andare. Samara
Responsabile del lavoro
Zibert Galina Ivanovna,
insegnante scuola elementare
Samara, 2015
Sommario
IO. Introduzione ……………………………………………………………………..3
II. Parte principale. La leva e le sue varietà………………………………...5
Dalla storia della leva ………………………………..………………….….5
Archimede – meccanico……………………………………………….….….6
Che cos'è una leva………………………………………………………………………….….7
Varietà della leva …………………………………………………..9
III. Parte pratica…………………………………………………..…..11
3.1 Le leve della tecnologia e della quotidianità …………………………………………………….11
3.2. Lavoro di laboratorio sull'argomento
“Chiarimento delle condizioni per l'equilibrio della leva” ……………………...…….12
3.3. Esperimenti a casa ………………………………… 13
3.4. Fabbricazione di dispositivi e modelli funzionanti secondo il principio
leva ……………………………………………….…………………...15
IV. Conclusione …………………………….…………………………..….….17
Letteratura ……………………………………………..………………….…..18
Applicazioni……………………………………………………………………...19
introduzione
Una volta tutta la famiglia andò in macchina nella foresta. Andava tutto bene, se non fosse per la pioggia. Ci ha fatto tornare e tornare a casa. E, naturalmente, sulla strada bagnata dalla pioggia siamo rimasti bloccati. Tutti i tentativi di spingere la macchina sono stati vani ... E poi mio padre ha detto: "Vorrei che ora, figliolo, avessimo un uomo forte che ci aiuti!". Ma non c'erano uomini forti ed eroi nelle vicinanze e arrivò un trattore. Ha svolto il verricello, ha legato un cavo alla nostra macchina e l'ha tirato fuori in 5 minuti.
Ho sempre voluto davvero essere forte, un vero aiutante ed essere come gli eroi russi: gentili, onesti, forti e abili. Ma poi mi sono posto la domanda: “Come possono alcune persone esibirsi in modo così apparentemente insopportabile uomo comune compiti?"
ho propostoipotesi - molto probabilmente, ci sono meccanismi che aiutano una persona a diventare più forte.(Vedi diapositiva 1).
Bersaglio ricerca : scoprire il principio di funzionamento dei meccanismi più semplici.(Vedi diapositiva 1).
Alla ricerca di una risposta, mi sono rivolto alla scienza della fisica. Ho imparato che la forza dell'uomo stesso è limitata, quindi usa spesso dispositivi per aumentare la forza della sua azione.Tali dispositivi sono chiamati meccanismi semplici. Questi includono: la leva e le sue varietà - blocco e cancello; piano inclinato e sue varietà: cuneo e vite.
Compiti :
1. conoscere l'origine e i tipi di leva finanziaria;
2. condurre esperimenti con una leva;
3. con l'aiuto di adulti, simulare dispositivi che funzionano secondo il principio di una leva;
4. preparare presentazione elettronica secondo i risultati dello studio.(Vedi diapositiva 1).
Un oggetto: leva.
Articolo: leva nella vita delle persone.
Metodi Parole chiave: ricerca di informazioni in letteratura e in Internet, osservazione, descrizione e misurazione, lavoro sperimentale,modellazione.
II . Leva e sue varietà.
"Dammi un punto di appoggio e muoverò la Terra!"
Archimede
Dalla storia della leva.
L'uomo è un essere razionale. È stata la mente che gli ha sempre dato l'opportunità di creare dispositivi che lo rendessero più forte o più veloce della bestia, per vivere in condizioni in cui non avrebbe potuto sopravvivere senza queste cose.
Uno dei primi dispositivi di questo tipo era la leva. Anche l'uomo primitivo ha trasformato un normale palo in uno strumento per sollevare pesi. Infilando un lungo bastone sotto la pietra e appoggiandolo su un pezzo di legno che fungeva da appoggio, era possibile spostare la pietra in un altro luogo senza problemi. Più lungo è il palo, più facile è lavorare. L'invenzione della leva fece progredire l'uomo primitivo lungo il percorso del suo sviluppo.
La zappa e il remo sono stati inventati dall'uomo per ridurre la forza che doveva essere applicata per eseguire qualsiasi lavoro.(Vedi diapositiva 1).
Nel quinto millennio aC, la Mesopotamia utilizzava bilance che utilizzavano il principio della leva finanziaria per raggiungere l'equilibrio.
Senza una leva, sarebbe impossibile sollevare le pesanti lastre di pietra durante la costruzione delle piramidi Antico Egitto. Per la costruzione della piramide di Cheope, che ha un'altezza di 147 m, sono stati utilizzati 2.300.000 blocchi di pietra, il più piccolo dei quali aveva una massa di 2,5 tonnellate.
Intorno al 1500 a.C., lo shaduf appare in Egitto e in India, il progenitore delle gru moderne, un dispositivo per sollevare le navi con l'acqua.In Russia, un dispositivo simile veniva utilizzato anche per sollevare l'acqua da un pozzo e veniva chiamato "Gru".
Pertanto, non conosciamo il nome dell'autore della leva, né la data esatta della sua invenzione. Ma con piena fiducia possiamo dire che gli antichi senza regole matematiche e le leggi della fisica hanno inventato e ampiamente utilizzato semplici meccanismi, basandosi sulla loro intuizione ed esperienza.
2.2 Archimede è un meccanico.
Leva, blocco, piano inclinato interessarono lo scienziato Archimede, che vi abitava Grecia antica durante l'antichità. Nel III secolo a.C. e. Archimede diede la prima spiegazione scritta del principio di funzionamento della leva, collegando i concetti di forza, carico e spalla. La legge dell'equilibrio da lui formulata è ancora usata e suona come:"La leva è in equilibrio quando le forze che agiscono su di essa sono inversamente proporzionali agli spallamenti di queste forze". Archimede espose la teoria completa della leva e la mise in pratica con successo. Plutarco riferisce che Archimede costruì nel porto di Siracusa molti meccanismi a leve di blocco per facilitare il sollevamento e il trasporto di carichi pesanti. La vite (trivella) da lui inventata per raccogliere l'acqua è ancora usata in Egitto.Archimede è anche il primo teorico della meccanica. Inizia il suo libro On the Equilibrium of Plane Figures con una dimostrazione della legge della leva.(Vedi diapositiva 1).
La leggenda racconta che la pesante nave a più ponti "Syracusia" costruita da Hieron come dono al re egiziano Tolomeo non poteva essere varata. Archimede ha costruito un sistema di blocchi (polyspast), con l'aiuto del quale è stato in grado di eseguire questo lavoro con un solo movimento della mano. Secondo la leggenda, Archimede disse allo stesso tempo: "Se avessi a disposizione un'altra Terra, su cui stare in piedi, sposterei la nostra" (in un'altra versione: "Dammi un fulcro, e capovolgerò il mondo giù").(Vedi diapositiva 1).
Il genio ingegneristico di Archimede si manifestò con particolare forza durante l'assedio di Siracusa da parte dei Romani nel 212 a.C. e. durante la seconda guerra punica. Ma a quel tempo aveva già 75 anni!Archimede creò macchine da lancio in grado di lanciare pietre del peso di circa 250 kg ad alta velocità e meccanismi che lanciavano pesanti tronchi dalla riva sulle navi. IN l'anno scorso Sono stati condotti diversi esperimenti per verificare la veridicità della descrizione di questa "superarma dell'antichità". La struttura costruita ha mostrato le sue piene prestazioni.
La cosiddetta "zampa di Archimede" era una macchina di sollevamento unica, il prototipo di una moderna gru. Era un'enorme leva sporgente dalle mura della città e dotata di contrappeso.(Vedi diapositiva 1).
Il famoso storico dell'antichità, Polibio, scrisse che se una nave romana cercava di sbarcare vicino a Siracusa, questa macchina, controllata da una persona appositamente addestrata, afferrava la prua della nave e la ribaltava. I romani furono costretti ad abbandonare l'idea di prendere d'assalto la città e procedettero all'assedio. Polibio scrisse: "Tale è il potere miracoloso di una persona, un talento, abilmente diretto a qualche affare ... i romani potrebbero rapidamente impossessarsi della città se qualcuno rimuovesse un anziano dai siracusani".
Valutando il ruolo di Archimede, un meccanico, vorrei sottolineare che ha fatto i calcoli appropriati e ha progettato di più meccanismi complessi, che potrebbe migliorare e trasformare i movimenti. Grazie ad Archimede, l'umanità ha imparato a lanciare grandi navi, costruire veicoli da combattimento.
2.3 Cos'è una leva.
Eppure, la forza di una persona è limitata, quindi usa spesso dispositivi (o dispositivi) che consentono di trasformare la forza di una persona in una forza significativamente maggiore. Un oggetto pesante (pietra, armadietto, macchina), che non può essere spostato direttamente, viene spostato dal suo posto con l'aiuto di un bastone sufficientemente lungo e forte: una leva.
La leva è un corpo rigido in grado di ruotare attorno ad un supporto fisso. La leva ha due bracci. La spalla è la distanza dal fulcro al punto di applicazione della forza. Un piede di porco, una tavola e simili possono essere usati come leva. Ci sono modelli:(Vedi diapositiva 1).
1) più lungo è il braccio, minore è la forza necessaria per sollevare lo stesso carico;
2) più lungo è il braccio, maggiore è la sua corsa;
3) quante volte è il braccio di leva, quante volte deve essere inferiore il carico per mantenere l'equilibrio.
Sono riuscito a formulare queste regolarità in un linguaggio comprensibile agli studenti delle scuole elementari, perché non conosciamo ancora la proporzionalità inversa e le proprietà delle proporzioni. E per verificare visivamente la validità delle leggi, ha aiutato un'installazione di laboratorio fatta da sé - una leva realizzata dal costruttore Lego.
Ci sono due tipi di leve.
Per una leva del 1° tipo, il punto fisso di appoggio O si trova tra le linee di azione delle forze applicate, e per una leva del 2° tipo, si trova su un lato di esse.(Vedi diapositiva 1).
L'uso della leva ti consente di ottenere un guadagno di forza. Per calcolare l'aumento di forza ottenuto con l'ausilio di una leva, occorre conoscere la regola scoperta da Archimede nel III secolo a.C. AVANTI CRISTO e.
COSÌ,per bilanciare una forza minore con una forza maggiore, è necessario che la sua spalla superi la spalla di una forza maggiore .
Da quando Archimede stabilì la regola della leva, essa esiste nella sua forma originaria da quasi 1900 anni.
Pertanto, nella maggior parte dei casi, la leva finanziaria viene utilizzata per ottenere un guadagno di forza, ad es. aumentare più volte la forza che agisce sul corpo.
2. 4. Varietà della leva
Le varietà della leva sono due semplici meccanismi: blocco e cancello.(Vedi diapositiva 1).
Bloccare è un dispositivo a forma di ruota con una scanalatura attraverso la quale viene fatta passare una fune, un cavo o una catena.
Esistono due tipi principali di blocchi: mobili e fissi.(Vedi diapositiva 1).
Al blocco fisso, l'asse è fisso e quando si sollevano carichi non si alza né si abbassa, e al blocco mobile l'asse si muove insieme al carico. Un blocco fisso non aumenta la forza. È usato per cambiare la direzione di una forza. Quindi, ad esempio, applicando una forza verso il basso a una corda lanciata su un tale blocco, facciamo salire il carico.
La situazione è diversa con il blocco in movimento. Questo blocco consente a una piccola forza di bilanciare una forza 2 volte maggiore.
In pratica, viene spesso utilizzata una combinazione di un blocco mobile con uno fisso. Ciò consente di modificare la direzione dell'azione della forza con un doppio guadagno simultaneo di forza.
Per ottenere un maggiore guadagno di forza, viene utilizzato un meccanismo di sollevamento, chiamatoparanco a catena . Parola greca"Polyspast" è formato da due radici: "poly" - molto e "spao" - tiro, quindi in generale risulta "multi-spinta".(Vedi diapositiva 1).
Il paranco a catena è una combinazione di due clip, una delle quali è composta da tre blocchi fissi e l'altra da tre blocchi mobili. Poiché ciascuno dei blocchi mobili raddoppia la forza di trazione, in generale, il paranco a catena aumenta di sei volte la forza.
Il cancello è costituito da un cilindro (tamburo) e da una maniglia attaccata ad esso. Questo semplice meccanismo è stato inventato in tempi antichi. Molto spesso veniva utilizzato per sollevare l'acqua dai pozzi.(Vedi diapositiva 1).
Un meccanismo più avanzato è un argano. È una combinazione di un cancello con due ruote dentate di diverso diametro. L'argano può essere pensato come una combinazione di due argani.(Vedi diapositiva 1).
La pratica secolare ha dimostrato che nessuno dei meccanismi dà un guadagno nel lavoro. Sono usati per vincere in forza o percorso, a seconda delle condizioni di lavoro. Gli scienziati già antichi conoscevano la regola: quante volte vinciamo in forza, quante volte perdiamo in distanza. Questa regola è stata chiamata la "regola d'oro" della meccanica. Il suo autore è l'antico scienziato greco Airone di Alessandria, che visseIOsecolo d.C(Vedi diapositiva 1).
III . Parte pratica.
Aver studiato materiale teorico sulla storia della leva, sul suo scopritore, sul principio di funzionamento e varietà, ho deciso di condurre delle ricerche.
3.1. Leve nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni.
Nel nostro mondo moderno le leve sono ampiamente utilizzate sia in natura che nel mondo artificiale. Quasi tutti i meccanismi che trasformano il movimento meccanico utilizzano leve in una forma o nell'altra.
Le leve si trovano in diverse parti del corpo umano e animale. Questi sono, ad esempio, arti, mascelle. Molte leve possono essere viste nel corpo di insetti e uccelli.
Le leve sono comuni anche nella vita di tutti i giorni, questo è un rubinetto, una porta e vari elettrodomestici da cucina.(Vedi diapositiva 1).
La regola della leva è alla base dell'azione di una bilancia, vari tipi strumenti e dispositivi utilizzati dove è richiesto guadagno di forza o distanza.(Vedi diapositiva 1).
Possiamo osservare un aumento della forza e della distanza quando lavoriamo con le forbici. Le forbici sono una leva il cui asse di rotazione passa attraverso la vite che collega le due metà delle forbici. A seconda dello scopo delle forbici, il loro dispositivo è diverso. Le forbici per carta hanno lame lunghe e manici quasi della stessa lunghezza.Non richiede molta forza per tagliare la carta ed è più conveniente tagliare in linea retta con una lama lunga. In questo caso, abbiamo un guadagno in distanza. Le cesoie per il taglio della lamiera hanno manici molto più lunghi delle lame, poiché la forza di resistenza del metallo è grande e per bilanciarla, il braccio della forza agente deve essere notevolmente aumentato. La differenza tra la lunghezza dei manici e la distanza tra la parte tagliente e l'asse di rotazione nei tronchesi è ancora maggiore. È ovvio che in questi casi c'è un aumento di forza. (Vedi diapositiva 1).
Le leve sono utilizzate anche in altri strumenti: maniglie di morse e banchi da lavoro, leve di macchine utensili, strumenti di falegnameria, strumenti di soccorso, ecc.(Vedi diapositiva 1).
Naturalmente, nella tecnologia sono comuni vari tipi di leve. Gli esempi più semplici della loro applicazione sonoleva del cambio in un'auto, pedali dell'auto o del trattore, freno a mano della bicicletta.(Vedi diapositiva 1).
Anche il manico di una macchina da cucire e i tasti di un pianoforte sono anch'essi leve.(Vedi diapositiva 1).
Tutti amiamo lo sport! E se guardiamo da vicino, vedremo che la leva viene applicata anche in quest'area.Salto in alto con l'astaesempio molto chiaro, Con l'aiuto di una leva lunga circa tre metri e la giusta applicazione dello sforzo, l'atleta decolla fino a un'altezza vertiginosa fino a sei metri. Inoltre, molte attrezzature sportive sono dotate di leve.(Vedi diapositiva 1).
Escavatori e gru a torre lavorano in qualsiasi cantiere: questa è una combinazione di leve, blocchi, cancelli. A seconda della "specialità" le gru hanno design e caratteristiche diverse.(Vedi diapositiva 1).
Ampia applicazione sono state trovate delle leve agricoltura– trattori, mietitrebbie, seminatrici e altri meccanismi.(Vedi diapositiva 1).
COSÌ,nella maggior parte dei casi, vengono utilizzati semplici meccanismi (greco "mekhane" - una macchina, uno strumento) per guadagnare forza.
3.2. Lavoro di laboratorio
Attrezzatura : leva su un treppiede, una serie di pesi, un righello.
Bersaglio : conoscere le condizioni di equilibrio della leva.
Progresso.
1. Ruotando i dadi alle estremità della leva, l'ho bilanciato in modo che fosse posizionato orizzontalmente.
2. Sospesi tre pesi alla spalla sinistra della leva ad una distanza di 7 cm dall'asse di rotazione.
3. Per prova, ho determinato il punto sulla spalla destra della leva, da cui appendere un peso per bilanciare i tre precedenti. Ho misurato la distanza da questo punto all'asse di rotazione.
4. Supponendo che ogni carico pesi 1 N, ho compilato la tabella.
5. Ha concluso la validità della regola del bilanciamento della leva.
(Vedi diapositiva 1).
F2l2 : l1
7 cm
3H
21 cm
1H
10 cm
2H
20 cm
1H
9 cm
4H
18 cm
2H
3.3 Esperimenti a casa.
Usando il libro di Ya.I. Perelman " Fisica divertente"e i materiali dei siti Internet" Cool! Physics "e" Physics around us "hanno condotto esperimenti divertenticon leve.
1. Automobili. (Vedi diapositiva 1).
Ho preso una macchinina grande e una piccola. Li ho messi alle estremità del righello, adagiati al centro su una matita tonda. La grande macchina si è fermata, tk. lei è più pesante. Se avvicini la matita alla grande macchina da scrivere, si bilanceranno. Quando ho avvicinato ancora di più la matita alla grande macchina da scrivere, quella piccola l'ha superata.
2. Quanta forza c'è nelle dita?
Ho preso due stuzzicadenti rotondi. Ha messo uno stuzzicadenti al centro sul dito medio (più vicino all'unghia) e alle estremità - indice e anulare. Cercò di rompere lo stuzzicadenti premendolo con l'indice e l'anulare. Spostò lo stuzzicadenti al centro del dito. Ho provato di nuovo a rompere lo stuzzicadenti. Quando lo stuzzicadenti era sulla punta delle dita, era quasi impossibile romperlo (le dita fungevano da leva del secondo tipo, simile agli schiaccianoci). Il fulcro è dove iniziano le dita.Più lo stuzzicadenti è lontano dal fulcro, maggiore è la forza da applicare. ?????
3. Polispasto.
Legato una corda a una maniglia palo da sci. Ho posizionato entrambi i bastoncini a una distanza di 50 cm l'uno dall'altro e ho avvolto la corda attorno ai loro manici tre volte. Ho tirato l'estremità libera della corda mentre i miei assistenti cercavano di recidere i bastoncini. Anche se i miei amici stanno cercando di separare i bastoncini, solo io posso spostarli insieme. (I bastoncini e la corda si comportano come un paranco a catena - la mia forza è moltiplicata dalla corda avvolta attorno ai manici dei bastoni, quindi guadagno quasi cinque volte la forza rispetto ai miei assistenti.
4. Leva. (Vedi diapositiva 1).
Un normale bastone è diventato una leva per una persona: il meccanismo più semplice. Su un normale bastone è molto comodo che due portino il carico. Usandolo, puoi facilmente sollevare e spostare pesi.
Esperienza 1. Presi un bastoncino non molto lungo, lo misi sotto il manico della valigia e, invitato un amico ad aiutarci, sollevammo insieme la valigia. Se la valigia è esattamente nel mezzo, ognuno di noi viene caricato allo stesso modo. Quando abbiamo spostato la valigia su una delle estremità del bastoncino, tutto è cambiato. Il carico è diventato più leggero per coloro che detengono la parte lunga. Le spalle della leva sono cambiate e anche il rapporto tra le forze che mantengono il carico in posizione sollevata è cambiato. Le mani di ognuno di noi sono il supporto della leva, e se la distanza dal carico è minore, allora il carico su questo fulcro sarà maggiore.
Esperienza 2 . Ho preso un bastoncino e ho piantato un chiodo nel lato vicino a una delle sue estremità. Metto un ferro da stiro su questa estremità (è necessario un chiodo in modo che il ferro non scivoli sul pavimento) e metto la leva sullo schienale della sedia. Tenendo la leva per l'estremità libera, la mosse, ora avvicinando il fulcro al carico, ora allontanandosi da esso. Ho scoperto che maggiore è la distanza tra la mano e il fulcro, più facile è sostenere il carico. Ho ottenuto lo stesso risultato spostando la mano lungo la leva fino al fulcro, lasciando invariata la distanza dal fulcro al carico.
5. Tiro fuori l'unghia.
Usando un martello, ho piantato un chiodo in un pezzo di legno per 2/3 della sua lunghezza. Ha cercato di estrarre un chiodo da un pezzo di legno con le mani. Non ci sono riuscito, non importa quanto ci ho provato. Poi ho preso un estrattore di chiodi e con esso ho estratto facilmente l'unghia. L'estrattore di chiodi nel mio caso funge da leva,che è apparato semplice, usato persuperando la resistenza al secondo punto, applicando la forza.
3.4. Fabbricazione di dispositivi e modelli funzionanti secondo il principio di una leva.
Applicando le conoscenze acquisite dallo studio della leva, ho realizzato i seguenti dispositivi e modelli con l'aiuto di mio padre.
1. Argano con le tue mani. (Vedi diapositiva 1).
Nessuno è al sicuro da una brutta strada e se la tua auto è bloccata nel fango, solo un argano ti aiuterà a salvarla. Vale la pena spendere un'enorme quantità di denaro per una cosa costosa e acquistarla in un negozio quando puoi realizzare un argano con le tue mani.
Avevamo bisogno:
Un asse per la rotazione e 2 idonei tubi di diametro maggiore e minore;
Corda robusta;
Progresso:
Il nostro argano fatto a mano funziona secondo il principio di una leva. Un pezzo di tubo può servire come base per un argano fatto in casa. Per mettere in funzione il tubo, deve essere posizionato sull'asse e fissato con un cavo. L'anello del cavo deve essere avvolto più volte attorno al tubo e posizionato su qualsiasi maniglia.
Quando la maniglia viene girata, il tubo ruoterà lungo l'asse e il cavo verrà avvolto attorno ad esso. Un tale argano è utile non solo per tirare fuori l'auto dal fango, ma anche per spostare vari carichi, ad esempio, in campagna.
2. Polispasto. (Vedi diapositiva 1).
Ho preso un robusto cavo di nylon, 2 blocchi separati, un carico. Ho assemblato una combinazione di 1 blocco mobile e 1 fisso e li ho riparati.Ora posso sollevare facilmente carichi che non potrei semplicemente tenere in mano senza un paranco a catena.
Dopo aver condotto un esperimento con un dinamometro, ero convinto che il paranco a catena desse un doppio guadagno di forza!
IV . Conclusione.
Come risultato del lavoro svolto, ero convinto della seguente regola: quante volte vinciamo in forza, perdiamo la stessa quantità in distanza.
Ho appreso della storia della leva, del suo scopritore, del principio di funzionamento e delle varietà.
Leve tipi diversi si incontrano nella vita di tutti i giorni ad ogni passo:
Una carriola è più facile da trasportare se ha i manici lunghi;
È più facile estrarre un chiodo se l'estrattore è più lungo;
È molto più facile stringere il dado con una chiave inglese con manico lungo.
Non bisogna mai dimenticare la "regola d'oro" della meccanica, che è semplificata come segue: aumento di forza - perdita durante il trasporto. A volte vale la pena sacrificare un percorso più breve per vincere in forza. Il lavoro sarà sempre lo stesso, ma sarà più facile farlo perché all'aumento del percorso corrisponde l'aumento del tempo. E per un periodo di tempo più lungo, il lavoro è più facile da svolgere: questo è chiaro a tutti.
Quando si progettano le macchine, succede anche il contrario, quando bisogna sacrificare la forza per vincere in trasferta, per vincere nel tempo.
Nel processo di lavoro sull'argomento, sono stato convinto dalla mia esperienza che la leva e le sue varietà danno a una persona un guadagno in forza o distanza, o sono usate per comodità. Pertanto, ha confermato la sua ipotesi che non tutti gli uomini forti sono necessariamente forti. Ora sto diventando più forte non solo quotidianamente allenamento fisico ma anche applicando le nuove conoscenze acquisite. Il titolo del mio lavoro non dovrebbe mai essere pronunciato con un'intonazione affermativa. Al contrario, se c'è intelligenza, ci sarà forza. I materiali della mia ricerca saranno senza dubbio utili nelle lezioni del mondo circostante in scuola elementare, e forse alle lezioni di fisica in seconda media.
In conclusione, vorrei ricordare le parole del riccio dalla meravigliosa fiaba di Vladimir Suteev "Il salvavita": "Puoi sempre trovare un bastone, ma ecco un salvavita - ed ecco il salvavita!".
Letteratura
1. Balashov M.M. Fisica. – M.: Illuminismo, 1994.
2. Katz Ts.B. Biofisica alle lezioni di fisica. – M.: Illuminismo, 1988.
3. Perelman Ya.I. Fisica divertente. Libro 1. - M.: Nauka, 1979.
4. Fisica. Grado 7 / Gromov S.V., Rodina N.A. – M.: Illuminismo, 2000.
5. Fisica Grado 7 / Peryshkin A.V., Rodina N.A. – M.: Drofa, 2003.
6. Enciclopedia per bambini. T. 14 - Tecnica. – M.: Avasta+, 2000.
7. Conosco il mondo. Enciclopedia per bambini - Il mondo della bellezza. – M.: Astrel, 2004.
Applicazione
Rapporto fotografico
Lavoro di laboratorio"Chiarimento delle condizioni per l'equilibrio della leva"
I miei esperimenti http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )
Realizzazione di un paranco a catena
Tour della città della conferenza interscolastica
"Primi passi nella scienza".
Titolo di lavoro“C'è potere! La mente non è necessaria?
Studente/i (cognome, nome completo)Abramov Daniela
MBOU SOSH ________ 32__ classe ___________ 4 B
Responsabile del lavoroZibert Galina Ivanovna
Tipo di lavoro (progetto/abstract/ricerca)studio
Criteri di valutazione del lavoro
1) Rispetto dei requisiti per la progettazione dell'opera.Tutti i requisiti soddisfatti .
2) Il volume del materiale studiato:ricerca di informazioni in letteratura e in Internet, osservazione, descrizione e misurazione, lavoro sperimentale, modellazione.
3) Valore cognitivo, rilevanza, significato pratico e teorico del materiale studiato.Nel lavoro si studiano l'origine e i tipi di leve, si eseguono esperimenti con una leva e si modellano dispositivi che funzionano secondo il principio di una leva.
4) Problema, ipotesi, obiettivo, compiti del lavoro.Ipotesi: molto probabilmente, ci sono meccanismi che aiutano una persona a diventare più forte. Scopo: scoprire il principio di funzionamento dei meccanismi più semplici. Obiettivi: condurre esperimenti per identificare le proprietà della leva e il principio del suo funzionamento.
5) Capacità di ricerca (argomenti, conclusioni; alfabetizzazione, presentazione logica del materiale, aderenza allo stile scientifico di presentazione)Il lavoro è stato svolto correttamente stile scientifico presentazioni, si traggono conclusioni per ogni esperienza e per il lavoro nel suo insieme.
Firma del revisore (trascrizione della firma)
Uyukina Ludmila Grigorievna
Anteprima:
Scuola p.Terza decisiva
Rapporto
disciplina: "Fisica"
sul tema:" "
Completato:
studente_7___ classe
Tolokonnikova Vladimir
Controllato da: Oleinikov Nikolai
Viktorovich
__________________________
Leve nella natura, nella quotidianità e nella tecnologia
La leva è una delle più comuni e tipi semplici meccanismi del mondo, presenti sia in natura che nel mondo creato dall'uomo.
Il corpo umano come leva
Ad esempio, lo scheletro e il sistema muscolo-scheletrico di una persona o di qualsiasi animale è costituito da decine e centinaia di leve. Diamo un'occhiata all'articolazione del gomito. Il radio e l'omero sono collegati tra loro dalla cartilagine e anche i muscoli dei bicipiti e dei tricipiti sono attaccati a loro. Quindi otteniamo i meccanismi a leva più semplici.
Se tieni in mano un manubrio da 3 kg, quanto sforzo sviluppa il tuo muscolo? La giunzione dell'osso e del muscolo divide l'osso in un rapporto da 1 a 8, quindi il muscolo sviluppa una forza di 24 kg! Si scopre che siamo più forti di noi stessi. Ma il sistema di leve del nostro scheletro non ci consente di utilizzare appieno la nostra forza.
Un buon esempio della migliore applicazione della leva al sistema muscolo-scheletrico è il ginocchio posteriore inverso in molti animali (tutti i tipi di gatti, cavalli, ecc.).
Le loro ossa sono più lunghe delle nostre e la speciale struttura delle loro zampe posteriori consente loro di utilizzare la forza dei loro muscoli in modo molto più efficiente. Sì, certo, i loro muscoli sono molto più forti dei nostri, ma il loro peso è di un ordine di grandezza maggiore.
Il cavallo medio pesa circa 450 kg e allo stesso tempo può facilmente saltare fino a un'altezza di circa due metri. Per eseguire un simile salto, io e te dobbiamo essere maestri dello sport nei salti alti, anche se pesiamo 8-9 volte meno di un cavallo.
Poiché abbiamo ricordato il salto in alto, considera le opzioni per l'utilizzo della leva, che sono state inventate dall'uomo. Salto in alto con l'astaesempio molto chiaro.
Con l'ausilio di una leva lunga circa tre metri (la lunghezza del palo per salti alti è di circa cinque metri, quindi il braccio lungo della leva, partendo dalla curva del palo al momento del salto, è di circa tre metri) e la corretta applicazione dello sforzo, l'atleta decolla fino a un'altezza vertiginosa fino a sei metri.
Leva nella vita di tutti i giorni
Le leve sono comuni anche nella vita di tutti i giorni. Sarebbe molto più difficile per te aprire un rubinetto ben avvitato se non avesse una maniglia di 3-5 cm, che è una leva piccola ma molto efficace.
Lo stesso vale per una chiave inglese, che usi per svitare o stringere un bullone o un dado. Più lunga è la chiave, più facile sarà per te svitare questo dado, o viceversa, più forte potrai serrarlo.
Quando si lavora con bulloni e dadi particolarmente grandi e pesanti, ad esempio durante la riparazione di vari meccanismi, automobili, macchine utensili, vengono utilizzate chiavi con impugnatura fino a un metro.
Un altro esempio lampante di leva nella vita di tutti i giorni è la porta più comune. Prova ad aprire la porta spingendola vicino ai cardini. La porta cederà molto duramente. Ma più lontano dai cardini della porta si trova il punto di applicazione della forza, più facile sarà per te aprire la porta.
Leve nella tecnologia
Naturalmente, le leve sono onnipresenti anche nella tecnologia.L'esempio più ovvioleva del cambio in un'auto. Il braccio di leva corto è la parte che vedi in cabina.
Il braccio lungo della leva è nascosto sotto il fondo dell'auto ed è lungo circa il doppio di quello corto. Quando si sposta la leva da una posizione all'altra, un lungo braccio nel cambio commuta i meccanismi corrispondenti.
Qui puoi anche vedere molto chiaramente come la lunghezza del braccio di leva, l'ampiezza della sua corsa e la forza richiesta per spostarlo sono correlate tra loro.
Ad esempio, nelle auto sportive, per cambi di marcia più veloci, la leva è solitamente corta e anche la sua portata è ridotta.
Tuttavia, in questo caso, il conducente deve fare uno sforzo maggiore per cambiare marcia. Al contrario, nei veicoli pesanti, dove i meccanismi stessi sono più pesanti, la leva è allungata e anche la sua escursione è più lunga che in un'autovettura.
Possiamo quindi essere convinti che il meccanismo a leva sia molto diffuso sia in natura che nella nostra vita quotidiana, e in vari meccanismi.
LEVE In tecnica. Cuneo e vite: una specie di piano inclinato. Il cuneo è destinato alla divisione di oggetti resistenti, ad esempio tronchi. Viene anche spinto negli spazi tra le parti per creare una maggiore forza di pressione di una parte sull'altra e quindi aumentare la forza di attrito statico tra di loro, che garantirà la loro adesione affidabile. Con le enormi forze applicate al cuneo, deve essere molto forte, fatto del materiale più duro. Gli "strumenti perforanti" di molti animali e piante - artigli, corna, denti e spine - hanno la forma di un cuneo (un piano inclinato modificato); la forma appuntita della testa del pesce in rapido movimento è simile a un cuneo. Molti di questi cunei hanno superfici dure molto lisce, che è ciò che li rende così affilati.
Diapositiva 9 della presentazione "Sfruttare la natura e la tecnologia" alle lezioni di fisica sull'argomento "Leva"Dimensioni: 960 x 720 pixel, formato: jpg. Per scaricare una diapositiva gratuita da utilizzare su lezione di fisica, fai clic con il pulsante destro del mouse sull'immagine e fai clic su "Salva immagine con nome...". È possibile scaricare l'intera presentazione "Leverage in nature and technology.ppt" in un archivio zip di 2276 KB.
Scarica la presentazioneLeva
"Leve nella vita di tutti i giorni" - Meccanismi semplici. Leve nella vita di tutti i giorni. Varietà della leva: blocco e cancello. Piano inclinato. Cancello a leva. Vite a cuneo piano inclinabile. Cosa può usare una persona per lavorare? Equilibrio a leva. lavoro meccanico. Le leve nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni: una pressa con una leva. Durante la costruzione delle piramidi nell'antico Egitto.
"Leve" - Forbici per tagliare il metallo. Asse di rotazione. Leve nella quotidianità, tecnologia e natura. In quale caso è più facile trasportare il carico? Cancello. Punto di appoggio. Carriola.
"Meccanismo a leva" - Leva. Che tipo di leva è mostrata nell'immagine? Quale dei meccanismi proposti utilizza una leva? Una leva è un corpo rigido in grado di ruotare attorno a un supporto fisso. meccanismi semplici. Prendendo la lunghezza di 1 cella come 1 cm, determina il valore numerico di ciascuna spalla. Leve speciali. Tracciare le spalle delle forze applicate alla leva.
"Leve in natura e tecnologia" - Meccanismi a leva. Leve nella fauna selvatica e nella tecnologia. Ossa mobili. Leve negli artropodi. Archimede. Leve nella tecnologia. Leve nei bivalvi. Spine della pinna dorsale. Leve nella fauna selvatica. Meccanismi a leva dello scheletro.
"Leva" - Spazzatrice. Carica: configurazione del mio laboratorio. Gli adulti mi hanno spiegato che ho usato la porta come leva. In che modo le persone usano la leva? Leva del secondo tipo. Converti la distanza usando la leva. punto di applicazione del carico. Calcolatore di leva. Punto di applicazione della forza. Cos'è una leva? Ho inventato i miei usi per la leva finanziaria.
La regola della leva (o regola dei momenti) sottende l'azione di vari tipi di strumenti e dispositivi utilizzati nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni dove è richiesto un guadagno di forza o sulla strada.
Abbiamo un guadagno di forza quando lavoriamo con le forbici.
Le forbici sono una leva . Le forbici per carta hanno lame lunghe e manici quasi della stessa lunghezza. Il taglio della carta non richiede molta forza. Una lama lunga facilita il taglio in linea retta. Le cesoie per il taglio della lamiera hanno manici molto più lunghi delle lame, poiché la forza di resistenza del metallo è grande e per bilanciarla, il braccio della forza agente deve essere notevolmente aumentato. C'è una differenza ancora maggiore tra la lunghezza delle impugnature e la distanza della parte tagliente dall'asse di rotazione nei tronchesi progettati per mordere una puntura.
Molte macchine hanno leve di vario tipo: il manico di una macchina da cucire, i pedali o il freno a mano di una bicicletta, i pedali di un'automobile e di un trattore, i tasti di un pianoforte sono tutti esempi di leve. Utilizzato in queste macchine e strumenti.
Esempi di utilizzo delle leve sono le maniglie di morse e banchi da lavoro, la leva di un trapano, ecc. Anche l'azione della bilancia si basa sul principio della leva. Le bilance da allenamento fungono da leva a braccio uguale.
Le leve si trovano anche in diverse parti del corpo di animali e umani. Questi sono, ad esempio, arti, mascelle. Molte leve possono essere indicate nel corpo di insetti, uccelli, nella struttura delle piante.
Un altro esempio di meccanismi semplici è il blocco.
Blocco - Questa è una ruota con una scanalatura attraverso la quale viene fatta passare una fune, un cavo o una catena.
Di solito, in pratica, viene utilizzata una combinazione di un blocco mobile con uno fisso.
Un blocco fisso non aumenta la forza. Ed è per comodità. Cambia la direzione della forza, ad esempio consentendo di sollevare un carico stando in piedi a terra.
Per ottenere un maggiore guadagno di forza, viene utilizzato un meccanismo di sollevamento - paranco a catena
La parola greca "polyspast" è formata da due radici: "poly" - molto e "spao" - tiro. Quindi in generale risulta "multi-spinta".
Il paranco a catena è una combinazione di due clip, una delle quali è composta da tre blocchi fissi e l'altra da tre blocchi mobili.
Poiché ciascuno dei blocchi mobili raddoppia la forza di trazione, in generale, il paranco a catena aumenta di sei volte la forza.
I meccanismi semplici includono non solo la leva e i blocchi che abbiamo considerato, ma anche una serie di altri dispositivi (ad esempio un piano inclinato, un cuneo, una vite, un cancello)
In molti casi, invece di sollevare un carico pesante a una certa altezza, viene trascinato alla stessa altezza piano inclinato (cuneo e vite)
Piano inclinato- un semplice meccanismo sotto forma di una superficie piana montata con un angolo diverso da quello rettilineo rispetto a una superficie orizzontale.
Cuneo- un semplice meccanismo a forma di prisma, le cui superfici di lavoro convergono ad angolo acuto. Utilizzato per allontanarsi, dividere in parti dell'oggetto elaborato.
Vite- un meccanismo semplice. Il filo di una vite, in sostanza, è un altro semplice meccanismo: un piano inclinato avvolto ripetutamente attorno a un cilindro.
cancello- si tratta di due ruote collegate tra loro e che ruotano attorno a un asse, ad esempio un cancello da pozzo con maniglia.
Verricello- un progetto costituito da due cancelli con ingranaggi intermedi nel meccanismo di azionamento.
Nei tempi antichi, molti semplici meccanismi venivano usati per scopi militari. Queste sono baliste, catapulte e altri dispositivi. Archimede divenne famoso per un numero particolarmente elevato di invenzioni in questo settore.
Quando le truppe romane assediarono Siracusa, Archimede, 75 anni, guidò la difesa della sua città natale. I meccanismi che ha progettato hanno colpito l'immaginazione dei suoi contemporanei. Gli enormi danni inflitti alle truppe romane dalle “zampe di ferro” e dalle macchine da lancio di Archimede, portarono, secondo Plutarco, al fatto che “i Romani divennero così codardi che se si accorgevano che un pezzo di corda o un tronco veniva scavalcando il muro, gridarono: "Ecco, eccolo!" - e, pensando che Archimede volesse mandare loro una specie di macchina, sono fuggiti.
L'assedio di Siracusa durò diversi mesi e solo grazie ai traditori che aprirono le porte i romani riuscirono finalmente a fare irruzione in città. “Si potrebbero ricordare molti esempi di vile malizia e vile avidità”, scrive Tito Livio (I secolo a.C.) a proposito del sacco di Siracusa, “ma il più famoso tra questi è l'assassinio di Archimede. In mezzo a una confusione selvaggia, sotto le grida e il rumore dei soldati brutalizzati, Archimede pensò con calma, esaminando le figure disegnate sulla sabbia, e qualche ladro lo pugnalò con una spada, senza nemmeno sospettare chi fosse.
La pratica secolare ha dimostrato che nessuno dei meccanismi dà un guadagno nel lavoro. Applicare lo stesso vari meccanismi per vincere in forza o in modo, a seconda delle condizioni di lavoro.
Gli scienziati già antichi conoscevano la regola:
| 2 | |