テクノロジー、日常生活、自然におけるレバー
レバー - 小さな力で大きな力のバランスを取ることができる最も単純な機構。 を表します 固体、固定されたサポートの周りを回転します。 レバーテクニックを使用する性質
レバーは、長いアームにかかる力を少なくして、短いアームにより多くの力を得るために使用されます (または、短いアームの動きを少なくして、長いアームにより多くの動きを得るために)。 レバーアームを十分に長くすることで、理論的にはあらゆる力を発生させることができます。
多くの場合、 日常生活次のような単純なメカニズムを使用します。
- *傾斜面、
- *ブロックを使用して、
- ※クサビやネジも使用します。
人が必要とする力を軽減するために、鍬やパドルなどの道具が使用されました。 Steelyard により、力のレバレッジを変更できるようになり、秤の使用がより便利になりました。 日常生活で使用される複合レバーの例としては、爪切りが挙げられます。 クレーン、エンジン、ペンチ、ハサミ、その他何千もの機構や工具の設計にレバーが使用されています。
レバーは日常生活でもよく使われます。 しっかりとねじ込まれたものを開けるのははるかに困難です。 給水栓、3〜5 cmのハンドルがなかった場合、これは小さいですが非常に効果的なレバーです。 ボルトやナットを緩めたり締めたりするために使用するレンチも同様です。 レンチが長いほど、このナットを緩めるのが簡単になり、逆に、より強く締めることができます。 各種機構、自動車、工作機械の修理など、特に大きくて重いボルトやナットを扱う場合は、柄が1メートルまでのレンチを使用してください。
別の 輝く例日常生活で最も一般的なドアはレバーです。 ヒンジの近くを押してドアを開けてみてください。 ドアは非常に強く折れます。 ただし、力がかかる位置がドアのヒンジから遠ければ遠いほど、ドアを開けるのは簡単になります。
棒高跳びも非常にわかりやすい例です。 長さ約 3 メートルのレバーを使用します (走り高跳びのポールの長さは約 5 メートルです。したがって、ジャンプの瞬間のポールの曲がりから始まるレバーの長いアームは約 3 メートルです)。力を正しく加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛び上がります。
例としては、ハサミ、ワイヤー カッター、金属切断ハサミなどがあります。 レバー さまざまな種類ミシンのハンドル、自転車のペダルやハンドブレーキ、ピアノの鍵盤など、多くの機械にレバーが備わっています。これらはすべてレバーの例です。 スケールもレバーの一例です。
古来より、単純な機構を組み合わせて、様々な組み合わせで使用することが多くありました。
結合機構は 2 つまたは もっと単純。 それは必ずしも複雑なデバイスである必要はありません。 多くの非常に単純なメカニズムを組み合わせて考えることもできます。
たとえば、肉挽き器には、ゲート (ハンドル)、ネジ (肉を押す)、くさび (切断ナイフ) があります。 矢 腕時計互いに噛み合う異なる直径の歯車システムによって回転します。 最も有名な単純な複合機構の 1 つはジャックです。 ジャッキはネジとゲートを組み合わせたものです。
動物や人間の骨格では、ある程度自由に動くすべての骨がレバーになっています。 たとえば、人間の場合、腕や脚の骨、 下顎、頭蓋骨、指。 猫の場合、レバーは可動式の爪です。 多くの魚の背びれには棘があります。 節足動物では、外骨格のほとんどの部分。 二枚貝、貝弁では。 骨格レバー機構は主に、強度を失いながら速度を高めるように設計されています。 特に昆虫では速度が大幅に向上します。
興味深いレバー機構は、一部の花 (セージの雄しべなど) や一部の裂開果実にも見られます。
たとえば、人や動物の骨格や筋骨格系は、数十、数百のレバーで構成されています。 見てみましょう 肘関節。 放射線と 上腕骨軟骨によって互いに接続されているため、上腕二頭筋と上腕三頭筋もそれらに付着しています。 したがって、最も単純なレバー機構が得られます。
3kgのダンベルを手に持つと、どれくらいの力が筋肉に発達しますか? 骨と筋肉の接合部は骨ごとに 1 対 8 の比率で分割されているため、筋肉は 24 kg の力を発揮します。 私たちは自分たちよりも強いことがわかりました。 しかし、私たちの骨格のてこシステムでは、私たちの力を十分に発揮することができません。
身体の筋骨格系におけるてこ作用の利点をよりうまく応用した明らかな例は、多くの動物 (あらゆる種類の猫、馬など) の逆向きの後膝です。
彼らの骨は私たちの骨よりも長く、特殊な構造をしています。 後ろ足筋肉の力をより効果的に使用できるようになります。 はい、間違いなく、彼らの筋肉は私たちよりもはるかに強いですが、体重は桁違いに重いです。
平均的な馬の体重は約450kgで、約2メートルの高さまで簡単にジャンプできます。 あなたも私も、体重は馬の 8 ～ 9 分の 1 ですが、そのようなジャンプを実行するには、走り高跳びのスポーツの達人である必要があります。
ハイジャンプについて思い出したので、人間が発明したレバーを使用するためのオプションを考えてみましょう。 高い金庫 非常にわかりやすい例です。
長さ約3メートルのレバーを使用します（走り高跳び用のポールの長さは約5メートルですので、ジャンプの瞬間のポールの曲がりから始まるレバーの長い腕は約3メートルです）。正しく力を加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛び上がります。
日常生活のレバー
レバーは日常生活でもよく使われます。 小さくても非常に効果的なレバーである 3 ～ 5 cm のハンドルがなかったら、しっかりとねじ込まれた水道の蛇口を開けるのははるかに困難になります。
ボルトやナットを緩めたり締めたりするために使用するレンチも同様です。 レンチが長いほど、このナットを緩めるのが簡単になり、逆に、より強く締めることができます。
各種機構、自動車、工作機械の修理など、特に大きくて重いボルトやナットを扱う場合は、柄が1メートルまでのレンチを使用してください。
日常生活におけるレバーのもう 1 つの顕著な例は、最も普通のドアです。 ヒンジの近くを押してドアを開けてみてください。 ドアは非常に強く折れます。 ただし、力がかかる位置がドアのヒンジから遠ければ遠いほど、ドアを開けるのは簡単になります。
はさみ。
これは、回転軸がハサミの両半分を接続するネジを通過する単純なハサミ機構の一例です。 建設現場で荷物を持ち上げるためにブロックを使用します。
ウインチまたはレバーは、井戸から水を汲み上げるために使用されます。 丸太に打ち込まれたくさびは、ハンマーがくさびを叩くよりも大きな力で丸太を押し広げます。
レバー（織機、蒸気機関、内燃機関で使用）、ネジ（ドリルの形で使用）、レバー（釘抜きの形で使用）、ピストン（気体、蒸気、または液体の圧力を変えて圧力を変化させる）機械的な作業）。
「科学への第一歩」
地方自治体の予算 教育機関平均 総合的な学校個々の主題を徹底的に研究する No. 32 サマラ
セクション: 物理学
主題：「パワーあるよ！ 頭脳はいりませんか？
アブラモフ・ダニラ
4B年生
MBOU中等学校第32校
行く。 サマラ
作業長
シーベルト・ガリーナ・イワノヴナ
教師 プライマリークラス
サマラ、2015
目次
私。 はじめに…………………………………………………………………………..3
Ⅱ。 主要部分。 レバーとその種類……………………………………5
レバーの歴史から………………………………..…………………….…….5
アルキメデス – メカニック……………………………………………………………….…….6
レバーとは…………………………………………………….…….7
レバーの種類………………………………………………..9
Ⅲ。 実践編………………………………………………………………..11
3.1 テクノロジーと日常生活におけるレバー……………………………………………………………….11
3.2. 研究室での仕事話題になっている
「レバーの平衡条件の解明」……………………………….12
3.3. 自宅での実験…………………………………………13
3.4. 原理に基づいて動作するデバイスとモデルの製造
レバー………………………………………………………………15
Ⅳ。 結論……………………………….…………………………..…….17
文学…………………………………………..……………………...18
アプリケーション……………………………………………………………………………………19
導入
ある日、私たちは家族全員で車で森へ行きました。 雨が降り始めていなければ、すべてが素晴らしかったです。 彼は私たちを家に帰らせました。 そして当然、雨に濡れた道路で立ち往生してしまいました。 車を押しようとする試みはすべて無駄でした...そして父はこう言いました。「今すぐ力のある人に助けてもらえたらいいのに、息子よ！」 しかし、近くに強い男も英雄もいなかったので、トラクターがやって来ました。 彼はウインチをほどき、ケーブルを私たちの車に結び、5分以内に引き抜きました。
私は常に強くなり、真の助け手になり、ロシアの英雄のように、優しく、正直で、強くて器用になりたいと心から思っていました。 しかしその後、私は自分自身に次の質問をしました。 一般人タスクは？」
私が指名しました仮説 - おそらく、人が強くなるのを助けるメカニズムがあるでしょう。(スライド 1 を参照).
目標 研究 : 最も単純なメカニズムの動作原理を調べます。(スライド 1 を参照).
その答えを求めて、私は物理学に目を向けました。 人間自身の力には限界があるので、人間は力を増強するためにしばしば装置を使用することを学びました。このような装置を単純機構と呼びます。 これらには、レバーとその種類 - ブロックとゲートが含まれます。 傾斜面とその種類 - ウェッジとスクリュー。
タスク :
1. レバレッジの起源と種類について学びます。
2. レバーを使った実験を行う。
3. 大人の助けを借りて、てこの原理で動作する装置をモデル化します。
4.準備する 電子プレゼンテーション研究結果によると。(スライド 1 を参照).
オブジェクト: レバーアーム。
アイテム： 人々の生活にレバレッジを適用すること。
メソッド : 文献やインターネットでの情報の検索、観察、記述と測定、実験作業、モデリング。
Ⅱ 。 レバーとその種類。
「足がかりをください、そうすれば地球を動かします！」
アルキメデス
レバレッジの歴史から。
人間は合理的な存在です。 彼に、獣よりも強く、より速くする装置を作成し、それらがなければ生きていけない状況で生きる機会を常に与えたのは、彼の心でした。
最初のそのような装置の 1 つはレバーでした。 原始人ですら、普通の棒を重りを持ち上げるための道具に変えました。 長い棒を石の下に滑り込ませ、それを支えとなる木の上に置くと、問題なく石を別の場所に移動することができました。 ポールが長いほど作業が楽になります。 レバーの発明は、原始人をその発展の道に沿って前進させました。
鍬とオールは、作業に必要な力を軽減するために人間によって発明されました。(スライド 1 を参照).
紀元前 5 千年紀には、テコの原理を利用してバランスをとる天秤がメソポタミアで使用されました。
レバーがなければ、ピラミッドを建設する際に重い石板を持ち上げることは不可能だっただろう。 古代エジプト。 高さ147メートルのクフ王のピラミッドの建設には、230万個の石のブロックが使用され、最も小さいものでも重さは2.5トンでした。
紀元前 1500 年頃、エジプトとインドにシャドゥフが出現しました。これは、水を入れた容器を持ち上げるための装置である現代の蛇口の祖先です。ロシアでも同様の装置が井戸から水を汲み上げるために使用され、「クレーン」と呼ばれていました。
したがって、レバーの作者の名前も、その発明の正確な日付もわかりません。 しかし、私たちは完全な自信を持って言えます。 数学的規則彼らは、直感と経験に頼って、物理法則を考え出し、シンプルなメカニズムを考案し、広く使用しました。
2.2 アルキメデス - メカニック。
レバー、ブロック、傾斜面は、古代に住んでいた科学者アルキメデスに興味を持ちました。 古代ギリシャ古代の頃。 紀元前3世紀。 e. アルキメデスは、力、荷重、てこの作用の概念を結び付けて、てこの動作原理を初めて書面で説明しました。 彼によって定式化された平衡の法則は今日でも使用されており、次のように聞こえます。「レバーに作用する力がその力の腕に反比例するとき、レバーは平衡状態にあります。」. アルキメデスは、てこの原理の完全な理論を概説し、それを実際に適用することに成功しました。 プルタルコスは、アルキメデスが重い荷物の持ち上げと輸送を容易にするために、シラクサの港に多くのブロックレバー機構を構築したと報告しています。 彼が発明した水をすくうためのアルキメデスのスクリュー（オーガー）は、今でもエジプトで使われています。アルキメデスは最初の力学の理論家でもあります。 彼は著書「平面図形の平衡について」をてこの原理の証明から始めています。(スライド 1 を参照).
伝説によれば、ヒエロンがエジプト王プトレマイオスへの贈り物として建造した重多層船シラキュースは進水できなかったという。 アルキメデスはブロックのシステム (滑車ホイスト) を構築し、その助けを借りて、手を 1 回動かすだけでこの作業を行うことができました。 伝説によると、アルキメデスは同時にこうも言いました。「もし私が自由に立てる別の地球を持っていたら、私は私たちの地球を動かすだろう」（別のバージョンでは「支点を与えてください。そうすれば世界をひっくり返してみましょう」） 。(スライド 1 を参照).
アルキメデスの工学的天才は、紀元前 212 年のローマ人によるシラクサの包囲中に特に力強く現れました。 e. 第二次ポエニ戦争中。 しかし、その時彼はすでに75歳でした。アルキメデスは、約250kgの石を高速で投げることができる投擲機や、重い丸太を海岸から船に投げ込む機構を開発しました。 で ここ数年この「古代の超兵器」の説明の真実性を検証するために、いくつかの実験が行われました。 構築された構造はその完全な機能を示しました。
いわゆる「アルキメデスの足」は、現代のクレーンのプロトタイプであるユニークな吊り上げ機械でした。 それは城壁を越えて突き出たカウンターウェイトを備えた巨大なレバーだった。(スライド 1 を参照).
有名な古代史家ポリュビオスは、ローマの船がシラキュース近くの海岸に着陸しようとすると、特別な訓練を受けた人が制御するこの機械が船首を掴んでひっくり返すだろうと書いています。 ローマ人は都市を襲撃するという考えを放棄せざるを得なくなり、包囲戦に切り替えた。 ポリュビオスは次のように書いている。「これは、一人の人間、一才能の奇跡的な力であり、あらゆる任務に巧みに向けられている…誰かがシラクサ人の中から一人の老人を排除すれば、ローマ人はすぐに都市を占領することができた。」
整備士であるアルキメデスの役割を評価すると、彼が適切な計算を行い、より多くの設計を行ったことに注目したいと思います。 複雑なメカニズム、動きを強化し、変化させる可能性があります。 アルキメデスのおかげで、人類は打ち上げを学びました 大きな船、戦闘車両を構築します。
2.3 レバーとは何ですか?
それでも、人の力には限界があるため、人の力をより大きな力に変えることを可能にする装置（または装置）を頻繁に使用します。 直接動かすことができない重い物体（石、キャビネット、工作機械）は、十分に長くて強い棒であるレバーを使用してその場所から移動させます。
レバーは、固定されたサポートの周りを回転できる剛体です。 レバーには 2 本のアームがあります。 ショルダーとは支点から力がかかる点までの距離です。 バールや板などをレバーとして使用できます。 パターンがあります:(スライド 1 を参照).
1) ショルダーが長いほど、同じ荷物を持ち上げるのに必要な力が少なくなります。
2) 腕が長ければ長いほど、移動距離も長くなります。
3) レバーアームは何倍大きいか、バランスを維持するには荷重は何倍小さい必要があります。
これらのパターンを小学生にも理解できる言語で定式化することができました。 私たちは反比例と比例の性質についてまだよく知りません。 そして、自家製の実験室設備 (レゴ コンストラクターで作られたレバー) は、パターンの妥当性を明確に検証するのに役立ちました。
レバーは2種類あります。
第 1 種類のレバーの場合、支持固定点 O は加えられた力の作用線の間に位置し、第 2 種類のレバーの場合、支持固定点 O は作用線の片側に位置します。(スライド 1 を参照).
レバレッジを利用すると力を得ることができます。 レバーを使用して得られる力の増加を計算するには、3 世紀にアルキメデスが発見した法則を知っておく必要があります。 紀元前 e.
それで、小さい力と大きい力のバランスをとるためには、その肩が大きい力の肩を超える必要があります。 .
アルキメデスがてこの原理を確立して以来、それはほぼ 1900 年間、元の形で存在してきました。
したがって、ほとんどの場合、強度を高めるためにてこの作用が使用されます。 体にかかる力が数倍になります。
2. 4.レバーの種類
レバーにはブロックとゲートの 2 種類があります。(スライド 1 を参照).
ブロック ロープ、ケーブル、またはチェーンを通す溝のある車輪のような形をした装置です。
ブロックには、可動ブロックと固定ブロックの 2 つの主なタイプがあります。(スライド 1 を参照).
固定ブロックの場合は軸が固定されており、荷物をつり上げる際に上下しませんが、可動ブロックの場合は荷物に合わせて軸が動きます。 静止したブロックでは強度が向上しません。 力の方向を変えるために使います。 したがって、たとえば、そのようなブロックの上に投げられたロープに下向きの力を加えると、荷重が上向きに上昇します。
移動ブロックの場合は状況が異なります。 このブロックにより、小さな力で 2 倍以上の力のバランスをとることができます。
実際には、移動ブロックと固定ブロックの組み合わせがよく使用されます。 これにより、力の衝撃の方向を変えることができ、同時に強度が 2 倍になります。
強度をさらに高めるために、と呼ばれる昇降機構が採用されています。チェーンホイスト . ギリシャ語「ポリスパスト」は、「ポリ」-たくさんと「スパオ」-私が引くという2つの根から形成されているため、一般的には「多くのプル」であることがわかります。(スライド 1 を参照).
滑車は 2 つのケージを組み合わせたもので、1 つは 3 つの固定ブロックで構成され、もう 1 つは 3 つの可動ブロックで構成されます。 それぞれの可動ブロックが牽引力を 2 倍にするため、一般にプーリーの強度は 6 倍になります。
ゲートはシリンダー（ドラム）とそれに取り付けられたハンドルで構成されています。 この単純な仕組みは古代に発明されました。 ほとんどの場合、井戸から水を汲み上げるために使用されました。(スライド 1 を参照).
より高度な機構はウインチです。 直径の異なる2つの歯車を備えたゲートを組み合わせたものです。 ウインチは 2 つのウインチを組み合わせたものと考えることができます。(スライド 1 を参照).
何世紀にもわたる実践により、どのメカニズムも仕事に利益をもたらさないことが証明されています。 作業条件に応じて、強度や経路を得るために使用されます。 古代の科学者はすでにそのルールを知っていました: 力で何回勝っても、距離で負けるのは同じです。 このルールは力学の「黄金律」と呼ばれています。 その著者は古代ギリシャの科学者、アレクサンドリアのヘロンです。私西暦世紀(スライド 1 を参照).
Ⅲ 。 実践的な部分。
勉強した上で 理論資料私はレバーの歴史、発見者、動作原理とその種類について研究することにしました。
3.1. テクノロジーと日常生活におけるレバー。
私たちの中で 現代世界レバーは自然界と人工界の両方で広く使用されています。 機械的な動きを変換するほぼすべての機構では、何らかの形でレバーが使用されます。
レバーは人間や動物の体のさまざまな部分にあります。 これらは、たとえば、手足や顎です。 昆虫や鳥の体にはレバーがたくさん見られます。
レバーは水道の蛇口やドア、各種キッチン家電など日常生活でもよく使われています。(スライド 1 を参照).
てこの原理がてこスケールの動作の基礎となっており、 いろいろな種類強度や距離の増加が必要な場合に使用されるツールや装置。(スライド 1 を参照).
ハサミを使って作業すると、力と距離が増加することがわかります。 ハサミはレバーであり、その回転軸はハサミの両半分を接続するネジを通過します。 ハサミの用途に応じて、そのデザインは異なります。 紙を切るために設計されたはさみは、長い刃とほぼ同じ長さのハンドルを備えています。紙を切るのに力がかからず、刃が長いのでまっすぐに切りやすいです。 この場合、距離が増加します。 金属板を切断するためのハサミは、金属の抵抗力が大きく、それをバランスさせるために作用する力のアームを大幅に増加させる必要があるため、ハンドルが刃よりもはるかに長くなります。 ワイヤー切断用に設計されたワイヤーカッターでは、ハンドルの長さと切断部分と回転軸の間の距離の差はさらに大きくなります。 明らかに、このような場合には力が得られます。 (スライド 1 を参照).
レバーは他の工具にも使用されます。これらは、万力や作業台のハンドル、工作機械のレバー、大工道具、救助工具などです。(スライド 1 を参照).
もちろん、テクノロジーではさまざまなタイプのレバーが一般的です。 最も単純な使用例は次のとおりです。車のシフトレバー、車やトラクターのペダル、自転車のハンドブレーキ。(スライド 1 を参照).
ミシンのハンドルやピアノの鍵盤もレバーです。(スライド 1 を参照).
私たちはみんなスポーツが大好きです！ そして、よく見てみると、この分野でもレバレッジが使われていることがわかります。高い金庫非常にわかりやすい例です。 長さ約 3 メートルのレバーを使い、力を正しく加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛びます。 また、多くのスポーツ用品にはレバーが装備されています。(スライド 1 を参照).
掘削機とタワー クレーンは、レバー、ブロック、ゲートの組み合わせで、あらゆる建設現場で稼働します。 クレーンは「特性」に応じてデザインや特徴が異なります。(スライド 1 を参照).
幅広い用途レバーも見つかった 農業– トラクター、コンバイン、播種機、その他の機構。(スライド 1 を参照).
それで、ほとんどの場合、強度を高めるために単純な機構（ギリシャ語の「mechane」-機械、道具）が使用されます。
3.2. 研究室での仕事
装置 : 三脚のレバー、重りのセット、定規。
目標 : レバーの平衡条件を調べます。
進捗。
1.レバー先端のナットを回して水平になるようにバランスを取りました。
2. 回転軸から 7 cm の距離にあるレバーの左アームに 3 つの重りを吊り下げます。
3. 試しに、レバーの右腕に、前の 3 つの重りのバランスをとるために 1 つの重りを吊るす場所を作成しました。 ここから回転軸までの距離を測ってみました。
4. 各荷重の重さが 1 N であると仮定して、表に記入します。
5. レバー均衡則の妥当性について結論を導き出した。
(スライド 1 を参照).
F2l2 : l1
7 cm
3H
21 cm
1H
10cm
2時間目
20 cm
1H
9cm
4時間
18センチメートル
2時間目
3.3.自宅での実験。
Ya.I の本を使用して ペレルマン」 面白い物理学」とインターネット サイト「Cool Physics」と「Physics Around Us」の資料を使用して、面白い実験を行いましたレバー付き。
1. 車。 (スライド 1 を参照).
大小のおもちゃの車に乗りました。 定規の両端に置き、中心を丸い鉛筆の上に置きました。 大きな機械が無理をしすぎたので... もっと重いです。 鉛筆を大きなタイプライターに近づけると、バランスが取れます。 鉛筆を大きなタイプライターにさらに近づけると、小さなタイプライターがそれを上回りました。
2. 指にはどのくらいの力がありますか?
私は丸いつまようじを2本取りました。 私は1本のつまようじの真ん中を中指（爪に近い）に置き、端 - 人差し指と薬指に置きました。 私は人差し指と薬指で爪楊枝を押して折ろうとしました。 彼は爪楊枝を指の真ん中に移動させた。 もう一度爪楊枝を折ってみました。 爪楊枝が指の先にあるとき、爪楊枝を折ることはほとんど不可能でした（指はくるみ割り人形に似た第二級のレバーの役割を果たしました）。 支点は指が始まる場所です。つまようじが支点から離れるほど、より大きな力を加える必要があります。 ???????
3. プーリーホイスト。
ハンドルにロープを結び付けた スキーポール。 両方の棒を互いに50 cmの距離に置き、ハンドルをロープで3回巻き付けます。 助手たちが棒を引き離そうとしている間、私はロープの緩んだ端を引っ張りました。 たとえ友達がスティックを押し離そうとしても、私は一人でスティックを押し合わせることができます。 (ポールとロープは滑車システムのように動作します。私が加える力はポールのハンドルに巻き付けられたロープによって倍増されるため、アシスタントと比較して私の力はほぼ 5 倍になります。
4. レバー。 (スライド 1 を参照).
普通の棒が人間のレバーになりました - 最も単純なメカニズムです。 普通の棒で二人で荷物を運ぶのにとても便利です。 これを使用すると、重い物を簡単に持ち上げたり移動したりできます。
体験１。 私はそれほど長くない棒をスーツケースのハンドルの下に差し込み、友人に手伝ってもらいながら二人でスーツケースを持ち上げました。 スーツケースがちょうど真ん中にあれば、私たち全員が均等に荷物を積むことができます。 スーツケースをスティックの一方の端に移動すると、すべてが変わりました。 長い方の端を持つ方の負担が軽くなりました。 レバーアームが変更され、荷重を上昇位置に保持する力のバランスも変更されました。 私たち一人一人の手はレバーの支えになっており、荷重までの距離が小さければ、この支点にかかる荷重は大きくなります。
体験2 。 私は小さな棒を手に取り、その端の近くの側面に釘を打ち込みました。 この端にアイロンを置き（アイロンが床に滑り落ちないように釘が必要です）、レバーを椅子の後ろに置きました。 レバーの自由端を持ち、支点を荷物に近づけたり、荷物から遠ざけたりしてレバーを動かしました。 手から支点までの距離が長いほうが荷重を持ちやすいと確信していました。 サポートから荷重までの距離を変えずに、手をレバーに沿って支点まで動かしても、同じ結果が得られました。
5. 釘を抜きます。
ハンマーを使って、釘を木片の2/3まで打ち込みました。 私は手で木片から釘を抜こうとしました。 どれだけ頑張っても何もできませんでした。 そこで釘抜きを使って簡単に釘を抜きました。 私の場合は釘抜きがレバーの役割を果たしますが、それは 単純な装置、 のために使用される力を使って 2 番目のポイントでの抵抗を克服します。
3.4. テコの原理で動作するデバイスやモデルの製造。
レバーの研究から得た知識を使用して、私は父の助けを借りて次の装置とモデルを作りました。
1. DIY ウインチ。 (スライド 1 を参照).
悪路からは誰も安全ではありません。車がぬかるみにはまった場合、それを救えるのはウインチだけです。 自分の手でウインチを作ることができるのに、高価なものに多額のお金を費やして店で買う価値はありますか？
必要なものは次のとおりです。
回転用の軸と、大小の直径の 2 本の適切なチューブ。
強力なケーブル。
進捗：
当社の手作りウインチはてこの原理で動作します。 パイプの一部は、自家製ウインチの基礎として機能します。 パイプを動作させるには、パイプを車軸に置き、ケーブルで固定する必要があります。 ロープのループをパイプに数回巻き付け、任意のハンドルに取り付ける必要があります。
ハンドルを回すとパイプが軸に沿って回転し、ケーブルが巻き付きます。 このようなウインチは、泥の中から車を引き上げるだけでなく、田舎などでさまざまな荷物を移動するのにも役立ちます。
2. 滑車ホイスト。 (スライド 1 を参照).
強力なナイロンコード、2つの別々のブロック、および重りを用意しました。 可動ブロック1個と固定ブロック1個を組み合わせて組み立て、固定しました。チェーンホイストがなければ手に持てなかった荷物も簡単に持ち上げられるようになりました。
ダイナモメーターで実験を行った結果、チェーンホイストの強度は2倍になると確信しました。
Ⅳ 。 結論。
仕事の結果、私は次の法則を確信するようになりました。それは、強さで勝った回数と、距離で負けた回数が同じであるということです。
レバーの歴史、発見者、動作原理、種類について学びました。
レバー 他の種類日常生活のあらゆる段階で見つかります。
手押し車のハンドルが長いと持ち運びが簡単になります。
釘抜きは長ければ長いほど釘を抜きやすくなります。
柄の長いレンチを使用するとナットを締めるのがはるかに簡単です。
力学の「黄金律」を決して忘れてはなりません。これを単純化すると、次のようになります。強さで勝つことは、邪魔で負けることを意味します。 場合によっては、強さを得るために近道を犠牲にする価値があります。 作業内容は変わりませんが、距離が伸びると時間も増えるので楽になります。 そして、長期間にわたって、仕事をするのがより簡単になることは誰にとっても明らかです。
マシンを設計するときは、道路で勝つために、時間内に勝つために強度を犠牲にしなければならない場合、その逆のことが起こります。
このテーマに取り組む過程で、私は自分自身の経験から、レバーとその種類は実際には人に強さや距離を与えたり、便利のために使用されていると確信するようになりました。 したがって、彼はすべての強者が必ずしも強いわけではないという仮説を裏付けました。 今私は日々のおかげだけでなく強くなってきています フィジカルトレーニングだけでなく、新しく獲得した知識を適用することによっても可能です。 私の作品のタイトルは、いかなる場合でも肯定的なイントネーションで発音されるべきではありません。 逆に知性があれば力も生まれる。 私の研究から得られた資料は、間違いなく、地球を取り巻く世界についての授業に役立つでしょう。 小学校、そしておそらく7年生の物理の授業でも。
最後に、ウラジミール・スティーエフの素晴らしいおとぎ話「命の恩人」のハリネズミの言葉を思い出したいと思います。「棒はいつでも見つけることができますが、ここに命の恩人があり、ここに命の恩人があります！」
文学
1.バラショフM.M. 物理。 – M.: 教育、1994 年。
2. カッツ Ts.B. 物理学の授業での生物物理学。 – M.: 教育、1988 年。
3. ペレルマン Ya.I. 面白い物理学。 ブック 1。 – M.: ナウカ、1979 年。
4. 物理学。 7年生 / グロモフ S.V.、ロディナ N.A. – M.: 教育、2000 年。
5. 物理学 7 年生 / ペリシキン A.V.、ロディナ N.A. – M.: バスタード、2003 年。
6.子供向けの百科事典。 T.14 – テクノロジー。 – M.: アヴァスタ+、2000 年。
7. 私は世界を探検します。 子ども向け百科事典 - 美の世界。 – M.: アストレル、2004 年。
応用
フォトレポート
研究室での仕事「レバーのつり合い条件を調べる」
私の実験 http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )
チェーンブロックを作る
学校間会議の市内ツアー
「科学への第一歩。」
役職「パワーあるよ！ 頭脳はいりませんか？
学生（姓、フルネーム）アブラモフ・ダニラ
MBOU 中等教育学校 ________32__クラス____________ 4 B
作業長シーベルト・ガリーナ・イワノヴナ
作品の種類 (プロジェクト/要約/研究)勉強
仕事の評価基準
1) 作業設計の要件の遵守。すべての要件が満たされています .
2) 調査対象の資料の量:文献やインターネットでの情報の検索、観察、記述と測定、実験作業、モデリング。
3) 研究対象の認知的価値、関連性、実用的および理論的重要性。この研究では、てこの起源と種類を調べ、てこの実験を行い、てこの原理で動作する装置をモデル化しました。
4) 仕事の問題、仮説、目標、目的。仮説: おそらく、人が強くなるのを助けるメカニズムが存在します。 目標: 最も単純なメカニズムの動作原理を解明すること。 目的: レバーの特性とその動作原理を特定するための実験を実施します。
5) 研究スキル (議論、結論、読み書き能力、資料の論理的表現、科学的な表現スタイルの遵守)作品は適切に編集され、続いて 科学的なスタイルプレゼンテーションでは、それぞれの経験と作品全体について結論が導き出されます。
査読者の署名（署名転写）
ウユキナ・リュドミラ・グリゴリエヴナ
プレビュー:
学校p. 3番目の決定的
報告
専門分野：「物理学」
というテーマについて:「」
完了:
学生_7_クラス
トロコンニコフ・ウラジミール
チェック者: オレイニコフ・ニコライ
ヴィクトロヴィッチ
__________________________
自然、日常生活、テクノロジーにおけるレバー
レバーは最も一般的なものの 1 つであり、 単純なタイプ自然界と人間が作り出した人工世界の両方に存在する世界の仕組み。
人間の体はレバーのようなもの
たとえば、人や動物の骨格や筋骨格系は、数十、数百のレバーで構成されています。 肘関節を見てみましょう。 橈骨と上腕骨は軟骨でつながっており、上腕二頭筋と上腕三頭筋も軟骨でつながっています。 したがって、最も単純なレバー機構が得られます。
3kgのダンベルを手に持つと、どれくらいの力が筋肉に発達しますか? 骨と筋肉の接合部は骨ごとに 1 対 8 の比率で分割されているため、筋肉は 24 kg の力を発揮します。 私たちは自分たちよりも強いことがわかりました。 しかし、私たちの骨格のてこシステムでは、私たちの力を十分に発揮することができません。
身体の筋骨格系におけるてこ作用の利点をよりうまく応用した明らかな例は、多くの動物 (あらゆる種類の猫、馬など) の逆向きの後膝です。
彼らの骨は私たちよりも長く、後ろ足の特殊な構造により、筋肉の力をより効率的に使用できます。 はい、間違いなく、彼らの筋肉は私たちよりもはるかに強いですが、体重は桁違いに重いです。
平均的な馬の体重は約450kgで、約2メートルの高さまで簡単にジャンプできます。 あなたも私も、体重は馬の 8 ～ 9 分の 1 ですが、そのようなジャンプを実行するには、走り高跳びのスポーツの達人である必要があります。
ハイジャンプについて思い出したので、人間が発明したレバーを使用するためのオプションを考えてみましょう。 高い金庫非常にわかりやすい例です。
長さ約 3 メートルのレバーを使用します (走り高跳びのポールの長さは約 5 メートルです。つまり、ジャンプの瞬間のポールの曲がりから始まるレバーの長い腕は約 3 メートルです)。力を加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで舞い上がります。
日常生活のレバー
レバーは日常生活でもよく使われます。 小さくても非常に効果的なレバーである 3 ～ 5 cm のハンドルがなかったら、しっかりとねじ込まれた水道の蛇口を開けるのははるかに困難になります。
ボルトやナットを緩めたり締めたりするために使用するレンチも同様です。 レンチが長いほど、このナットを緩めるのが簡単になり、逆に、より強く締めることができます。
各種機構、自動車、工作機械の修理など、特に大きくて重いボルトやナットを扱う場合は、柄が1メートルまでのレンチを使用してください。
日常生活におけるレバーのもう 1 つの顕著な例は、最も普通のドアです。 ヒンジの近くを押してドアを開けてみてください。 ドアは非常に強く折れます。 ただし、力がかかる位置がドアのヒンジから遠ければ遠いほど、ドアを開けるのは簡単になります。
テクノロジーのレバー
当然のことながら、レバーもテクノロジーのいたるところに存在します。最もわかりやすい例車のシフトレバー。 レバーの短いアームはキャビン内で見える部分です。
レバーの長いアームは車体の底面に隠れており、短いアームの約2倍の長さがあります。 レバーをある位置から別の位置に動かすと、ギアボックス内の長いアームが対応する機構を切り替えます。
ここでは、レバーアームの長さ、ストロークの範囲、レバーを動かすのに必要な力が相互にどのように関係しているのかも非常に明確にわかります。
例えば、スポーツカーでは、より速くギアを変更するために、レバーは通常短く取り付けられており、その移動範囲も短くなります。
ただし、この場合、ドライバーはギアを変更するためにさらに努力する必要があります。 逆に重量車では機構自体が重くなるためレバーが長くなり、その移動範囲も乗用車に比べて長くなります。
このように、テコの仕組みは自然界や私たちの日常生活、さまざまな仕組みに広く浸透していることがわかります。
テクノロジーにおけるレバー。 くさびとネジは傾斜面の一種です。 このウェッジは、丸太などの耐久性のある物体を分割するために設計されています。 また、部品間の亀裂にも打ち込まれ、ある部品から別の部品へのより大きな圧力が生じ、それによって部品間の静摩擦力が増加し、信頼性の高い接着が保証されます。 ウェッジにかかる巨大な力を考えると、ウェッジは非常に丈夫であり、最も硬い素材で作られていなければなりません。 多くの動物や植物の「穴を開ける道具」（爪、角、歯、脊椎）は、くさび（変形した傾斜面）のような形をしています。 動きの速い魚の頭の尖った形状もくさびに似ています。 これらのウェッジの多くは非常に滑らかで硬い表面を備えており、優れた切れ味をもたらします。
プレゼンテーション「自然とテクノロジーのレバー」のスライド 9「レバー」というトピックに関する物理学の授業サイズ: 960 x 720 ピクセル、形式: jpg。 スライドを無料でダウンロードして使用するには 物理の授業, 画像を右クリックし、「名前を付けて画像を保存...」をクリックします。 プレゼンテーション全体「Levers in Nature and Technology.ppt」を、サイズ 2276 KB の zip アーカイブとしてダウンロードできます。
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「暮らしの中のレバー」シンプルな仕組み。 日常生活の中にあるレバー。 レバーの種類: ブロックとゲート。 傾斜面。 ゲートブロックレバー。 傾斜面ウェッジねじ。 人は何を使って仕事をすることができるのでしょうか？ レバーバランス。 機械作業。 テクノロジーと日常生活におけるレバー: レバー付きプレス。 古代エジプトのピラミッド建設中。
「レバー」 - 金属を切断するためのハサミ。 回転軸。 日常生活、テクノロジー、自然におけるレバー。 どちらの場合、荷物を運ぶのが楽ですか？ ゲート。 サポートポイント。 手押し車。
「レバー機構」 - レバー。 写真のレバーは何の種類ですか? 提案されたメカニズムのうち、レバーを使用するものはどれですか? レバーは、固定されたサポートの周りを回転できる剛体です。 シンプルな仕組み。 1マスの長さを1cmとして、各アームの数値を求めます。 特殊なレバー。 レバーにかかる力のアームを構築します。
「自然とテクノロジーのレバー」 - レバーの仕組み。 野生動物とテクノロジーのレバー。 可動骨。 節足動物のレバー。 アルキメデス。 テクノロジーのレバー。 二枚貝のレバー。 背鰭の棘。 生きた自然の中のレバー。 スケルトンのレバー機構。
「レバー」 - スイーパー。 ロード: 私の研究室のセットアップ。 大人たちは私に、ドアをレバーとして使ったと説明しました。 人々はどのようにレバレッジを利用するのでしょうか? 2番目のタイプのレバー。 レバーを使用して距離を変換します。 アプリケーションポイントをロードします。 レバレッジ計算機。 力の適用点。 レバーとは何ですか? 私はレバレッジの独自の使い方を思いつきました。
テコの法則 (またはモーメントの法則) は、体力や移動力の向上が必要なテクノロジーや日常生活で使用されるさまざまな種類のツールや装置の動作の基礎となっています。
ハサミを使うと力がつきます。
ハサミはてこの原理です 。 紙を切るために設計されたはさみは、長い刃とほぼ同じ長さのハンドルを備えています。 紙を切るのにそれほど力は必要ありません。 また、刃が長いと、まっすぐに切るのに便利です。 金属板を切断するためのハサミは、金属の抵抗力が大きく、それをバランスさせるために作用する力のアームを大幅に増加させる必要があるため、ハンドルが刃よりもはるかに長くなります。 ピアスを切断するために設計されたニッパーでは、ハンドルの長さと回転軸からの切断部分の距離の差はさらに大きくなります。
多くの機械にはさまざまな種類のレバーが付いており、ミシンのハンドル、自転車のペダルやハンドブレーキ、車やトラクターのペダル、ピアノの鍵盤などはすべてレバーの例です。 このような機械や工具に使用されています。
レバーの使用例としては、万力や作業台のハンドル、ボール盤のレバーなどが挙げられます。 テコスケールの動作はテコの原理を利用しています。 トレーニング スケールはイコールアーム レバーとして機能します。
レバーは動物や人間の体のさまざまな部分にも見られます。 これらは、たとえば、手足や顎です。 昆虫、鳥の体、植物の構造には多くのレバーが確認できます。
単純なメカニズムのもう 1 つの例はブロックです。
ブロック -ロープやケーブル、チェーンなどを通す溝のある車輪です。
通常、実際には移動ブロックと固定ブロックの組み合わせが使用されます。
静止したブロックでは強度が向上しません。 そしてそれは便宜的に使用されます。 これにより力の方向が変わり、たとえば地面に立ったまま荷物を持ち上げることができるようになります。
強度をさらに高めるために、昇降機構が使用されています。 チェーンホイスト
ギリシャ語の「滑車」という言葉は、「ポリ」（たくさん）と「スパオ」（引っ張る）という 2 つの語源から形成されています。 したがって、一般的には「マルチドラフト」であることがわかります。
滑車ブロックは 2 つのケージを組み合わせたもので、1 つは 3 つの固定ブロックで構成され、もう 1 つは 3 つの可動ブロックで構成されます。
各移動ブロックは牽引力を 2 倍にするため、一般にプーリーの力は 6 倍増加します。
単純な機構には、検討したレバーやブロックだけでなく、その他のさまざまな装置（傾斜面、くさび、ネジ、ゲートなど）も含まれます。
多くの場合、重い荷物を一定の高さまで持ち上げるのではなく、同じ高さまで引きずっていきます。 傾斜面（くさびとねじ）
傾斜面- 水平面に対して直線以外の角度で設置された平面の形の単純な機構.
ウェッジ- プリズムの形をした単純な機構で、その作業面は鋭角に収束します。 処理対象のオブジェクトをパーツに分割して移動するために使用されます。.
スクリュー- シンプルな仕組み。 ねじ山も本質的には、シリンダーの周りに繰り返し巻き付けられた傾斜面という単純な機構です。
ゲート- これらは一緒に接続され、同じ軸の周りを回転する 2 つの車輪です。たとえば、ハンドル付きの井戸のゲートです。
ウインチ- 駆動機構に中間ギアを備えた 2 つのゲートで構成される設計.
古代には、多くの単純な機構が軍事目的で使用されました。 これらはバリスタ、カタパルト、その他の装置です。 アルキメデスは、この分野における特に多数の発明で有名になりました。
ローマ軍がシラクサを包囲したとき、75歳のアルキメデスは故郷の防衛を率いた。 彼が設計したメカニズムは、同時代の人々の想像力を魅了しました。 プルタルコスによれば、アルキメデスの「鉄の足」と投擲機によってローマ軍に与えられた甚大な損害は、「ローマ人は非常に臆病になり、ロープや丸太が動いていることに気づいたら、壁に向かって彼らは「ここだ、ここだ」と叫びました。」 -そして、アルキメデスが彼らに何らかの機械を送り込もうとしていると考えて、彼らは逃げました。」
シラクサの包囲は数か月続きましたが、門を開いた裏切り者のおかげで、ローマ人はついに市内に侵入することができました。 「卑劣な悪意と卑劣な貪欲の多くの例が思い起こされるでしょう」とティトゥス・リヴィウス（紀元前1世紀）はシラクサ略奪について書いている。「しかし、その中で最も有名なのはアルキメデスの殺害である。 激しい混乱の真っ只中、残忍な兵士たちの叫び声と踏みつける音の中で、砂に描かれた人物を眺めながらアルキメデスは冷静に考えた、そして誰かも分からない強盗が彼を剣で刺したのだ。」
何世紀にもわたる慣例によれば、どのメカニズムも仕事に利益をもたらさないことがわかっています。 それらも同様に適用されます さまざまな仕組み作業条件に応じて強度や経路を増やすため。
古代の科学者はすでに次の法則を知っていました。
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