Параграф 57 Физика 7 класс Пёрышкин | Конспект

Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики

Простые механизмы, такие как рычаги и наклонные плоскости, позволяют получить выигрыш в силе, уменьшая усилия, которые необходимо приложить для выполнения работы. Однако, несмотря на этот выигрыш, общее количество работы, необходимой для перемещения груза, остаётся одинаковым. Это связано с тем, что при уменьшении силы увеличивается расстояние, на которое приходится перемещать точку приложения этой силы. Примером такого механизма является рычаг, который позволяет получить выигрыш в силе, но точка приложения силы проходит больший путь. Таким образом, выгода в силе компенсируется увеличением пути.

Равновесие сил на рычаге второго рода

На рисунке 186 показан пример рычага второго рода, который находится в равновесии под действием двух противоположных сил. Правая сила F₁ действует на одну сторону рычага, а левая сила F₂​ — на другую сторону. Плечи сил при этом разные, и если плечо силы F₂​ больше плеча силы F₁​, то для удержания равновесия потребуется меньшая сила F₂​. Однако при движении рычага точка приложения меньшей силы F₂​ проходит больший путь, чем точка приложения силы F₁​. Это подтверждает правило: «во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии». Использование этого правила позволяет эффективно рассчитывать равновесие для любых простых механизмов.

Пропорциональность сил и путей

Используя основное свойство пропорций, можно вывести формулу, описывающую равновесие рычага: F₁×s₁=F₂×s₂ ​, где s₁​ и s₂​ — расстояния, пройденные точками приложения сил. Это означает, что произведение силы на пройденное расстояние остаётся одинаковым. Таким образом, даже если рычаг увеличивает силу, это компенсируется тем, что путь увеличивается. Например, если при помощи рычага сила уменьшается в 2 раза, то путь удваивается, и наоборот. Данный принцип позволяет понять, как распределяется работа при использовании простых механизмов.

Золотое правило механики

Золотое правило механики гласит: «Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии». Это правило применимо не только для рычагов, но и для других простых механизмов, таких как наклонные плоскости и блоки. Например, если по наклонной плоскости объект поднимается на меньшую высоту h, преодолевая путь l, то выигрыш в силе происходит за счет увеличения пути. Формула F₁/F₂=l/h ​описывает это соотношение. Золотое правило механики помогает понять, что любое механическое устройство только перераспределяет усилия и расстояния, но не снижает общую работу, необходимую для выполнения задачи.

Заключение: значение простых механизмов

Простые механизмы, такие как рычаги и наклонные плоскости, делают выполнение работы более удобным, но не уменьшают её общий объём. Они лишь позволяют изменять соотношение сил и расстояний, что помогает человеку выполнять задачи с меньшими затратами сил. Это правило используется в различных областях, от строительства до механики и физики, чтобы рассчитать требуемые усилия и оптимизировать процесс работы. Понимание принципа золотого правила механики помогает создавать эффективные конструкции и использовать механизмы с максимальной отдачей.