Aplikace zákona rovnováhy páky na blok: zlaté pravidlo mechaniky. Rameno páky. Rovnováha páky. Moment síly Zlaté pravidlo mechaniky

Páka je tuhé těleso, které se může otáčet kolem pevného bodu.

Pevný bod se nazývá opěrný bod.

Známým příkladem páky je houpačka (obr. 25.1).

Kdy se dva lidé na houpačce vyrovnají? Začněme pozorováním. Jistě jste si všimli, že dva lidé na houpačce se navzájem balancují, pokud mají přibližně stejnou váhu a jsou přibližně ve stejné vzdálenosti od opěrného bodu (obr. 25.1, a).

Rýže. 25.1. Podmínka rovnováhy pro houpačku: a - lidé stejné hmotnosti se vzájemně vyvažují, když sedí ve stejné vzdálenosti od opěrného bodu; b - lidé různé hmotnosti se navzájem vyvažují, když ten těžší sedí blíže k opěrnému bodu

Jsou-li tyto dva velmi rozdílné hmotnosti, vyvažují se navzájem pouze tehdy, když ten těžší sedí mnohem blíže k opěrnému bodu (obr. 25.1, b).

Přejděme nyní od pozorování k experimentům: pokusme se najít podmínky pro rovnováhu páky.

Dejme zkušenosti

Zkušenosti ukazují, že břemena o stejné hmotnosti vyvažují páku, pokud jsou zavěšena ve stejné vzdálenosti od opěrného bodu (obr. 25.2, a).

Pokud mají břemena různou hmotnost, pak je páka v rovnováze, když je těžší břemeno tolikrát blíže k bodu otáčení, kolik je jeho hmotnost větší než hmotnost lehkého břemene (obr. 25.2, b, c).

Rýže. 25.2. Pokusy najít rovnovážný stav páky

Stav rovnováhy páky. Vzdálenost od opěrného bodu k přímce, podél které síla působí, se nazývá rameno této síly. Označme F 1 a F 2 síly působící na páku ze strany břemen (viz schémata na pravé straně obr. 25.2). Označme ramena těchto sil jako l 1 respektive l 2. Naše experimenty ukázaly, že páka je v rovnováze, pokud síly F 1 a F 2 působící na páku mají tendenci ji otáčet v opačných směrech a moduly sil jsou nepřímo úměrné ramenům těchto sil:

F1/F2 = l2/l1.

Tuto podmínku rovnováhy páky experimentálně stanovil Archimedes ve 3. století před naším letopočtem. E.

Rovnovážný stav páky můžete experimentálně studovat v laboratorní práce № 11.

Sekce: Fyzika

Typ lekce: lekci v učení nové látky

Cíle lekce:

• Vzdělávací:
  • seznámení s využitím jednoduchých mechanismů v přírodě a technice;
  • rozvíjet dovednosti v analýze informačních zdrojů;
  • experimentálně stanovit pravidlo rovnováhy páky;
  • rozvíjet schopnost studentů provádět experimenty (experimenty) a vyvozovat z nich závěry.
• Vzdělávací:
  • rozvíjet dovednosti pozorovat, analyzovat, porovnávat, zobecňovat, klasifikovat, sestavovat diagramy, formulovat závěry na základě probrané látky;
  • rozvíjet kognitivní zájem, nezávislost myšlení a inteligenci;
  • rozvíjet gramotnost ústní řeč;
  • rozvíjet praktické pracovní dovednosti.
• Vzdělávací:
  • mravní výchova: láska k přírodě, smysl pro soudružskou vzájemnou pomoc, etika skupinové práce;
  • péče o kulturu v organizaci výchovné práce.

Základní pojmy:

• mechanismy
• rameno páky
• síla ramen
• blok
• brána
• nakloněná rovina
• klín
• šroub

Zařízení: počítač, prezentace, letáky (pracovní karty), páka na stativu, sada závaží, laboratorní sada na téma „Mechanika, jednoduché mechanismy“.

BĚHEM lekcí

I. Organizační fáze

1. Pozdrav.
2. Určení absence.
3. Kontrola připravenosti studentů na hodinu.
4. Kontrola připravenosti učebny na vyučovací hodinu.
5. Organizace pozornosti .

II. Fáze kontroly domácích úkolů

1. Odhalení, že celá třída dokončila domácí úkol.
2. Vizuální kontrola úkolů v sešitu.
3. Zjištění důvodů neúspěchu jednotlivých žáků při plnění úkolu.
4. Otázky k domácím úkolům.

III. Fáze přípravy studentů na aktivní a vědomou asimilaci nového materiálu

"Mohl bych otočit Zemi pákou, jen mi dej opěrný bod"

Archimedes

Hádejte hádanky:

1. Dva kroužky, dva konce a uprostřed cvoček. ( Nůžky)

2. Dvě sestry se houpaly - hledaly pravdu, a když ji dosáhly, přestaly. ( Váhy)

3. Pokloní se, ukloní - přijde domů - natáhne se. ( Sekera)

4. Co je to za zázračného obra?
Natáhne ruku k oblakům
Funguje:
Pomáhá stavět dům. ( Jeřáb )

– Pozorně si znovu prohlédněte odpovědi a pojmenujte je jedním slovem. „Zbraň, stroj“ v překladu z řečtiny znamená „mechanismy“.

Mechanismus- z řeckého slova "????v?" – zbraň, konstrukce.
Auto– z latinského slova „ stroj" – konstrukce.

– Ukazuje se, že obyčejná hůl je nejjednodušší mechanismus. Kdo ví, jak se to jmenuje?
– Pojďme společně formulovat téma lekce: ….
– Otevřete sešity, zapište si datum a téma lekce: “ Jednoduché mechanismy. Podmínky pro rovnováhu páky."
– Jaký cíl bychom vám dnes ve třídě měli stanovit...

IV. Etapa asimilace nových poznatků

„Mohl bych otočit Zemi pákou, jen mi dej opěrný bod“ – tato slova, která jsou epigrafem naší lekce, vyslovil Archimedes před více než 2000 lety. Lidé si je ale stále pamatují a předávají si je z úst do úst. Proč? Měl Archimedes pravdu?

– Páky začali lidé používat již ve starověku.
– Na co myslíš, že jsou?
– Samozřejmě pro usnadnění práce.
– První, kdo páku použil, byl náš vzdálený pravěký předek, který klackem přemisťoval těžké kameny při hledání jedlých kořenů nebo drobných živočichů ukrývajících se pod kořeny. Ano, ano, vždyť obyčejná tyč, která má opěrný bod, kolem kterého se dá otáčet, je opravdová páka.
Existuje mnoho důkazů, že ve starověkých zemích - Babylon, Egypt, Řecko - stavitelé hojně používali páky při zvedání a přepravě soch, sloupů a obrovských kamenů. Tehdy o zákonu páky neměli ani ponětí, ale už dobře věděli, že páka in ve schopných rukou změní těžký náklad na lehký.
Rameno páky- je nedílnou součástí téměř každého moderní auto, stroj, mechanismus. Bagr vykopává příkop - jeho železné „rameno“ s lopatou funguje jako páka. Řidič mění rychlost vozu pomocí řadicí páky. Lékárník věší prášky na velmi přesné lékárnické váhy, hlavní součástí těchto vah je páka.
Při rytí záhonů na zahradě se z lopaty v našich rukou stává i páka. Všechny druhy vahadel, klik a bran jsou všechny páky.

- Seznámíme se s jednoduchými mechanismy.

Třída je rozdělena do šesti experimentálních skupin:

1. studuje nakloněnou rovinu.
2. zkoumá páku.
3. studuje blok.
Čtvrtý studuje bránu.
5. studuje klín.
6. studuje šroub.

Práce se provádí podle popisu navrženého pro každou skupinu v pracovní kartě. ( Příloha 1 )

Na základě odpovědí žáků sestavíme schéma. ( Dodatek 2 )

– S jakými mechanismy jste se seznámili...
– K čemu se používají jednoduché mechanismy? ...

Rameno páky- tuhé těleso schopné rotace kolem pevné podpěry. V praxi může roli páky plnit klacek, prkno, páčidlo atp.
Páka má opěrný bod a rameno. Rameno– jedná se o nejkratší vzdálenost od bodu otáčení k linii působení síly (tj. kolmice spuštěné z bodu otáčení k linii působení síly).
Typicky lze síly působící na páku považovat za hmotnost těles. Jednu ze sil budeme nazývat odporová síla, druhou hnací síla.
Na obrázku ( Dodatek 4 ) vidíte rovnoramennou páku, která se používá k vyrovnávání sil. Příkladem takového využití pákového efektu je měřítko. Co si myslíte, že se stane, když se jedna ze sil zdvojnásobí?
Přesně tak, váhy budou nevyvážené (ukazuji to na běžných váhách).
Myslíte si, že existuje způsob, jak vyvážit větší sílu s menší silou?

Kluci, doporučuji vám v kurzu mini-experiment odvodit podmínku rovnováhy pro páku.

Experiment

Na stolech jsou laboratorní páky. Pojďme společně zjistit, kdy bude páka v rovnováze.
K tomu zavěste jedno závaží na háček na pravé straně ve vzdálenosti 15 cm od osy.

• Vyvažte páku jedním závažím. Změřte si levé rameno.
• Vyvažte páku, ale dvěma závažími. Změřte si levé rameno.
• Vyvažte páku, ale třemi závažími. Změřte si levé rameno.
• Vyvažte páku, ale čtyřmi závažími. Změřte si levé rameno.

- Jaké závěry lze vyvodit:

• Kde je větší síla, tam je menší páka.
• Kolikrát se síla zvýšila, tolikrát se snížilo rameno,

- Pojďme formulovat pravidlo vyvážení páky:

Páka je v rovnováze, když síly, které na ni působí, jsou nepřímo úměrné ramenům těchto sil.

– Nyní zkuste napsat toto pravidlo matematicky, tedy vzorec:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 = l 2 / l 1

Pravidlo rovnováhy páky zavedl Archimedes.
Z tohoto pravidla to vyplýváže k vyvážení větší síly pomocí páky lze použít menší sílu.

Relaxace: Zavřete oči a zakryjte je dlaněmi. Představte si list bílého papíru a zkuste na něj v duchu napsat své jméno a příjmení. Na konec záznamu vložte tečku. Nyní zapomeňte na písmena a pamatujte si pouze období. Mělo by se vám zdát, že se pohybujete ze strany na stranu pomalým, jemným kývavým pohybem. Uvolnili jste se... sundejte dlaně, otevřete oči, vy i já se vracíme do skutečného světa plni síly a energie.

V. Etapa upevňování nových poznatků

1. Pokračuj ve větě...

• Páka je... tuhé těleso, které se může otáčet kolem pevné podpěry
• Páka je v rovnováze, pokud... síly na něj působící jsou nepřímo úměrné ramenům těchto sil.
• Pákový efekt síly je... nejkratší vzdálenost od opěrného bodu k linii působení síly (tj. kolmice spadlá z opěrného bodu k linii působení síly).
• Síla se měří v...
• Pákový efekt se měří v...
• Mezi jednoduché mechanismy patří... páka a její odrůdy: – klín, šroub; nakloněná rovina a její odrůdy: klín, šroub.
• K tomu jsou zapotřebí jednoduché mechanismy... aby získal moc

2. Vyplňte tabulku (sami):

Najděte v zařízeních jednoduché mechanismy

VZÁJEMNÁ KONTROLA

Hodnocení po vzájemné kontrole přeneste do sebehodnotící karty.

Měl Archimedes pravdu?

Archimédes si byl jistý, že neexistuje tak těžké břemeno, které by člověk nemohl zvednout – stačí k tomu použít páku.
A přesto Archimedes přeháněl lidské schopnosti. Kdyby Archimedes věděl, jak obrovská je ta hmota Zeměkoule, pak by se pravděpodobně zdržel zvolání, které mu přisuzuje legenda: "Dejte mi opěrný bod a já zvednu Zemi!" Koneckonců, aby se Země posunula o pouhý 1 cm, musela by Archimédova ruka urazit 10 18 km. Ukazuje se, že aby se Země posunula o milimetr, musí být dlouhé rameno páky větší než krátké rameno o 100 000 000 000 bilionů. jednou! Konec tohoto ramene by urazil 1 000 000 bilionů. kilometrů (přibližně). A projet takovou cestu by člověku trvalo mnoho milionů let!... Ale to je téma jiné lekce.

VI. Etapa informování žáků o domácím úkolu, návod k jeho vyplnění

1. Shrnutí: co nového se v hodině naučili, jak fungovala třída, se kterými žáci pracovali obzvlášť pilně (známky).

2. Domácí úkol

Všichni: § 55-56
Pro zájemce: vytvořte křížovku na téma „Jednoduché mechanismy u mě doma“
Individuálně: připravte zprávy nebo prezentace „Páky ve volné přírodě“, „Síla našich rukou“.

- Vyučování je u konce! Sbohem, všechno nejlepší!

Páka je tuhé těleso, které se může otáčet kolem pevného bodu. Pevný bod se nazývá opěrný bod. Vzdálenost od opěrného bodu k linii působení síly se nazývá rameno tuto moc.

Rovnovážný stav páky: páka je v rovnováze, pokud na páku působí síly F 1 A F 2 mají tendenci ji otáčet v opačných směrech a moduly sil jsou nepřímo úměrné ramenům těchto sil: F1/F2 = l 2 /l 1 Toto pravidlo zavedl Archimedes. Podle legendy zvolal: Dej mi oporu a já zvednu Zemi .

Pro páku je splněno « zlaté pravidlo» mechanika (pokud lze zanedbat tření a hmotnost páky).

Působením určité síly na dlouhou páku můžete použít druhý konec páky ke zvedání břemene, jehož hmotnost tuto sílu značně převyšuje. To znamená, že pomocí pákového efektu můžete získat moc. Při použití pákového efektu je nárůst moci nutně doprovázen stejnou ztrátou.

Moment síly. Pravidlo okamžiků

Součin modulu síly a jeho ramene se nazývá moment síly.M = Fl , kde M je moment síly, F je síla, l je pákový efekt síly.

Pravidlo okamžiků: Páka je v rovnováze, jestliže součet momentů sil, které mají tendenci otáčet pákou v jednom směru, je roven součtu momentů sil, které mají tendenci ji otáčet v opačném směru. Toto pravidlo platí pro všechny pevný, schopný rotace kolem pevné osy.

Moment síly charakterizuje rotační působení síly. Tato akce závisí jak na síle, tak na její páce. Proto se například, když chtějí otevřít dveře, snaží působit silou co nejdále od osy otáčení. Pomocí malé síly se vytvoří významný moment a dveře se otevřou. Je mnohem obtížnější jej otevřít tlakem v blízkosti pantů. Ze stejného důvodu je jednodušší odšroubovat matici delším klíč, šroub se snáze vyjme pomocí šroubováku se širší rukojetí apod.

Jednotkou momentu síly v SI je newtonmetr (1 N*m). Toto je moment síly 1 N s ramenem 1 m.