ब्लॉकला लीव्हरच्या समतोलतेच्या कायद्याचा वापर: यांत्रिकीचा सुवर्ण नियम. लीव्हर हात. लीव्हर शिल्लक. शक्तीचा क्षण यांत्रिकींचा सुवर्ण नियम

लीव्हर हे एक कठोर शरीर आहे जे एका निश्चित बिंदूभोवती फिरू शकते.

स्थिर बिंदूला फुलक्रम म्हणतात.

लीव्हरचे एक सुप्रसिद्ध उदाहरण म्हणजे स्विंग (Fig. 25.1).

करवतीवर असलेले दोन लोक एकमेकांचा समतोल कधी करतात?चला निरिक्षणांसह प्रारंभ करूया. तुम्ही, अर्थातच, हे लक्षात आले आहे की स्विंगवर असलेल्या दोन व्यक्तींचे वजन अंदाजे समान असल्यास आणि ते फुलक्रमपासून अंदाजे समान अंतरावर असल्यास एकमेकांना संतुलित करतात (चित्र 25.1, अ).

तांदूळ. २५.१. स्विंगसाठी समतोल स्थिती: अ - समान वजनाचे लोक जेव्हा फुलक्रमपासून समान अंतरावर बसतात तेव्हा एकमेकांना संतुलित करतात; b - वजनदार व्यक्ती फुलक्रमच्या जवळ बसते तेव्हा भिन्न वजनाचे लोक एकमेकांना संतुलित करतात

जर हे दोघे वजनात खूप भिन्न असतील, तर ते एकमेकात समतोल राखतात तरच वजनदार व्यक्ती फुलक्रमच्या खूप जवळ बसते (चित्र 25.1, b).

आता आपण निरिक्षणांकडून प्रयोगांकडे जाऊ या: लीव्हरच्या समतोल स्थितीसाठी प्रायोगिकरित्या शोधू या.

चला अनुभव टाकूया

अनुभव दर्शवितो की समान वजनाचे भार लीव्हरला फुलक्रमपासून समान अंतरावर निलंबित केल्यास ते संतुलित करतात (चित्र 25.2, अ).

जर भारांचे वजन वेगवेगळे असेल, तर लीव्हर समतोल स्थितीत असतो जेव्हा जड भार फुलक्रमच्या कितीतरी पट जवळ असतो कारण त्याचे वजन हलके भाराच्या वजनापेक्षा जास्त असते (चित्र 25.2, b, c).

तांदूळ. २५.२. लीव्हरची समतोल स्थिती शोधण्यासाठी प्रयोग

लीव्हर समतोल स्थिती.फुल्क्रमपासून सरळ रेषेपर्यंतचे अंतर ज्याच्या बाजूने बल कार्य करते त्याला या शक्तीचा हात म्हणतात. F 1 आणि F 2 द्वारे लोड्सच्या बाजूने लीव्हरवर कार्य करणाऱ्या शक्ती दर्शवूया (चित्र 25.2 च्या उजव्या बाजूला आकृती पहा). या शक्तींचे खांदे अनुक्रमे l 1 आणि l 2 असे दर्शवू. आमच्या प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की लीव्हरवर लागू केलेल्या F 1 आणि F 2 फोर्सने ते विरुद्ध दिशेने फिरवल्यास लीव्हर समतोल आहे आणि फोर्सचे मॉड्यूल या शक्तींच्या हातांच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत:

F 1 /F 2 = l 2 /l 1.

लीव्हर समतोलपणाची ही स्थिती आर्किमिडीजने बीसी 3 व्या शतकात प्रायोगिकरित्या स्थापित केली होती. e

आपण प्रायोगिकपणे लीव्हरच्या समतोल स्थितीचा अभ्यास करू शकता प्रयोगशाळा काम № 11.

विभाग: भौतिकशास्त्र

धड्याचा प्रकार:नवीन साहित्य शिकण्याचा धडा

धड्याची उद्दिष्टे:

• शैक्षणिक:
  • निसर्ग आणि तंत्रज्ञानातील साध्या यंत्रणेच्या वापरासह परिचित;
  • माहिती स्त्रोतांचे विश्लेषण करण्यासाठी कौशल्य विकसित करा;
  • प्रायोगिकपणे लीव्हर समतोल नियम स्थापित करा;
  • विद्यार्थ्यांची प्रयोग (प्रयोग) करण्याची क्षमता विकसित करणे आणि त्यातून निष्कर्ष काढणे.
• शैक्षणिक:
  • निरीक्षण करणे, विश्लेषण करणे, तुलना करणे, सामान्यीकरण करणे, वर्गीकरण करणे, आकृत्या काढणे, अभ्यास केलेल्या सामग्रीवर आधारित निष्कर्ष काढणे या कौशल्यांचा विकास करा;
  • संज्ञानात्मक स्वारस्य, विचारांचे स्वातंत्र्य आणि बुद्धिमत्ता विकसित करा;
  • साक्षर विकसित करा तोंडी भाषण;
  • व्यावहारिक कार्य कौशल्ये विकसित करा.
• शैक्षणिक:
  • नैतिक शिक्षण: निसर्गावर प्रेम, परस्पर सहकार्याची भावना, सामूहिक कार्याची नैतिकता;
  • शैक्षणिक कार्याच्या संघटनेत संस्कृतीचे पालनपोषण.

मूलभूत संकल्पना:

• यंत्रणा
• लीव्हर हात
• खांद्याची ताकद
• ब्लॉक
• गेट
• कलते विमान
• पाचर घालून घट्ट बसवणे
• स्क्रू

उपकरणे:संगणक, सादरीकरण, हँडआउट्स (वर्क कार्ड), ट्रायपॉडवरील लीव्हर, वजनांचा संच, "यांत्रिकी, साधी यंत्रणा" या विषयावर प्रयोगशाळा सेट.

वर्ग दरम्यान

I. संघटनात्मक टप्पा

1. ग्रीटिंग.
2. गैरहजरांचे निर्धारण.
3. धड्यासाठी विद्यार्थ्यांची तयारी तपासणे.
4. धड्यासाठी वर्गाची तयारी तपासणे.
5. लक्ष देण्याची संघटना .

II. गृहपाठ तपासणी स्टेज

1. संपूर्ण वर्गाने गृहपाठ पूर्ण केल्याचे उघड करणे.
2. वर्कबुकमधील कार्यांची व्हिज्युअल तपासणी.
3. कार्य पूर्ण करण्यात वैयक्तिक विद्यार्थ्यांच्या अपयशाची कारणे शोधणे.
4. गृहपाठाबद्दल प्रश्न.

III. नवीन सामग्रीच्या सक्रिय आणि जाणीवपूर्वक आत्मसात करण्यासाठी विद्यार्थ्यांना तयार करण्याचा टप्पा

"मी लीव्हरने पृथ्वी फिरवू शकतो, फक्त मला एक फुलक्रम द्या"

आर्किमिडीज

कोड्यांचा अंदाज लावा:

1. दोन रिंग, दोन टोके आणि मध्यभागी एक स्टड. ( कात्री)

2. दोन बहिणी झुलत होत्या - ते सत्य शोधत होते, आणि जेव्हा त्यांनी ते साध्य केले तेव्हा ते थांबले. ( तराजू)

3. तो वाकतो, तो वाकतो - तो घरी येईल - तो बाहेर ताणेल. ( कुऱ्हाड)

4. हा कोणत्या प्रकारचा चमत्कारी राक्षस आहे?
त्याचा हात ढगांपर्यंत पोहोचतो
कार्य करते:
घर बांधण्यास मदत होते. ( क्रेन )

- उत्तरे पुन्हा काळजीपूर्वक पहा आणि त्यांना एका शब्दात नाव द्या. ग्रीकमधून भाषांतरित “शस्त्र, मशीन” म्हणजे “यंत्रणा”.

यंत्रणा- ग्रीक शब्द "????v?" पासून - शस्त्र, बांधकाम.
गाडी- लॅटिन शब्दापासून " मशीन" – बांधकाम.

- असे दिसून आले की एक सामान्य काठी ही सर्वात सोपी यंत्रणा आहे. याला काय म्हणतात कोणास ठाऊक?
- धड्याचा विषय एकत्रितपणे तयार करूया:….
- तुमची नोटबुक उघडा, धड्याची तारीख आणि विषय लिहा: “ साधी यंत्रणा. लीव्हरच्या समतोलासाठी अटी."
- आज वर्गात आम्ही तुमच्यासाठी कोणते ध्येय ठेवले पाहिजे...

IV. नवीन ज्ञान आत्मसात करण्याचा टप्पा

“मी पृथ्वीला लीव्हरने वळवू शकतो, फक्त मला एक फुलक्रम द्या” - हे शब्द, जे आपल्या धड्याचे एपिग्राफ आहेत, आर्किमिडीजने 2000 वर्षांपूर्वी सांगितले होते. पण लोक अजूनही त्यांना लक्षात ठेवतात आणि ते तोंडातून देतात. का? आर्किमिडीज बरोबर होता का?

- प्राचीन काळी लोकांनी लीव्हर वापरण्यास सुरुवात केली.
- ते कशासाठी आहेत असे तुम्हाला वाटते?
- नक्कीच, काम करणे सोपे करण्यासाठी.
- लीव्हर वापरणारी पहिली व्यक्ती म्हणजे आमचे दूरचे प्रागैतिहासिक पूर्वज, ज्यांनी खाण्यायोग्य मुळे किंवा मुळांच्या खाली लपलेल्या लहान प्राण्यांच्या शोधात जड दगड हलविण्यासाठी काठी वापरली. होय, होय, शेवटी, एक सामान्य काठी ज्यामध्ये एक फुलक्रम आहे ज्याभोवती ती फिरवता येते ती एक वास्तविक लीव्हर आहे.
असे बरेच पुरावे आहेत की प्राचीन देशांमध्ये - बॅबिलोन, इजिप्त, ग्रीस - बांधकाम व्यावसायिक पुतळे, स्तंभ आणि प्रचंड दगड उचलताना आणि वाहतूक करताना मोठ्या प्रमाणात लीव्हर वापरतात. त्या वेळी त्यांना लीव्हरेजच्या कायद्याची कल्पना नव्हती, परंतु लीव्हर इन हे त्यांना आधीच चांगले ठाऊक होते सक्षम हातातजड भार हलक्यात बदलतो.
लीव्हर हात- जवळजवळ प्रत्येकाचा अविभाज्य भाग आहे आधुनिक कार, मशीन, यंत्रणा. उत्खनन करणारा एक खंदक खोदतो - त्याचा लोखंडी “आर्म” बादलीसह लीव्हर म्हणून कार्य करतो. ड्रायव्हर गीअर शिफ्ट लीव्हर वापरून कारचा वेग बदलतो. फार्मासिस्ट अत्यंत अचूक फार्मसी स्केलवर पावडर लटकवतात;
बागेत बेड खोदताना, आपल्या हातातील फावडे देखील एक लीव्हर बनते. सर्व प्रकारचे रॉकर आर्म्स, हँडल आणि गेट्स हे सर्व लीव्हर आहेत.

- चला साध्या यंत्रणेशी परिचित होऊ या.

वर्ग सहा प्रायोगिक गटांमध्ये विभागलेला आहे:

1 ला कलते विमानाचा अभ्यास करतो.
दुसरा लीव्हर तपासतो.
3री ब्लॉकचा अभ्यास करत आहे.
4वी गेटचा अभ्यास करत आहे.
पाचवीचा अभ्यास करतो.
6 वी स्क्रूचा अभ्यास करतो.

कार्य कार्डमधील प्रत्येक गटासाठी प्रस्तावित वर्णनानुसार कार्य केले जाते. ( परिशिष्ट १ )

विद्यार्थ्यांच्या उत्तरांवर आधारित, आम्ही एक आकृती काढतो. ( परिशिष्ट २ )

- तुम्हाला कोणत्या यंत्रणेची ओळख झाली...
- साध्या यंत्रणा कशासाठी वापरल्या जातात? ...

लीव्हर हात- एक कठोर शरीर जे एका स्थिर समर्थनाभोवती फिरण्यास सक्षम आहे. सराव मध्ये, लीव्हरची भूमिका काठी, बोर्ड, कावळा इत्यादीद्वारे खेळली जाऊ शकते.
लीव्हरमध्ये फुलक्रम आणि खांदा असतो. खांदा- हे फुल्क्रमपासून बलाच्या क्रियेच्या रेषेपर्यंतचे सर्वात कमी अंतर आहे (म्हणजेच, फुलक्रमपासून बलाच्या क्रियेच्या रेषेपर्यंत खाली आलेला लंब).
सामान्यतः, लीव्हरवर लागू केलेल्या शक्तींना शरीराचे वजन मानले जाऊ शकते. आपण एका शक्तीला प्रतिकार शक्ती म्हणू, तर दुसऱ्याला प्रेरक शक्ती.
प्रतिमेवर ( परिशिष्ट ४ ) तुम्हाला एक समान-आर्म लीव्हर दिसतो, जो शक्ती संतुलित करण्यासाठी वापरला जातो. लीव्हरेजच्या अशा वापराचे उदाहरण म्हणजे स्केल. जर एक शक्ती दुप्पट झाली तर काय होईल असे तुम्हाला वाटते?
ते बरोबर आहे, तराजू शिल्लक नसतील (मी ते सामान्य तराजूवर दर्शवितो).
कमी शक्तीसह अधिक शक्ती संतुलित करण्याचा एक मार्ग आहे असे तुम्हाला वाटते का?

मित्रांनो, मी तुम्हाला कोर्समध्ये सुचवितो लघु प्रयोगलीव्हरसाठी समतोल स्थिती मिळवा.

प्रयोग

टेबलवर प्रयोगशाळा लीव्हर आहेत. लीव्हर कधी समतोल असेल ते एकत्र शोधूया.
हे करण्यासाठी, अक्षापासून 15 सेमी अंतरावर उजव्या बाजूला हुकवर एक वजन टांगून ठेवा.

• एका वजनाने लीव्हर संतुलित करा. आपला डावा खांदा मोजा.
• लीव्हर संतुलित करा, परंतु दोन वजनांसह. आपला डावा खांदा मोजा.
• लीव्हर संतुलित करा, परंतु तीन वजनांसह. आपला डावा खांदा मोजा.
• लीव्हर संतुलित करा, परंतु चार वजनांसह. आपला डावा खांदा मोजा.

- कोणते निष्कर्ष काढले जाऊ शकतात:

• जिथे ताकद जास्त आहे, तिथे कमी फायदा आहे.
• जितक्या वेळा ताकद वाढली आहे तितक्याच वेळा खांदा कमी झाला आहे,

- चला सूत्रबद्ध करू लीव्हर शिल्लक नियम:

लीव्हर समतोल स्थितीत असतो जेव्हा त्यावर कार्य करणारी शक्ती या शक्तींच्या हातांच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

- आता हा नियम गणिती लिहिण्याचा प्रयत्न करा, म्हणजे सूत्र:

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

लीव्हर समतोलचा नियम आर्किमिडीजने स्थापित केला होता.
या नियमातून ते खालीलप्रमाणे आहेलीव्हर वापरून मोठ्या शक्तीचा समतोल साधण्यासाठी लहान शक्ती वापरली जाऊ शकते.

विश्रांती: आपले डोळे बंद करा आणि त्यांना आपल्या तळव्याने झाकून टाका. पांढऱ्या कागदाच्या शीटची कल्पना करा आणि त्यावर मानसिकरित्या तुमचे नाव आणि आडनाव लिहिण्याचा प्रयत्न करा. प्रवेशाच्या शेवटी एक कालावधी ठेवा. आता अक्षरे विसरा आणि फक्त कालावधी लक्षात ठेवा. मंद, हलक्या रॉकिंग मोशनने तुम्हाला ते एका बाजूला सरकत असल्याचे दिसले पाहिजे. तुम्ही निवांत आहात... तुमचे तळवे काढा, डोळे उघडा, तुम्ही आणि मी शक्ती आणि उर्जेने भरलेल्या खऱ्या जगात परतत आहोत.

V. नवीन ज्ञानाच्या एकत्रीकरणाचा टप्पा

1. वाक्य सुरू ठेवा...

• लीव्हर आहे... एक कठोर शरीर जे एका निश्चित समर्थनाभोवती फिरू शकते
• लीव्हर शिल्लक असेल तर... त्यावर कार्य करणारी शक्ती या शक्तींच्या शस्त्रांच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत.
• सत्तेचा लाभ म्हणजे... फुल्क्रमपासून बलाच्या क्रियेच्या रेषेपर्यंतचे सर्वात कमी अंतर (म्हणजेच, बलाच्या कृतीच्या रेषेपर्यंत फुलक्रमपासून खाली आलेला लंब).
• सामर्थ्य यात मोजले जाते...
• लीव्हरेज यामध्ये मोजले जाते...
• साध्या यंत्रणांमध्ये हे समाविष्ट आहे... लीव्हर आणि त्याचे प्रकार: - पाचर, स्क्रू; कलते विमान आणि त्याचे प्रकार: पाचर, स्क्रू.
• यासाठी साधी यंत्रणा आवश्यक आहे... सत्ता मिळविण्यासाठी

2. टेबल भरा (स्वतःद्वारे):

उपकरणांमध्ये साधी यंत्रणा शोधा

परस्पर नियंत्रण

परस्पर नियंत्रणानंतर मूल्यांकन स्व-मूल्यांकन कार्डवर हस्तांतरित करा.

आर्किमिडीज बरोबर होता का?

आर्किमिडीजला खात्री होती की इतका मोठा भार नाही की एखादी व्यक्ती उचलू शकत नाही - त्याला फक्त लीव्हर वापरण्याची आवश्यकता आहे.
आणि तरीही आर्किमिडीजने मानवी क्षमतांची अतिशयोक्ती केली. जर आर्किमिडीजला माहित असेल की वस्तुमान किती प्रचंड आहे ग्लोब, मग त्याने कदाचित पौराणिक कथेद्वारे त्याला दिलेल्या उद्गारांपासून परावृत्त केले असेल: "मला एक बिंदू द्या, आणि मी पृथ्वी उचलीन!" शेवटी, पृथ्वीला फक्त 1 सेमी हलवायचे असेल तर आर्किमिडीजच्या हाताला 10 18 किमी प्रवास करावा लागेल. असे दिसून आले की पृथ्वीला एक मिलिमीटर हलविण्यासाठी, लीव्हरचा लांब हात लहान हातापेक्षा 100,000,000,000 ट्रिलियनने मोठा असणे आवश्यक आहे. एकदा! या हाताचा शेवट 1,000,000 ट्रिलियन प्रवास करेल. किलोमीटर (अंदाजे). आणि अशा रस्त्याने प्रवास करायला माणसाला लाखो वर्षे लागतील!.. पण हा आणखी एका धड्याचा विषय आहे.

सहावा. विद्यार्थ्यांना गृहपाठ, तो कसा पूर्ण करायचा याच्या सूचनांचा टप्पा

1. सारांश: धड्यात कोणत्या नवीन गोष्टी शिकल्या गेल्या, वर्ग कसा चालला, कोणत्या विद्यार्थ्यांनी विशेषतः परिश्रमपूर्वक काम केले (ग्रेड).

2. गृहपाठ

प्रत्येकजण: § 55-56
स्वारस्य असलेल्यांसाठी: “माझ्या घरी साधी यंत्रणा” या विषयावर एक क्रॉसवर्ड कोडे तयार करा
वैयक्तिकरित्या: संदेश किंवा सादरीकरणे तयार करा “वन्यजीवांमध्ये लीव्हर्स”, “आमच्या हातांची शक्ती”.

- वर्ग संपला! गुडबाय, तुम्हाला सर्व शुभेच्छा!

लीव्हर हे एक कठोर शरीर आहे जे एका निश्चित बिंदूभोवती फिरू शकते. स्थिर बिंदू म्हणतात फुलक्रम. फुलक्रमपासून बलाच्या क्रियेच्या रेषेपर्यंतच्या अंतराला म्हणतात खांदाही शक्ती.

लीव्हर समतोल स्थिती: लीव्हरवर बल लागू केल्यास लीव्हर समतोल स्थितीत असतो एफ १आणि F 2ते विरुद्ध दिशेने फिरवण्याचा कल, आणि बलांचे मॉड्यूल या शक्तींच्या खांद्यांच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत: F 1 / F 2 = l 2 / l 1हा नियम आर्किमिडीजने स्थापित केला होता. पौराणिक कथेनुसार, तो उद्गारला: मला पाय ठेव आणि मी पृथ्वी उचलीन .

लीव्हरसाठी ते पूर्ण होते « सुवर्ण नियम» यांत्रिकी (जर लीव्हरचे घर्षण आणि वस्तुमान दुर्लक्षित केले जाऊ शकते).

एका लांब लीव्हरवर काही शक्ती लागू करून, तुम्ही लीव्हरच्या दुसऱ्या टोकाचा वापर करून लोड उचलण्यासाठी वापरू शकता ज्याचे वजन या शक्तीपेक्षा जास्त आहे. याचा अर्थ असा की फायदा वापरून, शक्ती मिळवता येते. लीव्हरेज वापरताना, सामर्थ्य वाढवण्याबरोबरच वाटेत समान तोटा देखील असतो.

शक्तीचा क्षण. क्षणांचा नियम

फोर्स मॉड्यूलस आणि त्याच्या खांद्याच्या उत्पादनास म्हणतात शक्तीचा क्षण.M = Fl , जेथे M हा बलाचा क्षण आहे, F बल आहे, l बलाचा लाभ आहे.

क्षणांचा नियम: जर लीव्हर एका दिशेने फिरवण्याच्या प्रवृत्तीच्या शक्तींच्या क्षणांची बेरीज विरुद्ध दिशेने फिरवण्याच्या प्रवृत्तीच्या शक्तींच्या क्षणांच्या बेरजेइतकी असेल तर लीव्हर समतोल आहे. हा नियम कोणासाठीही खरा आहे घन, एका निश्चित अक्षाभोवती फिरण्यास सक्षम.

शक्तीचा क्षण शक्तीच्या फिरत्या क्रियेचे वैशिष्ट्य आहे. ही क्रिया शक्ती आणि त्याचा फायदा या दोन्हींवर अवलंबून असते. म्हणूनच, उदाहरणार्थ, जेव्हा दरवाजा उघडायचा असेल तेव्हा ते रोटेशनच्या अक्षापासून शक्य तितक्या दूर शक्ती लागू करण्याचा प्रयत्न करतात. लहान शक्तीच्या मदतीने, एक महत्त्वपूर्ण क्षण तयार केला जातो आणि दरवाजा उघडतो. बिजागरांच्या जवळ दाब देऊन ते उघडणे अधिक कठीण आहे. त्याच कारणास्तव, लांब सह नट unscrew करणे सोपे आहे पाना, विस्तीर्ण हँडल इत्यादीसह स्क्रू ड्रायव्हर वापरून स्क्रू काढणे सोपे आहे.

शक्तीच्या क्षणाचे SI एकक आहे न्यूटन मीटर (1 N*m). हा 1 N च्या बलाचा क्षण आहे ज्याचा खांदा 1 मीटर आहे.