Простые механизмы. КПД простых механизмов

Простые механизмы С незапамятных времен человек использует для совершения работы различные приспособления

Простые механизмы Механизм – от греческого слова – орудие, сооружение. Машина – от латинского слова machina – сооружение. Блок – от английского слова block – часть подъёмного механизма в виде колеса с жёлобом по окружности. Приспособления, служащие для преобразования силы, называются простыми механизмами

Винт Ворот К простым механизмам относятся Рычаг Наклонная плоскость Блок Клин

Простые механизмы Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, конвейеры. Если нужно поднять груз на высоту, всегда легче воспользоваться пологим подъемом, чем крутым: чем положе уклон, тем легче выполнить эту работу.

Рычаг Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры Человеку трудно поднять тяжелый предмет. Его силы недостаточно, чтобы преодолеть силу тяжести. С помощью рычага ему получить выигрыш в силе.

Различают два вида рычагов Рычаг I рода Рычаг II рода

Плечо силы Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы Плечо силы F 2 Плечо силы F 1 Плечо силы F 2 Чтобы найти плечо силы надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы Точка опоры Линия действия силы Перпендикуляр

Условия равновесия рычага Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил l 2 = 2 F 2 = 3 l 1 = 3 F 1 = 2 Это правило было установлено Архимедом. По легенде, он воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю»

Условия равновесия рычага Равновесие твердого тела под действием трех сил. Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю. При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке C

Условие равновесия рычага

Момент силы Произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо называют моментом силы: Момент силы – величина скалярная. За единицу момента силы принимается момент силы в 1 Н, плечо которой равно 1 м: 1 Н·м F l

Применение рычага

Рычаг и человек

Применение равновесия рычага к блоку Неподвижный блок M = F2r = P2r не дает выигрыша в работе служит только для изменения направления действия силы Подвижный блок M = F · r = Pr/2 F = P/2 дает выигрыш в силе в 2 раза Неподвижный блок при работе не изменяет положения оси вращения Подвижный блок при работе перемещается Плечо силы l = 2r Плечо силы l = r

Комбинируя определенным числом подвижных и неподвижных блоков, можно получить значительный выигрыш в силе Неподвижный блок Подвижный блок Выигрыш силе в 2 раза Неподвижные блоки Подвижные блоки Выигрыш силе в 4 раза Если есть простейший полиспаст сочетание группы подвижных и неподвижных блоков, то выигрыш в силе тяги четный, а в более сложных конструкциях произвольный

Различные виды блоков

Коэффициент полезного действия механизма Тот или иной механизм нужен, в конечном итоге, для совершения работы. Полезная работа А п - необходимая нам работа. Затраченная на подъем работа оказывается всегда больше полезной Работа по преодолению силы тяжести: A = mgh При подъеме груза мы преодолеваем силу тяжести веревки, силу трения, силу тяжести других приспособлений Характеристика механизма, определяющая какую долю полезная работа составляет от полной, называется коэффициентом полезного действия КПД

Пути повышения КПД уменьшают массу движущихся частей, уменьшают трение в деталях. Созданы машины и механизмы, у которых КПД достигает 98-99%. Построить машину с КПД равным 100% невозможно, можно лишь достичь условия, что А п А з

ЗОЛОТОЕ правило механики Ни один механизм не дает выигрыша в работе. А п А з F 1 s 1 F 2 s 2 Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. 2F 1 F 2 s 1 2s 2 s1s1 s2s2

Пример расчета КПД Вкатывая бочки массой m по наклонной плоскости длиной L, человек прикладывают силу F. Высота плоскости – h. h L mg F Работа полезная: А п = mgh Работа затраченная: A з = FL КПД

Конец