Байыркы замандан бери адамзат өзүнүн физикалык эмгегин жеӊилдетүүгө кандай гана жол менен болбосун аракет кылып келген. Жөнөкөй механизмдер бул маселени чечүүнүн каражаты болуп калды. Бул макалада рычаг жана блок сыяктуу ойлоп табуулар, ошондой эле рычагдар жана блоктор системасы талкууланат.
Рычаг деген эмне жана ал качан колдонулган?
Бул жөнөкөй механизмди баары бала кезинен бери жакшы билишсе керек. Физикада рычаг - бул устундун (таякчанын, тактайдын) жана бир таянычтын жыйындысы. салмакты көтөрүү же денелерге ылдамдыкты жеткирүү үчүн рычаг катары кызмат кылат. Нурдун астындагы таянычтын абалына жараша рычаг күчкө же жүктүн кыймылына алып келиши мүмкүн. Бул рычаг физикалык чоңдук катары иштин кыскарышына алып келбейт деп айтуу керек, ал бир гана ыңгайлуу жол менен анын аткарылышын кайра бөлүштүрүүгө мүмкүндүк берет.
Адам рычагды көптөн бери колдонуп келет. Демек, аны байыркы египеттиктер пирамидаларды курууда колдонгон деген далилдер бар. Рычагтын эффектинин биринчи математикалык сүрөттөлүшү биздин заманга чейинки 3-кылымга таандык жана Архимедге таандык. камтыган бул механизмдин иштөө принцибинин заманбап түшүндүрмөсүкүч моменти жөнүндөгү түшүнүк 17-кылымда, Ньютондун классикалык механикасы калыптанган мезгилде гана пайда болгон.
Левер эрежеси
Рычаг кантип иштейт? Бул суроонун жообу күч моменти деген түшүнүктө камтылган. Акыркысы мындай чоңдук деп аталат, ал күчтүн колун анын модулуна көбөйтүүнүн натыйжасында алынган, башкача айтканда:
M=Fd
Күчтүн колу d – таяныч чекитинен F күч колдонулган чекитке чейинки аралык.
Рычаг өз ишин аткарганда, ага үч түрдүү күч таасир этет:
- тышкы күч, мисалы, адам тарабынан колдонулат;
- адам рычаг менен жылдырууну көздөгөн жүктүн салмагы;
- тирөөчтүн капталынан рычагдын устунуна аракет кылган реакциясы.
Тиректин реакциясы башка эки күчтү тең салмактайт, ошондуктан рычаг мейкиндикте алдыга жылбайт. Айлануу кыймылын да аткарбашы үчүн, күчтөрдүн бардык моменттеринин суммасы нөлгө барабар болушу керек. Күчтүн моменти ар дайым кандайдыр бир огуна салыштырмалуу өлчөнөт. Бул учурда, бул огу таяныч болуп саналат. Октун мындай тандоосу менен тирөөчтүн реакция күчтөрүнүн аракетинин ийини нөлгө барабар болот, башкача айтканда, бул күч нөлдүк моментти түзөт. Төмөндөгү сүрөттө биринчи түрдөгү типтүү рычаг көрсөтүлгөн. Жебелер F тышкы күчтү жана жүктүн R салмагын белгилейт.
Бул күчтөр үчүн моменттердин суммасын жазыңыз, бизде:
RdR+ (-FdF)=0
Моменттердин суммасынын нөлгө барабар болушу рычагдын колдорунда айлануунун жоктугун камсыздайт. МоментF күчү терс белги менен кабыл алынат, анткени бул күч рычагды сааттын жебеси боюнча, ал эми R күчү сааттын жебесине каршы айланууга умтулат.
Бул туюнтманы төмөнкү формаларда кайра жазып, рычаг үчүн тең салмактуулук шарттарын алабыз:
RdR=FdF;
dR/dF=F/R
Биз күч моменти түшүнүгүн колдонуу менен жазылган теңчиликти алдык. Биздин заманга чейинки III кылымда. д. Грек философтору бул физикалык түшүнүк жөнүндө билишкен эмес, ошентсе да Архимед эксперименталдык байкоолордун натыйжасында рычагдын колдоруна таасир этүүчү күчтөрдүн катышы менен бул колдордун узундугунун ортосундагы тескери байланышты орноткон.
Жазылган бирдейликтер колдун узундугунун азайышы dR кичинекей күчтүн жардамы менен чоң салмакты көтөрүү мүмкүнчүлүгүнүн пайда болушуна шарт түзөрүн көрсөтүп турат F жана а узун кол dF R жүк.
Физикада блок деген эмне?
Блок дагы бир жөнөкөй механизм, ал цилиндр бетинин периметри боюнча оюгу бар тегерек цилиндр. Бороз арканды же чынжырды бекемдөө үчүн кызмат кылат. Блоктун айлануу огу бар. Сүрөттө анын кантип иштээрин көрсөткөн блоктун мисалы көрсөтүлгөн.
Бул блок туруктуу деп аталат. Ал күчкө ээ эмес, бирок анын багытын өзгөртүүгө мүмкүндүк берет.
Белгиленген блоктон тышкары, кыймылдуу блок бар. Кыймылдуу жана туруктуу блок системасы төмөндө көрсөтүлгөн.
Эгерде моменттердин эрежеси бул системага колдонулса, анда биз алабызкүчтүн өсүшү эки эсе, бирок ошол эле учурда биз жолдо бирдей сумманы жоготобуз (F=60 N сүрөттө).
Рычактар жана блоктор системасы
Мурунку абзацтарда айтылгандай, рычаг жолду же күчтү алуу үчүн колдонулушу мүмкүн, ал эми блок күчкө ээ болууга жана анын аракетинин багытын өзгөртүүгө мүмкүндүк берет. Каралып жаткан жөнөкөй механизмдердин бул касиеттери рычагдардын жана блоктордун системаларында колдонулат. Бул системаларда ар бир элемент бир аз күч алып, аны башка элементтерге өткөрүп берет, ошондо биз баштапкы күчтү чыгаруу катары алабыз.
Рычагтын жана блоктун иштөө жеңилдиги жана аларды конструкциялык колдонуунун ийкемдүүлүгү мындай айкалыштыруудан татаал механизмдерди түзүүгө мүмкүндүк берет.
Жөнөкөй механизмдердин системаларын колдонуу мисалдары
Чындыгында, бизди курчап турган бардык машиналар рычагдар жана блоктордун системалары. Бул жерде эң белгилүү мисалдар:
- машина;
- пианино;
- кран;
- бүктөлүүчү скелет;
- жөндөлүүчү керебеттер жана столдор;
- адамдын сөөктөрүнүн, муундарынын жана булчуңдарынын жыйындысы.
Эгер бул системалардын ар бириндеги киргизүү күчү белгилүү болсо, анда чыгуучу күчтү системанын ар бир элементине рычаг эрежесин удаалаш колдонуу менен эсептөөгө болот.
