Использование рычага в природе и технике. Научно-исследовательская работа по физике про рычаг

28 апреля в школе будет проходить научно-практическая конференция НОУ "Спектр".

Немного истории
Давным-давно, еще в 2005 году мы с моими учениками в школе организовали научное общество "Пифагорёнок", где занимались различной деятельностью от разбора олимпиадных задач, до исследовательских работ. Ежегодно, привлекая и других математиков школы, проводили конференции, затем вывозили ребят на конференции в Нальчик. Ежегодно наши ребята занимали призовые места на республиканских конкурсах. Все было как надо, у нас был свой устав, программа, требования. В конце года подводили итоги и каждому члену НОУ присваивались академические звания:

• «почетный академик» - победителям и призерам международных и российских, республиканских предметных олимпиад, смотров, конкурсов;
• «академик» - призерам областных и городских предметных олимпиад, конкурсов, смотров;
• «магистр» - победителям школьных олимпиад, смотров, конкурсов;
• «бакалавр» - призерам школьных олимпиад, смотров, конкурсов.

О нашем обществе тогда знали все. Гудели. На конференции в Нальчике как-то нам сказали, что не могут нам каждый раз давать призовые места, не вести много работ на конкурс. Что тоже сыграло свою роль. Когда член жюри, республиканского конкурса, при детях говорит "Ваши работы самые лучшие, но мы не можем дать больше одного места" ....
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
Кстати, все ребята, которые тогда занимались в научном обществе без труда поступили в лучшие технические ВУЗы Москвы и Питера, на данный момент закончили успешно университеты. А одну девочку оставили в университете в Питере (не могу сейчас точно назвать названия вузов). Горжусь своими ребятами.

Но всему приходит конец. И нашему НОУ тоже. За эту работу мне никто ничего не оплачивал, а как только стали за это платить, "такая корова нужна самому", выяснилось, что "Пифагорёнок" нашей школе не нужен, создали новое общество "Спектр", где все проводится "спустя рукава", не хочу даже говорить об этом.

После одного пренеприятного случая перестала принимать с ребятами участия в школьных конференциях.

А в этом году, решила все же выйти на конференцию школьную со своими кружковцами. В среду приступили к проекту. Посмотрим, что получится.

На очередном занятии кружка приступили к исследовательскому проекту "Рычаг. Виды рычагов. Рычаги в быту человека".
Цель и задачи исследовательской работы:

1. Изучить устройство и принцип действия рычага;
2. Собрать механизм «Рычаг» с помощью Lego «Физика и технология»;
3. Исследовать свойства рычага. Выяснить условие равновесия рычага;
4. Анкетирование одноклассников;
5. Исследовать использование рычага в доме, в быту, в технике, в спорте и развлечениях;
6. Выводы.

В вашем браузере отключен JavaScript

На следующем занятии кружка продолжим свое исследование.

РS. На данном сайте много классных физиков, я рада была бы получить от Вас советы и рекомендации по нашему проекту. Не откажусь ни от какой помощи!!!

На вопрос Рычаги в технике,быту и природе.Приведите несколько примеров. заданный автором МаШеНьКа лучший ответ это







механизмами, как:
наклонная плоскость,
с помощью блоков,
используют также клин, винт.






Примеры:

В быту: ножницы, кусачки.
В природе: в самом человеке.

Ответ от хлебосольство [новичек]
I don"t know

Ответ от Ўрий Короп [новичек]
Рычаги в технике, быту и природе.
РЫЧАГ, простейший механизм, позволяющий меньшей силой уравновесить большую;
представляет собой твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной опоры.
Рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с помощью
меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на
длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече) . Сделав плечо
рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.
Во многих случаях в повседневной жизни мы пользуемся такими простейшими
механизмами, как:
наклонная плоскость,
с помощью блоков,
используют также клин, винт.
Такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу,
которую необходимо было прикладывать человеку. Безмен, позволивший изменять
плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. Пример
составного рычага, используемого в повседневной жизни, можно найди в щипчиках
для ногтей. Подъемные краны, двигатели, плоскогубцы, ножницы, а также тысячи
других механизмов и инструментов используют рычаги в своей конструкции.
Примеры:
В технике: пианино, пишущая машинка.
В быту: ножницы, кусачки.
В природе: в самом человеке.

Ответ от Вровень [активный]
к примеру качели или рычаг управления ножницы наши руки тоже являются рычагами и так же наши ноги точнее наше все тело как рычаг у птиц или млекопитающих ну или парнокопытных семейства кошачьих семейства собачьих у всех всех

Ответ от хворост [новичек]
Примером простейших рычагов могут служить ножницы, кусачки, ножницы для резки металла, плоскогубцы, долото, стамеска, лом, применение столярного молотка (имеет раздвоенный задок) , для выдёргивания гвоздей.
Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино - все это примеры рычагов. Подъемный кран, экскаватор, тачка, катапульта, ворот колодца и многие другие приспособления используют правило рычага.
Весы - тоже пример рычага.

Рычаги в быту и технике

Рычаги широко распространены в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг. То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.

Другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример – рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага – та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, кусачки, ножницы для резки металла, лопата.

Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино - все это примеры рычагов. Весы - тоже пример рычага.

Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.

Мы вправе без преувеличения сказать, что каждый человек го­раздо сильнее самого себя, т. е. что наши мускулы развивают си­лу, значительно большую той, ко­торая проявляется в наших дей­ствиях.

Целесообразно ли такое устрой­ство? На первый взгляд как будто нет,- мы видим здесь потерю си­лы, ничем не вознаграждаемую. Од­нако вспомним старинное «золотое правило» механики: что теряется в силе, выигрывается в перемеще­нии . Тут и происходит выигрыш в скорости: наши руки движутся в 8 раз быстрее, чем упра­вляющие ими мышцы. Тот способ прикрепления мускулов, который мы видим у животных, обеспечивает конечностям проворство движений, более важное в борьбе за существо­вание, нежели сила. Мы были бы крайне медлительными существами, если бы наши руки и ноги не были устроены по этому принципу.

Рычаги в технике, быту и природе.

Правило рычага (или правило моментов) лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы - это рычаг (рисунок 1), ось вращения которого, происходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 - сила сопротивления такого материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии.

Ножницы для резки листового металла (рисунок 2) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рисунок 3), предназначенных для перекусывания проволоки.

Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино - все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.

Примеры применения рычагов - это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т. д.

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рисунок 4). Учебные весы, изображенные на рисунке 5, вы уже знаете по параграфу "Масса", действуют как равноплечий рычаг . В десятичных весах (рисунок 6) плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу гирь на 10.

Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов автомобилей также основано на правиле рычага.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, руки, ноги, челюсти. Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.

Применение закона равновесия рычага к блоку.

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускается веревка, трос или цепь.

Неподвижным блоком называется такой блок, ось которого закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рисунок 7).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис): ОА = ОВ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе. (F1 = F2), но позволяет менять направление действие силы.

Подвижный блок - это блок. ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рисунок 8). На рисунке показан соответствующий ему рычаг: О - точка опоры рычага, ОА - плечо силы Р и ОВ - плечо силы F. Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА, то сила F в 2 раза меньше силы Р:

F = P/2.

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Это можно доказать и пользуясь понятием момента силы. При равновесии блока моменты сил F и Р равны друг другу. Но плечо силы F в 2 раза больше плеча силы Р, то сама сила F в 2 раза меньше силы Р.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рисунок 9). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы, например позволяет поднимать груз, стоя на земле.

1. 1. Рычаги в технике, быту и природе. С незапамятных времен людииспользуют для совершениямеханической работы различныеприспособления. С помощью рычагов3тыс. лет назад при строительствепирамиды Хеопса в Древнем Египтепередвигали и поднимали плитымассой 2.5 тонн на высоту до 147метров. Простыми механизмами называют приспособления, служащие для преобразования силы. К простым механизмам относятся:рычаг и его разновидности- блок, ворот; наклонная плоскость и ееразновидности-клин, винт. В большинстве случаев простыемеханизмы применяют для того чтобыполучить выигрыш в силе,т. е.увеличить силу действующую на тело,в несколько раз.
2. 2. Блок – одна изразновидностейрычага. В бытуприменяется какнеподвижныйблок, которыйизменяетнаправлениесилы, напримердля поднятиятяжестей навысоту; так иподвижный блок,для получениявыигрыша в силе.
3. 3. Рычаг Рычаг представляет собой твердоетело, которое может вращаться вокругнеподвижной опоры. Кратчайшее расстояние между точкойопоры и прямой, вдоль которойдействует на рычаг сила, называетсяплечом силы. Рычаг находится в равновесии тогда,когда силы, действующие на нег,обратно пропорциональны плечам этихсил. Правило рычага было установленоАрхимедом около 287-212 г.г. до н. э. Из этого правила следует, чтоменьшей силой можноуравновешивать при помощи рычагабольшую силу. При этом плечоменьшей силы должно быть длиннееплеча большей силы.
4. 4. Рычаг в технике, природе, быту Правило рычага лежит в основедействия различного родаустройств и инструментов,применяемых в технике и бытутам где требуется выигрыш всиле или пути. Примером могутслужить ножницы, кусачки,ножницы для резки металла.Рычаги различного вида имеютсяу многих машин: ручка швейноймашины, педали или ручнойтормоз велосипеда, клавишипианино - все это примерырычагов. Весы - тоже примеррычага. Рычаги встречаются также вразных частях тела животных ичеловека. Это конечности,челюсти. Много рычагов можноуказать в теле насекомых, птиц, встроении растений.
5. 5. Историческая справка Великий математик, механик иинженер древности Архимед родилсяв 287 г. до н. э. (предположительно) вСиракузах– богатомторговом городе Сицилии. Отцом егобыл астроном Фидий, который привилсыну с детства любовь к математике,механике и астрономии. Уже прижизни Архимеда вокруг его именисоздавались легенды, поводом длякоторых служили его поразительныеизобретения, производившиеошеломляющее действие насовременников. Известен рассказ отом, как Архимед сумел определить,сделана ли корона царя Нерон изчистого золота или ювелир подмешалтуда значительное количествосеребра. Удельный вес золота былизвестен, но трудность состояла в том,чтобы точно определить объёмкороны: ведь она имела неправильнуюформу! Архимед всё времяразмышлял над этой задачей. Как-тоон принимал ванну, и тут ему пришлав голову блестящая идея: погружаякорону в воду, можно определить еёобъём, измерив объём вытесненнойею воды.
6. 6. Легенда. Другая легенда рассказывает, чтопостроенный Гипероном в подарокегипетскому царю Птолемеюроскошный корабль «Сирокосия»никак не удавалось спустить на воду.Архимед соорудил систему блоков(полиспаст), с помощью которой онсмог проделать эту работу однимдвижением руки. Этот случай илиразмышления Архимеда надпринципом рычага послужилиповодом его крылатых слов: «Дайтемне точку опоры, и я сдвинуЗемлю».Архимед прославился идругими механическимиконструкциями. Изобретённый имбесконечный, или архимедов, винтдля вычёрпывания воды до сих порприменяется в Египте. Архимедпостроил планетарий, или «небеснуюсферу», при движении которой можнобыло наблюдать движение пятипланет, восход Солнца и Луны, фазы изатмения Луны, исчезновение обоихтел за линией горизонта. ИдеиАрхимеда почти на два тысячелетияопередили своё время.
7. 7. Момент силы. Произведение модуля силы,вращающей тело, на ее плечоназывается моментом силы. M=F*l Единицей измерения момента силыявляется 1 ньютон*метр. Отсюда можно сформулироватьеще одно правило равновесия рычага: рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки. Это правило называют правиломмоментов. Момент силы характеризуетдействие силы и показывает, что онозависит одновременно и от модулясилы, и от ее плеча. Действительно,дверь тем легче повернуть, чемдальше от оси вращения приложенадействующая на нее сила; ведро темлегче поднять из колодца, чем длиннееручка ворота и т. д.
8. 8. Момент силыГруз легче нести, когда момент силы наименьший, то есть, при одинаковомгрузе, имея меньшее плечо, момент силы будет меньшим. Первомумальчику легче нести груз.1 2
9. 9. Рычажные весыНа принциперычага основанодействие рычаж-ных весов:а)автомобильных,б)учебных,в)медицинских,г)магазинных.абв г
10. 10. Правило рычага в бытуНожницы-это рычаг, осьвращения которого проходитчерез винт, соединяющийобе половины ножниц.Действующей силой F1 являетсямускульная сила руки человека,сжимающего ножницы. Противо-действующей силой F2 – силасопротивления материала, кото-рый режут ножницы.В зависимости от назначенияножниц их устройство бываетразличным: а) для резкиматериала ручки короче лезвий,б) для резки металла, ручкидлиннее лезвий, т. к.сопротивление металла больше,в) у кусачек еще больше разницамежду длиной ручек и режущейчастью, предназначенных дляперекусывания проволоки.абв
11. 11. Выигрыш в силеИспользуя правило рычага,рабочий перевозит по весубольший груз на тележке,чем он нес бы его в руках.
12. 12. Рычаги в природеа бРычаги встречаются в разных частях тела животных и человека:а) согнутая в локте под прямым углом рука человека держит мяч, вданном случае мускульная сила равна весу мяча, локоть – опора,лучевая кость – плечо рычага; б) человек давит ногой на педаль,в зависимости от расположения стопы на педали, т.е. точки опорыможно давить на педаль с разной силой.