Примеры рычаги в быту и живой природе

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.

Рычаги можно встретить на стройке: экскаватор, подъемный кран, тачка, лом.

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.

Источник



§ 60. Рычаги в технике, быту и природе

Правило равновесия 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.

Ножницы бытовые. Ножницы для резки листового металла

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницыэто рычаг (рис. 169), ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 — сила сопротивления того 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.

Кусачки

Ножницы для резки листового металла (рис. 170) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для её уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Ещё больше разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения в кусачках (рис. 171), предназначенных для перекусывания проволоки.

Читайте:  1 Труд его значение в общественном развитии и жизни человека

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

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

Весы рычажные

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис. 172). Учебные весы, изображённые на рисунке 48 (с. 59), действуют как равноплечий рычаг.

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

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений. Например, тычинки цветка шалфея представляют собой своеобразные рычаги. От оси тычинок отходят два плеча: длинное и короткое. На конце длинного изогнутого, как коромысло плеча, висит пыльцевой мешочек, а короткое плечо сплющено. Оно закрывает вход в глубину цветка, где находится нектар. Шмель, пытаясь дотянуться до нектара, обязательно задевает короткое плечо. При этом длинное плечо опускается, осыпая спинку шмеля пыльцой. А шмель летит дальше, касается рыльца пестика нового цветка и опыляет его.

Вопросы

1. Пользуясь рисунком 169, объясните действие ножниц как рычага.
2 Объясните, почему ножницы для резки листового металла и кусачки (см. рис. 170 и 171) дают выигрыш в силе.
3. Приведите примеры применения рычагов в быту, в технике.

1. Укажите точку опоры и плечи рычагов, изображённых на рисунке 173.

2. Рассмотрите рисунки 173, (г) и (д). При каком расположении груза на палке момент его силы тяжести больше? В каком случае груз легче нести? Почему?

3. Пользуясь рисунком 174, объясните, как при гребле используется рычаг и для чего это нужно.

4. На рисунке 175 изображён разрез предохранительного клапана. Рассчитайте, какой груз надо повесить на рычаг, чтобы пар через клапан не выходил. Давление в котле в 12 раз больше нормального атмосферного давления. Площадь клапана S = 3 см 2 , вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится; уменьшится? Ответ обоснуйте.

5. На рисунке 176 изображён подъёмный кран. Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг. Сделайте расчёт, пользуясь равенством моментов сил.

Задание

В Интернете найдите фотографию какого-либо насекомого или птицы. Рассмотрите изображение. Какие части тела насекомого (птицы) являются рычагами? Работу оформите в виде презентации.

Источник

Рычаги в природе, быту и технике

Рычаг — один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком.

Тело человека как рычаг

К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.

Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.

Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).

Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.

Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.

Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.

Читайте:  Кроссворд по географии по теме особенности природы россии 24 вопроса и ответы

При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.

Рычаг в быту

Рычаги так же распространены и 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.

Рычаги в технике

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.

Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.

Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.

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

Источник

Примеры рычаги в быту и живой природе

Сила человека ограничена. Поэтому он часто применяет устройства (или приспособления), позволяющие преобразовать его силу в силу, существенно большую. Примером подобного приспособления является рычаг.

Рычаг представляет собой твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. В качестве рычага могут быть использованы лом, доска и тому подобные предметы.

Виды рычагов

Рычаг. фото

Различают два вида рычагов. У рычага 1-го рода неподвижная точка опоры О располагается между линиями действия приложенных сил (рис. 47), а у рычага 2-го рода она располагается по одну сторону от них (рис. 48).

Рисунок 47, 48. Виды рычагов.

Использование рычага позволяет получить выигрыш в силе. Так, например, рабочий, изображенный на рисунке 47, прикладывая к рычагу силу 400 Н, сможет приподнять груз весом 800 Н. Разделив 800 Н на 400 Н, мы получим выигрыш в силе, равный 2.

Для расчета выигрыша в силе, получаемого с помощью рычага, следует знать правило, открытое Архимедом еще в III в. до н. э. Для установления этого правила проделаем опыт. Укрепим на штативе рычаг и по обе стороны от оси вращения прикрепим к нему грузы (рис. 49). Действующие на рычаг силы F1 и F2 будут равны весам этих грузов. Из опыта, изображенного на рисунке 49, видно, что если плечо одной силы (т. е. расстояние ОA) в 2 раза превышает плечо другой силы (расстояние ОВ), то силой 2 Н можно уравновесить в 2 раза большую силу — 4 Н.
Рычаг. фото

Рисунок 49. Опыт для установления правила Архимеда.

Итак, для того чтобы уравновесить меньшей силой большую силу, необходимо, чтобы ее плечо превышало плечо большей силы. Выигрыш в силе, получаемый с помощью рычага, определяется отношением плеч приложенных сил. В этом состоит правило рычага.

Читайте:  Информация разнообразие природы в родном крае

Обозначим плечи сил через l1 иl2 (рис. 50).
Рычаг. фото

Рисунок 50. Правило рычага.

Тогда правило рычага можно представить в виде следующей формулы:
Рычаг.фото

Эта формула показывает, что рычаг находится в равновесии, если приложенные к нему силы обратно пропорциональны их плечам.

Историческая справка

Рычаг. фото

Рычаг начал применяться людьми в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте (рис. 51). Без рычага это было бы невозможно. Ведь, например, для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано более двух миллионов каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т!

Рисунок 51. Строительство пирамид в Древнем Египте.

В наше время рычаги находят широкое применение как на производстве (например, подъемные краны), так и в быту (ножницы, кусачки, весы и т.д.).

Рычаги в природе, быту и технике

Каждый из вас в своей жизни, наверное, и не раз сталкивался с ситуацией, когда нужно было поднять или сдвинуть какую-то тяжесть, а сил для этого было недостаточно. Если человек своими силами не может применить силу тяжести данного предмета, то при помощи рычага ему это будет сделать намного проще.

Рычаг является одним из самых простых и востребованных в быту и в природе механизмов, созданных человеком.

рычаг

Рычаг в быту

Без применения рычага вы не сможете передвинуть непосильную тяжесть, расколоть орех, вытянуть с колодца воду и много других моментов, которые мы не замечаем и не связываем с рычагом. Рычаги распространены в быту повсюду.

Даже если взять обычную дверь, которую мы открываем и закрывает десятки раз за день. Вам ее не удастся открыть, если вы будете ее толкать возле крепления петель. Конечно же, вы сможете ее открыть, но это будет вам даваться довольно таки сложно. Но чем дальше от петель вы будете прилагать усилия, тем проще будет открыть дверь.

Благодаря такому простому механизму, как рычаг, мы, используя небольшие человеческие усилия с его помощью способны уравновесить силу намного большую. Так на примере обычного деревенского колодца мы можем наблюдать, что без помощи рычага, которым служит колодезный ворот, нам бы было намного труднее достать ведро воды. На этом примере мы видим, что рычагом в данном случае служит бревно, к которому прикреплена изогнутая рукоятка. Ось вращения этого рычага проходит сквозь это бревно, поэтому человек затрачивает меньше силы, вращая ручку колодца, так как большей силой будет та, которую цепь с ведром тянет вниз.

Если вы возьмете обычный грецкий орех и попробуете его раздавить руками, то вам это вряд ли удастся, так как силы рук в этом случае будет недостаточно. А если орех положить в специальное приспособление, такое, как ореходавка или же просто вставить его в дверное отверстие и толкнуть дверь, то орех легко раздавиться. Почему так произошло? А ответ очень простой, приспособление для давки орехов и даже простая дверь были применены, в качестве рычага.

В обычном водопроводном смесителе, которым каждый из вас пользуется по много раз на день, было бы гораздо сложней открывать туго завинченный кран, если бы его ручки не являлись небольшим, но эффективным рычагом.

Без рычага не обойтись при строительных работах, при ремонте различных механизмов и даже при езде на автомобиле. И таких повседневных бытовых примеров можно привести бесконечное множество.

Вопросы

1. Что представляет собой рычаг?

2. В чем заключается правило рычага? Кто его открыл?

3. Чем отличается рычаг 1-го рода от рычага 2-го рода?

4. Приведите примеры применения рычагов.

5. Рассмотрите рисунки 52, а и 52, б. В каком случае груз нести легче? Почему?
Рычаг.фото

Рисунок 52. Задание: в каком случае нести груз легче?

Экспериментальное задание

Положите под середину линейки карандаш так, чтобы линейка находилась в равновесии. Не меняя взаимного расположения линейки и карандаша, уравновесьте на полученном рычаге одну монету с одной стороны и стопку из трех таких же монет с другой стороны. Измерьте плечи приложенных (со стороны монет) сил и проверьте правило рычага.

Источник