Міністерство освіти і науки України
Прості механізми. ККД. Двигун внутрішнього згоряння. Рухрідин і газів по трубах. Закон Бернуллі. Підйомна сила крила літака.Розвиток авіації. Екологічні аспекти розвитку авіації та космонавтики.
Реферат
з фізики
учнів 9-А класу
ЗОШ № 3 м. Бердянська
Зюзіна Віталія
Сарабеева Євгенія
Бердянськ 2008
В«Прості механізми,їх застосування В»
Коли римські війська обложили Сіракузи,75-річний Архімед очолив оборону рідного міста.Сконструйовані їм механізми вразили уявусучасників. Величезної шкоди, яка завдається римським військам В«залізними лапамиВ» іметальними машинами Архімеда, привів, за словами Плутарха, до того, що В«римляни стали так боягузливі, що якщо помічали,що над стіною рухається шматок канатаабо колоду, то кричали: В«Ось, ось воно!В» - і, думаючи, що Архімед хоченаправити на них яку-небудь машину,вдарялися в втеча В».
Кілька місяців тривала облога Сіракуз, і лише завдяки зрадникам, що відкрили ворота, римляни нарешті змогли увірватися в місто. В«Чимало прикладів брудної злоби і мерзенною жадібності можна було бпригадати, - пише Тіт Лівії (I в. до н. е..) про розграбування Сіракуз, - але самий знаменитий між ними - вбивствоАрхімеда. Серед дикого сум'яття, під крики і тупіт озвірілих солдатів, Архімед спокійно розмірковував, розглядаючи накреслені на піску фігури, і якийсь грабіжникзаколов його мечем, навіть не підозрюючи, хто це В».
Ще з давніх часів для полегшеннясвоєї праці людина використовувала
різні пристосування та механізми (від грецького В«механеВ»- Маши-на, знаряддя).
Механічні пристрої, що служать дляперетворення величини або напряму сили,називають простими механізмами. До таких механізмів відносяться не тільки розглянуті нами важелі іблоки, але і ряд інших пристосувань (наприклад, клин, гвинт, похила площина, воріт). Зазвичайїх застосовують для того, щоб отримати виграш у силі,наприклад, клинами, що забиваються в поліно, розпирає його з більшою силою, ніжмолотобоєць б'є по клину. Крім того, зверніть увагу, що молот б'є по клину зверху вниз, а половинки поліна розсуваються вліво і вправо, тобто відбувається перетворення напрямки руху.
Прості механізми діляться на 2 види: важіль і похилаплощину.
Давайте згадаємо, що ми дізналися про важіль і про одну йогорізновиди - блоці.
Іншим різновидом важеля є воріт.
Найчастіше йогозастосовували для підйому води з колодязів. Ворітявляє собою циліндр (барабан), до якого прикріплена рукоятка.
Виграш в силі, який дає воріт,визначається відношенням радіусу кола, по якій рухається рукоятка r 1 , до радіусуциліндра, на який намотується мотузка r 2 .
Якщо до рукоятки прикладена сила F 1 , то силанапруги мотузки дорівнює:
Сучасним типомворота є лебідка. Лебідка являє собоюпоєднання циліндра і двох зубчастих коліс різного радіусу.
Загальний виграш у силі,який дає лебідка, визначається з сукупної дії2-х коміром. Сучасні лебідки дають виграш у силі в 40-100 разів.
Часто для підйомуважких тіл використовують ще один простий механізм - похилу площину.похила площина. Виграш в силі визначається відношеннямдовжини похилої площини до її висоти, за умови, що тертядуже мало.
Часто для того, щоб створити великісили (колка дров, робота криголама) застосовують клин, якрізновид похилій площині.
Робота клина заснована на тому, що привеликих силах в напрямку обуха, створюються багато великісили, які перпендикулярні бічним поверхням клина.
Пристосування,службовці для перетворення сили, називають простими механізмами.
У більшостівипадків прості механізми застосовують для того, щоб отримати виграш у силі, тоТобто збільшити силу, що діє на тіло, в кілька разів. Розглянемо найбільшНайпоширеніший простий механізм - важіль.
Важіль - тверде тіло, яке можеобертатися навколо нерухомої опори. Найкоротша відстань між точкою опориі прямий, вздовж якої діє на важіль сила, називається плечем сили.
Щоб знайтиплече сили, треба з точки опори опустити перпендикуляр на лінію дії сили.Довжина цього перпендикуляра і буде плечем даної сили.
F 1 ,F 2 - сили,діючі на важіль.
L 1 L 2 - плечісил, що діють на важіль.
Важільзнаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, оберненопропорційні плечам цих сил.
Це правиломожна записати у вигляді формули.
F 1 / F 2 = L 1 /L 2
Правилорівноваги важеля було встановлено Архімедом.
З цьогоправила видно, що меншою силою можна врівноважити за допомогою важеля великусилу. У скільки разів одне плече більше другого, в стільки разів сили прикладенадо одного плеча більше сили, прикладеної до другого плеча.
Найпростішиймеханізм - пристрої,дають виграш у силі. Являють собою елементи більш складних механізмів.Деякі з простейщіх механізмів з'явилися в глибокій старовині.
Прийнятовиділяти шість найпростіших механізмів з яких чотири є різновидомдвох основних:
В·Похилаплощину
oКлин- Дозволяє збільшити тиск за рахунок концентрації маси на малій площі.Використовується в спис, лопаті і пулі.
oГвинт- Використовується в шурупах, для підйому води (Архимедів гвинт), в якості свердлав дрилях і відбійних молотках.
В·Важіль- Описаний Архімедом. Використовується для підйому тягарів, в якості вимикачіві спускових гачків (Шатун-кривошип - використовується в ткацькому верстаті, паровиймашині, двигунах внутрішнього згоряння).
oВоріт- Використовується для підйому води в колодязях і для ремінної передачі.
oБлок
В·Колесо- Використовується в транспорті і в системі зубчастої передачі. Винайдено шумерамив III тис. до н. е..
В·Поршень- Дозволяє використовувати енергію розширюються нагрітих газів або пари.Застосовується у вогнепальній зброї та паровій машині
Прості механізми
З давніхчасів для полегшення своєї праці людина використовує різні механізми(Грец. "механе" - машина, знаряддя).
Клин,вбивалися в поліно, діє на нього зверху вниз. При цьому він розсовуєутворюються половинки вліво і вправо. Тобто клин змінює напрямокдії сили. Крім того, сила, з якою він розсовує половинки колоди,набагато більше сили, з якою молот впливає на клин. Отже, клинзмінює і числове значення прикладеної сили.
Клин - одназ різновидів простого механізму під назвою "похилаплощину ". Її застосовують, щоб отримати виграш у силі, тобто придопомоги меншої сили протидіяти більшій силі. Погляньте на малюнок.Вкативая бочки по похилій площині, пірати прикладають меншу силу, ніжякби вони піднімали бочки на мотузках. Іншими словами, сили, прикладеніпіратами, менше ваги бочок.
Другийрізновидом похилій площині є гвинт. Погляньте на малюнок. Ви бачитекартонний трикутник, розташований поряд з циліндром (рис. "б").Похилою площиною служить ребро картону. Обернувши трикутник навколо циліндра,ми отримаємо гвинтову похилу площину (рис. "в"). Подібно клину,гвинт може змінювати напрямок і/або числове значення прикладеної сили.
Повертаючирукоятку штопора за годинниковою стрілкою, ми викликаємо просування гвинта штопоравниз. Іншими словами, відбувається перетворення руху: обертальнийрух штопора призводить до його поступальному руху.
У фізиціпристосування для перетворення руху і сили називають механізмами.Більшість з них були винайдені ще до Нашої ери. Наприклад, блоки, вороти,Кабестани, поліспасти здавна застосовувалися при кораблебудуванні і...
