Enkle spakmekanismer er mekanikkens gyldne regel. Hva er den "gyldne regelen for mekanikk"

Våre partnere

Mekanikkens "gyldne regel" og loven om bevaring av energi

Tiden har for lengst gått da en person må gjøre noe arbeid direkte med egne hender. Nå hjelper mekanismer folk til å løfte last, flytte dem på land, vann og i luften, utføre anleggsarbeid og mye mer. Ved begynnelsen av sivilisasjonens utvikling brukte mennesket enkle mekanismer for sine aktiviteter - en spak, en blokk, et skråplan, en kile, en krage. Med deres hjelp ble det skapt unike strukturer, hvorav noen har overlevd til i dag.

Og i dag er enkle mekanismer mye brukt både av seg selv og som deler av komplekse mekanismer.

Når du bruker enkle mekanismer, kan du få en styrkeøkning, men det er absolutt ledsaget av tap i bevegelse. Det er tvert imot mulig å få en gevinst i bevegelse, men vi vil helt sikkert miste i styrke.

Arkimedes etablerte av erfaring at når vi bruker enkle mekanismer, vinner vi enten i styrke like mange ganger som vi taper i forskyvning, eller vi vinner i forskyvning like mange ganger som vi taper i styrke.

Denne uttalelsen har blitt kalt mekanikkens "gyldne regel". Det ble tydeligst formulert av Galileo, og spesifiserte at det er gyldig når friksjon kan neglisjeres.

Mekanikkens «gyldne regel» ble lenge sett på som en «uavhengig» naturlov. Og først etter oppdagelsen av loven om bevaring av energi, ble det klart at mekanikkens "gyldne regel" er en av manifestasjonene av loven om bevaring av energi:

når du bruker en enkel mekanisme, kan du ikke få en gevinst i arbeid.

Fra loven om bevaring av energi følger en mye mer generell uttalelse om enhver mekanisme - ikke bare enkel, men også vilkårlig kompleks: eksistensen av den såkalte "evigbevegelsesmaskinen" er umulig, hvis formål ville være å utføre arbeid for alltid uten å forbruke energi.

Er du lei av å se etter passende notater, forelesninger og seminarer? Da har du landet på den mest nyttige siden i bransjen! Vi har samlet de beste metodiske læremidlene innen alle studieretninger: geografi, biologi, fysikk, kjemi, historie, filosofi, psykologi, økonomi, statsvitenskap osv. Vi ønsker deg høyest karakter og suksess med å bestå prøver og eksamener. Lykke til!

Mekanikkens gyldne regel

Du vet allerede at spaker, blokker og press lar deg få styrke. Men gis en slik gevinst "gratis"? Ta en titt på tegningen. Den viser tydelig at når du bruker spaken, kjører den lengre enden en større avstand. Dermed, etter å ha fått en styrkeøkning, får vi et tap i avstand. Dette betyr at ved å løfte en stor last med liten kraft, blir vi tvunget til å gjøre en stor forskyvning.

Til og med de gamle kjente en regel som ikke bare gjelder spaken, men for alle mekanismer: hvor mange ganger mekanismen gir en styrkeøkning, like mange ganger resulterer det i tap i avstand. Denne loven kalles mekanikkens "gyldne regel".

La oss illustrere det nå med eksemplet på en bevegelig blokk. La oss nå prøve å bekrefte det ikke bare fra et kvalitativt synspunkt, men også fra et kvantitativt. For å gjøre dette, la oss gjøre et eksperiment. La oss for eksempel ha en last som veier 10 N. Fest den til kroken på den bevegelige blokken og begynn å løfte den opp. Siden blokken er bevegelig, vil den gi oss en styrkeøkning på 2 ganger, det vil si at dynamometeret festet til tråden vil vise ikke 10 N, men bare 5 N. La oss si at vi ønsker å løfte lasten til en høyde på 4 meter (si, inn i vinduet i andre etasje). Ved å gjøre denne handlingen vil vi oppdage at vi ikke har trukket 4, men hele 8 meter med tau gjennom vinduet. Så, etter å ha vunnet to ganger i styrke, tapte vi like mange ganger på distansen.

Mekanikkens "gyldne regel" gjelder ikke bare mekanismer som består av solide kropper. I forrige avsnitt vurderte vi en væskefylt mekanisme - en hydraulisk presse.

La oss gjøre en viktig observasjon. Ta en titt på tegningen. Ved å senke håndtaket på det lille stempelet til en viss høyde, finner vi at det store stempelet stiger til en lavere høyde. Det vil si at etter å ha fått en styrkeøkning, får vi et tap i avstand.

Hvis forsøket med pressen er satt opp på en slik måte at kreftene som virker på stemplene og stemplenes forskyvninger kan måles, så får vi også en kvantitativ konklusjon: det lille stempelet beveger seg en avstand så mange ganger større enn det store stempelet beveger seg, hvor mange ganger kraften som virker på et større stempel, mer kraft som virker på et mindre.

Den siste likheten betyr at arbeidet utført av en liten styrke er lik arbeidet utført av en stor styrke. Denne konklusjonen gjelder ikke bare for pressen, men også for enhver annen mekanisme, hvis friksjon ikke tas i betraktning. Derfor, oppsummerende, vil vi si: bruken av noen mekanisme lar deg ikke få en gevinst i arbeid; det vil si at effektiviteten til noen mekanisme ikke kan være mer enn 100%.

Teknologisk kart over leksjonen "Mekanikkens gylne regel" med presentasjon

Dra nytte av opptil 60 % rabatt på Infourok-kurs

WRL3982.tmp 1,37 MB

Til leksjonen Golden rule of mechanics.ppt

Beskrivelse av presentasjonen på individuelle lysbilder:

Kinesisk ordtak "Fortell meg og jeg vil glemme, vis meg og jeg vil huske, la meg prøve og jeg vil forstå" Forfatter Borkova T.B., lærer i fysikk, Lyceum nr. 1, Tutaev

For å løfte den samme lasten brukes to systemer med blokker. Med hvilken kraft må enden av tauet trekkes i hvert tilfelle for å løfte en last som veier 250 N? (blokkvekt er ikke tatt i betraktning)

Hvilken kraft F2 må påføres spaken ved punkt A for å løfte lasten og holde spaken i balanse? Lastevekt 6 kg (vekten av spaken er ikke tatt i betraktning). 2

Er det mulig å få gevinst i arbeid ved hjelp av en enkel mekanisme?

Mekanikkens "gyldne regel" Ingen av mekanismene gir gevinst i arbeid. Hvor mange ganger vi vinner i styrke, hvor mange ganger vi taper på veien.

Ved hjelp av en bevegelig blokk ble lasten løftet til en høyde på 1,5 m. Hvor lenge ble den frie enden av tauet forlenget?

Lengden på skråplanet er 3 m og høyden er 1 m. Hva er den største styrkeøkningen som kan oppnås ved å løfte en last ved hjelp av dette planet?

Ved hjelp av en fast blokk ble lasten løftet til en høyde på 2 m. Hvor lenge ble den frie enden av tauet forlenget?

1. Hvilket av følgende utsagn er riktig? A. En fast blokk gir gevinst i arbeid og ingen gevinst i styrke. B. Den bevegelige blokken gir ikke gevinst verken i arbeid eller styrke. C. Verken en fast blokk eller en bevegelig gir gevinst i arbeid D. Både en fast blokk og en bevegelig gir gevinst i arbeid og styrke

2. Arbeideren, som påførte en kraft F = 500 N, løftet lasten ved hjelp av en bevegelig blokk til en høyde på 6 m. Hva er arbeidet med den påførte kraften? Ignorer friksjonskreftene. A) 6000J; B) 1200 J; C) 600J; D) 9600J.

A) 0,2 N; B) 1,2 N; C) 2N; D) 12 N. 3. Hva er kraften som eleven jevnt trekker kroppen oppover skråplanet med, hvis vi antar at friksjonskraften er ubetydelig? Fstrand H l, m h, m F 5 1 0,4 ?

A) 1 800 J B) 900 J C) 450 J D) 100 J

Sjekk deg selv 1. B) Verken en fast blokk eller en flyttbar gir gevinst i arbeid 2. A) 6000 J; C) 2N; B) 900 J

Ved løfting av en last til en høyde på 2 m ved hjelp av en flyttbar blokk ble det utført arbeid 1800 J. Hva er massen til lasten?

Lekser §60, oppgave 31(2), For de som ønsker: oppgave 19 s.150

Valgt dokument å vise Leksjonskort Mekanikkens gyldne regel Borkova T.B..doc

Teknologisk kart over konstruksjonen av leksjonen
i en systemaktivitetstilnærming

fysikklærer Borkova T.B.

MOU lyceum nr. 1 av Tutaev, Yaroslavl-regionen

Fag, klasse, undervisningsmateriell

Fysikk, klasse 7, undervisningsmetoder Peryshkin A.V.

"Golden Rule of Mechanics"

1) å bruke den eksperimentelle metoden for forskning, for å danne i studentene konseptet med nyttig og fullstendig arbeid, for å oppnå assimilering av mekanikkens "gyldne regel";
2) å danne evnen til å anvende mekanikkens "gyldne regel" for å løse problemer.

3) å konsolidere kunnskap om stadiene av pedagogisk aktivitet og deres innhold, å trene evnen til selvstendig å implementere pedagogiske aktiviteter under veiledning av en lærer.

4) trene mentale operasjoner: analyse, syntese, sammenligning, generalisering, utvikle tale, logisk tenkning.

Planlagte læringsutbytte

Personlig : å danne en kognitiv interesse, selvstendighet i å tilegne seg ny kunnskap og praktiske ferdigheter.

Emne: å danne evnen til å utlede fysiske lover og regler fra eksperimentelle fakta;

utvikling av teoretisk tenkning basert på dannelsen av evnen til å etablere fakta, utvikling, evnen til å analysere, sammenligne, trekke konklusjoner;

evnen til å løse fysiske problemer ved bruk av en åpen regel;

å danne kommunikasjonsevner for å rapportere om resultatene av sin forskning, kort og nøyaktig svare på spørsmål.

Metasubjekt : dannelse av ferdigheter for å organisere utdanningsaktiviteter, sette mål, planlegge og evaluere resultatene av deres aktiviteter;

utvikling av tale, evnen til å uttrykke sine tanker;

å danne evne til å behandle og presentere informasjon i verbale og symbolske former;

utvikling av ferdigheter til å jobbe i en gruppe.

Type læremidler og utstyr som brukes i timen

Laboratorieutstyr: spak, blokker, sett med 1N vekter, dynamometre, stativer, linjal og rulle fra et tribometer.

Multimediaprojektor, datamaskin.

Trinn 1. Organisatorisk. Selvbestemmelse til aktivitet

motivere elever til læringsaktiviteter i klasserommet

Arbeidsmetoder og teknikker

Hør, delta i samtalen

- Gutter, epigrafen i dagens leksjon vil være det kinesiske ordtaket "Fortell - og jeg vil glemme, vis - og jeg vil huske, la meg prøve - og jeg vil forstå" ( lysbilde 1) ,

siden du må jobbe i grupper, gjennomføre eksperimenter. Suksessen til hele leksjonen vil avhenge av suksessen til arbeidet til hver gruppe.

Og prøv nå å svare på spørsmålene mine og fullfør oppgavene som er foreslått for deg.

- pedagogisk og kognitiv motivasjon (L);

Trinn 2. Oppdatere kunnskap og fikse vanskeligheter i aktiviteter

1. forberede studentene på oppdagelsen av ny kunnskap;

2. elevenes ytelse av en pedagogisk prøvehandling; 3. fiksering av en individuell vanskelighet.

Arbeidsmetoder og teknikker

Delta i en samtale, svar på spørsmål, gi eksempler, løs kvalitative problemer, arbeid med teksten i læreboken

Organiserer en dialog rettet mot å oppdatere kunnskap tilstrekkelig til å bygge ny kunnskap:

– Hva er hensikten med å bruke enkle mekanismer?

(- Ved hjelp av enkle mekanismer utfører de mekanisk arbeid og får samtidig en gevinst i styrke eller avstand)

- Gi eksempler når man ved hjelp av en enkel mekanisme får en avstandsgevinst.

- Gi eksempler når man ved hjelp av en enkel mekanisme oppnår en styrkeøkning;

– For å løfte samme last brukes to systemer med blokker. Med hvilken kraft må enden av tauet trekkes i hvert tilfelle for å løfte en last som veier 250 N? (blokkvekt er ikke tatt i betraktning).

F2-?

(-– I det første systemet med blokker brukes en bevegelig blokk. Det gir en styrkeøkning med 2 ganger, derfor er kraften som påføres tauet 125 N. I det andre blokksystemet er begge blokkene ubevegelige, de ikke gi en styrkeøkning, noe som betyr at kraften som påføres tauet i dette tilfellet er lik 250 N)

Hva er hensikten med den faste blokken?

(- Det tjener til å endre kraftretningen)

– Hvor stor er kraften F 2 som må påføres spaken i punkt A for å løfte lasten og holde spaken i balanse? Lastevekt 6 kg (vekten av spaken er ikke tatt i betraktning).

FRA legge 3

(- – Vekten på lasten er 60 N, og ønsket kraft er 20 N, pga denne innflytelsen gir en styrkeøkning på 3 ganger).

– Hvorfor brukes enkle mekanismer i de vurderte oppgavene?

(-– Å gjøre arbeid: heve kroppen til en viss høyde og samtidig få en styrkeøkning eller endre retningen på kraften)

- Gutter, når de bruker mekanismer, skiller de mellom nyttig og komplett (brukt) arbeid. Finn ved å bruke teksten i læreboken (avsnitt 61 s.150), hva slags arbeid kalles nyttig, hvordan betegnes det?

(- Nyttig arbeid er arbeidet med å løfte en last eller overvinne enhver motstand. Det er betegnet med A p)

(- Det er nødvendig å multiplisere tyngdekraften som virker på kroppen med høyden på løftet.)

- Finn ved å bruke lærebokprøven (avsnitt 61 s. 150 ) , hvilket arbeid kalles brukt, hvordan betegnes det?

(- Arbeidet som kraften påført mekanismen gjør kalles totalt eller brukt. Det er angitt med A z.)

- I problemene som ble vurdert i begynnelsen av leksjonen, hvilken kraft virker den fulle?

(- Fullt arbeid utføres av kraften F 2, som påføres tauet eller spaken for å løfte lasten)

(- Det er nødvendig å multiplisere kraftmodulen F 2 med banen som punktet for påføring av denne kraften passerer)

- Hvilken annen enkel mekanisme kan brukes for å heve kroppen til ønsket høyde, og få styrke?

(-– Du kan bruke et skråplan, det gir også styrkeøkning)

– Hvilken krafts arbeid i denne saken er fullt arbeid?

(-– Arbeidet til kraften F 2 som påføres stangen)

(- Multipliser tyngdekraften med høyden på skråplanet)

– I begynnelsen av timen husket vi at enkle mekanismer gir gevinst i styrke eller avstand. Spørsmålet oppstår: (lysbilde 7) gir mekanismene gevinst i arbeid, dvs. kan en full jobb være mindre nyttig?

Elevene uttrykker ulike meninger.

- motivasjonsgrunnlaget for pedagogisk aktivitet (L);

— strukturere kunnskap (P);

- konstruksjon av en logisk kjede av resonnement (P);

- et ganske fullstendig og nøyaktig uttrykk for ens tanker i samsvar med kommunikasjonsoppgavene og betingelsene (K);

- bevisst og vilkårlig konstruksjon av en taleerklæring i muntlig tale, (P);

- definere begreper (P)

- mestre det grunnleggende om innledende, søkelesing (P)

Trinn 3. Redegjørelse av læringsoppgaven

Bestem plasseringen og årsaken til problemet

lede elevene til å formulere tema og formål med timen

Arbeidsmetoder og teknikker

Innledende dialogmetode

Delta i en dialog, identifiser stedet og årsaken til vanskeligheten, formuler tema og formål med timen.

Organiserer en dialog som leder til emnet og formålet med leksjonen:

Hvor mange meninger har vi i klassen?

– Så hva er spørsmålet?

(- Hvem av oss har rett? Gir enkle mekanismer gevinst i arbeidet?) læringsproblem som et spørsmål

Så hva er hensikten med leksjonen vår? Hvilket spørsmål leter vi etter svar på?

(- Vi skal finne ut om det er mulig å få gevinst i arbeid ved hjelp av enkle mekanismer?)

- sette en læringsoppgave i samarbeid med læreren (R);

- pedagogisk og kognitiv interesse (L);

- redegjørelse og formulering av problemet (P);

- ta hensyn til ulike meninger, koordinere ulike posisjoner i samarbeid (K);

- formulere og argumentere for din mening og posisjon i kommunikasjon (C)

- sette et kognitivt mål (P);

Trinn 4. Oppdagelse av ny kunnskap

Bygge og implementere et prosjekt med pedagogiske aktiviteter rettet mot å nå målet.

Bruk den konstruerte handlingsmetoden for å løse det opprinnelige problemet som forårsaket vanskeligheter.

Klargjør den generelle karakteren til den nye kunnskapen og fiks overvinnelsen av vanskeligheten som oppsto tidligere

Arbeidsmetoder og teknikker

Innledende dialog, frontalt eksperiment

Studenter i en kommunikativ form vurderer prosjektet til fremtidige pedagogiske aktiviteter: de formulerer formålet med eksperimentet, utarbeider en eksperimentplan, velger nødvendig utstyr, tilbyr en tabellvisning for å registrere resultatene av eksperimentet.

De jobber i grupper ved å bruke forskningsplanen som er gitt til hver student i gruppen, og gjør alle nødvendige notater i denne planen.

De rapporterer om forskningen som er utført og resultatene deres. De trekker konklusjoner. Formuler temaet for leksjonen.

Ved hjelp av en innledende dialog hjelper den studentene med å bygge og gjennomføre et prosjekt med pedagogiske aktiviteter rettet mot å realisere målet:

– Hvordan kan du få svar på dette spørsmålet?

(-– Ved hjelp av erfaring er det nødvendig å bestemme det nyttige og komplette arbeidet som er utført når du bruker en hvilken som helst mekanisme, og sammenligne dem)

– Hvilke mekanismer skal vi undersøke, hvilke måleinstrumenter vil kreves?

(- Vi skal studere spaken, blokkene, et skråplan. Du trenger et dynamometer for å måle krefter og en linjal for å måle banen)

– Hvordan kan måleresultatene registreres?

(– Bruke en tabell) Gir en tabellvisning.

– Ved å jobbe i grupper vil hver gruppe utforske en av mekanismene ved hjelp av forskningsplanen.

Overvåker arbeidet i grupper, svarer på studentenes spørsmål, hvis de har det under studiet.

Organiserer en grupperapport om arbeidet som er utført:

- Hva så generell konklusjon kan gjøres basert på dine erfaringer?

(-– Ingen av mekanismene gir gevinst i arbeid)

Hvordan kan dette skrives med en formel?

Skriv dette uttrykket med en proporsjon.

- Formuler den resulterende regelen.

(- Ingen av mekanismene gir gevinst i arbeid. Hvor mange ganger vinner vi i styrke, hvor mange ganger taper vi i distanse)

– Denne regelen kalles mekanikkens "gyldne regel". Det var allerede kjent for gamle forskere og gjelder alle mekanismer, fordi enhver kompleks maskin er en kombinasjon av enkle mekanismer. Lysbilde 8

Nå, gjett temaet for dagens leksjon.

- bevissthet om ansvar for felles sak (L);

- analyse, syntese, sammenligning, generalisering (P);

- frivillig selvregulering (P);

— kognitivt initiativ (P);

- uavhengig opprettelse av aktivitetsalgoritmer (P);

- uavhengig opprettelse av måter å løse problemer av kreativ karakter (P);

— administrere partnerens oppførsel (K);

- planlegging av utdanningssamarbeid (C);

- tilstrekkelig bruk av talemidler for å løse kommunikasjonsproblemer (K)

- evnen til å behandle informasjon og presentere den i symbolsk form. (P)

- Evnen til å analysere og behandle informasjonen mottatt i samsvar med oppgavene (P)

– planlegging og organisering av aktiviteter (P)

- utvikling av monolog og dialogisk tale, evnen til å uttrykke sine tanker og evnen til å lytte til samtalepartneren (K)

— Dannelse av ferdigheter for å jobbe i en gruppe (K)

Trinn 5. Primær feste

Forsterk den "åpne" regelen ved å løse kvalitative problemer

Arbeidsmetoder og teknikker

Samtale, frontalarbeid av studenter

studenter løser kvalitative problemer på den "åpne" regelen med uttale av løsningsalgoritmen høyt

Organiserer problemløsning i henhold til "åpen"-regelen:

1. Ved hjelp av en bevegelig blokk ble lasten løftet til en høyde på 1,5 m. Hvor lenge ble den frie enden av tauet forlenget?

(-– Denne blokken gir en styrkeøkning med 2 ganger, noe som betyr at de taper like mye i avstanden, tauet trekkes 3 m)

2. Lengden på skråplanet er 3 m, og høyden er 1 m. Hva er den største styrkeøkningen som kan oppnås ved å løfte lasten ved hjelp av dette planet?

(- De taper i distanse tre ganger, noe som betyr at de vinner i styrke med samme antall ganger)

3. Ved hjelp av en fast blokk ble lasten løftet til en høyde på 2 m. Hvor lenge ble den frie enden av tauet forlenget?

(- Denne blokken gir ikke styrkeøkning, noe som betyr at det ikke er tap i avstand. Tauet trekkes 2 m)

- frivillig selvregulering (P);

- konstruksjon av taleutsagn (P);

- utledning av konsekvenser (P);

— utvikling av monolog og dialogisk tale, evnen til å uttrykke sine tanker og evnen til å lytte til samtalepartneren (K);

- evnen til bevisst å bygge et verbalt utsagn i muntlig form (P);

- etablere årsak-virkning-forhold, bygge en logisk kjede av resonnement (P)

Etappe 6. Selvstendig arbeid med selvtest etter standard. Introspeksjon og selvkontroll

For å identifisere graden av assimilering av studenter av den "gyldne" regelen for mekanikk for øyeblikket

Arbeidsmetoder og teknikker

individuelt selvstendig arbeid av studenter

uavhengig utføre testoppgaver og utføre deres selvundersøkelse, sammenligne med standarden

Organiserer selvstendig arbeid av studentene med testen (lysbilde 12-15) og egenvurdering av testprestasjoner ved å tilby elevene lysbilde16 med de riktige svarene, finner ut hvilke oppgaver som gjorde det vanskelig å fullføre.

- utvikling av etiske følelser og regulatorer av moralsk atferd (L);

- analyse, sammenligning (P);

- uavhengig vurdering av de valgte handlingspunktene i det nye undervisningsmateriellet (P);

- bruk av tegnsymbolske midler (P);

- frivillig selvregulering (P);

- implementering av selvkontroll etter resultatet og handlingsmetoden (P);

- uavhengig tilstrekkelig vurdering av riktigheten av resultatene av handlingen, foreta de nødvendige justeringene (P).

Etappe 7. Inkludering av ny kunnskap i kunnskapssystemet og repetisjon

Forsterk den "åpne" regelen gjennom en oppgave der et nytt handlingsforløp er tenkt som et mellomtrinn.

Arbeidsmetoder og teknikker

Dialogmetode, frontalarbeid av studenter

Frontalt utføre en oppgave der en ny handlingsmåte er gitt som et mellomtrinn.

Fortell hvordan de gjorde jobben. De tegner opp løsningen av oppgavene på tavlen og i notatbøker, kommenterer løsningen.

Tilbyr en oppgave der et nytt handlingsforløp er tenkt som et mellomtrinn.
Lysbilde 17
Ved løfting av en last til en høyde på 2 m ved hjelp av en flyttbar blokk ble det jobbet 1800 J. Hva er massen til lasten?

- analyse, syntese, sammenligning (P);

- bruk av tegnsymbolske midler (P);

- bruk av generelle metoder for å løse problemer (P);

- konstruksjon av taleuttalelser (P)

- stille spørsmål (K);

Etappe 8. Refleksjon av aktivitet (resultatet av leksjonen)

For å fikse det nye innholdet som er studert i leksjonen, refleksjon og selvevaluering av elevenes egne læringsaktiviteter.

Korrelasjon av formålet med pedagogisk aktivitet og dens resultat, som fastsetter graden av deres etterlevelse.

Arbeidsmetoder og teknikker

De svarer på spørsmål, korrelerer hensikten med og resultatene av deres pedagogiske aktiviteter og fastsetter graden av etterlevelse.

Organiserer refleksjon og selvevaluering hos elevene av deres læringsaktiviteter i klasserommet.

Har vi nådd målet satt i begynnelsen av leksjonen?

– Hvordan fikk du til dette?

Hva er regelen du oppdaget?

– Hva lærte du å bestemme ved hjelp av denne regelen?

Er du fornøyd med arbeidet ditt i klassen?

- den interne posisjonen til studenten (L);

- egenvurdering basert på suksesskriteriet (L);

- refleksjon av metodene og betingelsene for handling (P);

- en tilstrekkelig forståelse av årsakene til suksess eller fiasko i utdanningsaktiviteter (L);

— kontroll og evaluering av prosessen og resultatene av aktiviteter (P);

Sluttkontroll, debriefing

Læreren evaluerer elevenes arbeid i timen. Gir lekser

§ 60, øvelse 31 (2) For de som ønsker: oppgave 19 s. 150

Lever studieplan.

Angi formålet med forskningen …………………..

Oppheng fra en del av spaken, for eksempel 3 vekter, og fra den andre 1 vekt oppnå balanse av spaken.

O
vipp spaken for vertikalt plan og mål banene som tyngdekraftspåføringspunktene kjører.

Beregn det nyttige og totale arbeidet. Registrer resultatene av målinger og beregninger i tabellen:

Definisjon av mekanikkens gyldne regel

TEMA 3. DRIFT OG KRAFT

Elevene bør lære at:

♦ enkle mekanismer gir ikke gevinst i arbeid: Fs = F 1 s 1 .

Elevene må lære:

♦ finne kraften som skal virke på en blokk eller et system av blokker i en bestemt situasjon;

♦ etablere mekanikkens "gyldne regel";

♦ formulere effektiviteten til spaken.

Mekanikkens "gyldne regel".

PZ 11. Hva og hvordan avhenger effektiviteten til spaken?

U. Det er nødvendig å anta hvilke faktorer effektiviteten til spaken kan avhenge av, for eksperimentelt å kontrollere avhengigheten av hver faktor. Utforsk deretter typen avhengighet.

P. Vi har laget et visst lager av kunnskap om spaken, så vi vil prøve å løse problemet med effektivitet teoretisk, det vil si utlede en formel, og deretter utføre den eksperimentelle verifiseringen. (Skriver ned løsningsmetoden.) Jeg skal utlede formelen for effektiviteten til spaken.

Determinant formel for effektivitet

Nyttig arbeid er arbeidet til kraften F for å flytte lasten et stykke s. Nyttig arbeidsformel: A p \u003d Fs.

Arbeidet som brukes er arbeidet til kraften F 1 for å bevege spaken med lasten en avstand s 1. Formelen for det brukte arbeidet: A s \u003d F 1 s 1.

Deretter effektiviteten til mekanismen

Få i innflytelse

Forholdet mellom s og s 1 kan uttrykkes i form av l og l 1 fra like trekanter. (Klokker trekanter - se "Utsikt over brettet.") eller 100%. Hvordan stemmer denne konklusjonen med eksperimentelle data?

U. Effektiviteten til enhver mekanisme er mindre enn 1, konklusjonen er i strid med erfaring.

Tenk på hvorfor arbeidet faktisk er mer nyttig? Du har 1 min. (Hvis elevene synes det er vanskelig å identifisere årsakene, henvis dem til andre ledd i § 24 i læreboken.)

U. Vi tok ikke hensyn til at selve spaken måtte flyttes, det vil si at vi ikke tok hensyn til spakens gravitasjonskraft, samt friksjonskraften mellom støtten og den solide kroppen. Det er nødvendig å handle på spaken med en kraft som balanserer ikke bare kraften F, men også friksjonskraften. Dette betyr at arbeidet som brukes alltid vil være mer nyttig.

P. La oss skrive ned denne forklaringen.

La oss nå formulere svaret. Hva er formelen for å beregne effektiviteten til en spak i en reell situasjon?

P. Vi fikk to resultater. Først den teoretiske konklusjonen om at spaken ikke kan gi gevinst i arbeid. Hvis tap ikke tas i betraktning, så A p \u003d A 3 eller Fs \u003d F 1 s 1. Hvor mange ganger vi vinner i styrke, hvor mange ganger vi taper i distanse. Denne konklusjonen gjelder alle enkle mekanismer og kalles mekanikkens "gyldne regel". La oss skrive det ned.

For det andre, for ekte innflytelse

1 Du kan umiddelbart sette oppgaven "Hvorfor er effektiviteten til mekanismer mindre enn 1?" Da kan materialet i firkantede parenteser utelates. Imidlertid bør det huskes at det da vil være vanskeligheter med å utlede effektivitetsformler i neste leksjon.

Mekanikkens gyldne regel

Denne videoopplæringen er tilgjengelig med abonnement

Har du allerede et abonnement? Å komme inn

Ved hjelp av denne videoopplæringen kan du uavhengig studere emnet "Golden Rule of Mechanics". Du vil lære hvordan mekanikkens "gyldne regel" er formulert og hva essensen av denne regelen er. Vurder loven om spakbalanse og lær hvordan den gjelder for blokker. Bli kjent med den eksperimentelle bekreftelsen av denne regelen.

Historien om mekanikkens gyldne regel

Da folk begynte å bruke blokker, spaker, porter, oppdaget de at bevegelsene som ble gjort under operasjonen av enkle mekanismer viste seg å være assosiert med kreftene utviklet av disse mekanismene.

Denne regelen i antikken ble formulert slik: det vi vinner i styrke, mister vi på veien. Denne bestemmelsen er generell, men svært viktig, og har fått navnet mekanikkens gyldne regel.

Bevis på mekanikkens gyldne regel

Vi balanserer spaken ved hjelp av to krefter med ulik modul. Skulder l 1 kraft virker F 1 , på skulderen l 2 kraft virker F 2 , under påvirkning av disse kreftene er spaken i likevekt, så setter vi spaken i bevegelse. Samtidig er punktet for bruk av makt F 1 vil passere banen S 1, og punktet for påføring av kraft F 2 vil passere stien S 2 (fig. 1).

Hvis vi måler modulene til disse kreftene og banene som krysses av kreftenes påføringspunkter, får vi likheten: .

Fra denne likheten ser vi hvor mange ganger kreftene som påføres spaken avviker, og banene laget av kraftpåføringspunktene vil avvike med samme antall ganger omvendt.

Ved å bruke proporsjonsegenskapene oversetter vi dette uttrykket til en annen form: - produktet av kraften F 1 på banen S 1 er lik produktet av kraften F 2 på banen S 2. Produktet av kraften på banen kalles arbeid, i dette tilfellet er arbeidet lik A 1 \u003d A 2. Spaken gir ikke en gevinst i arbeid, den samme konklusjonen kan trekkes om enhver annen enkel mekanisme.

Mekanikkens gyldne regel: ingen mekanisme gir gevinst i arbeid. Vinner vi i styrke, taper vi på veien og omvendt.

Mekanikkens gyldne regel som brukes på blokker

Vurder en fast blokk. Vi fester blokken i aksen og fester to vekter til tauene til blokken, så flytter vi en vekt ned, vekten flyttet ned gikk strekningen S, og vekten som beveget seg opp gikk den samme avstanden S.

Kreftene er like, banene som legemene går er også like, noe som betyr at arbeidet også er likt, og en fast blokk gir ikke gevinst i arbeidet.

Vurder en flytteblokk. Vi fikser den ene enden av tauet, passerer den gjennom den bevegelige blokken og fester den andre enden til dynamometeret, henger last fra blokken. Merk posisjonen til vektene på stativet, løft vektene til en avstand S 1, merk også og gå tilbake til opprinnelig posisjon, merk nå posisjonen til dynamometerkroken på stativet. Igjen hever vi lastene til en avstand S 1 og noterer posisjonen til dynamometerkroken i dette tilfellet (fig. 2).

For å løfte lasten til en høyde S 1 var det nødvendig å trekke ut tauet, som var nesten dobbelt så forskjellig fra avstanden som lasten hadde tilbakelagt. Den bevegelige blokken gir styrke, men i arbeid gir den ikke, hvor mange ganger vi vinner i styrke, hvor mange ganger vi taper på veien.

Eksempel på problemløsning

Tilstand. Ved hjelp av en bevegelig blokk løftet lasteren kassen med verktøy til en høyde S 1 = 7 m, og påførte en kraft F 2 = 160 N. Hvilket arbeid utførte lasteren A 2?

For å finne en jobb trenger du følgende: .

S 2 - mengden bevegelse av tauet.

Hvor mange ganger vi vinner i styrke, hvor mange ganger vi taper på veien, derfor.

Svar: arbeidet utført av lasteren, 2,24 kJ.

Konklusjon

Flere hundre år gammel praksis beviser at ikke en enkelt enkel mekanisme gir gevinst i arbeidet; det er mulig, å øke i styrke, å tape på veien og omvendt - avhengig av betingelsene for problemet som skal løses.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Oppgavesamling i fysikk for 7.–9. trinn ved utdanningsinstitusjoner. – 17. utg. - M .: Utdanning, 2004.
2. Peryshkin A.V. Fysikk. 7 celler - 14. utgave, stereotypi. – M.: Bustard, 2010.
3. Peryshkin A.V. Oppgavesamling i fysikk, 7.–9. trinn: 5. utgave, stereotypi. - M: Forlag "Eksamen", 2010.

Hjemmelekser

1. Hvorfor bruke enkle mekanismer hvis de ikke gir gevinst i arbeid?
2. En 200 kg masse løftes med en spak. Til hvilken høyde ble lasten løftet hvis kraften som virket på den lange armen til spaken gjorde arbeidet 400 J.
3. Ved hjelp av en bevegelig blokk ble lasten hevet med 3 m. Hvor langt måtte den frie enden av tauet trekkes ut?

Det er interessant:

• Slik søker du om patent på IP i 2018 Patentet for IP for 2018 er utformet for å gjøre det enklere for små bedrifter å føre regnskap. Under dette skattesystemet er det ikke nødvendig å fylle ut et stort antall dokumenter. Prosedyren er enkel og forståelig selv for nybegynnere. Patent for […]
• Søknadsskjema for fødselsattest Skjema for søknadsskjema for statlig registrering av sivilstandshandlinger Skjema nr. 1 Fødselserklæring fra foreldre Skjema nr. 2 Fødselserklæring fra mor Skjema nr. 3 Søknad om å legge inn opplysninger om faren til barnet i […]
• Måter å betale underholdsbidrag på Flytting av underholdsbidrag fra betaler til mottaker er utarbeidet som en egen klausul både i en frivillig avtale om utbetaling av midler, og i tvangsfullbyrdelse eller rettskjennelse, dersom betalinger tvangsinnkreves. Dessuten er både betaleren og mottakeren den samme i [...]
• Arbeid Moskva syerske med overnatting Privat barnehage Le Chat Botte Moskva Syerske-kutter Privat barnehage Le Chat Botte Moskva Syerske med overnatting Brutto/år: 50 000 rub. Syerske Brutto/år: 50 000 rubler Live-in syerske Syproduksjon Moskva Brutto/år: 50 000 […]
• Påtalemyndigheten i Republikken Hviterussland Tilsyn med nøyaktig og enhetlig gjennomføring av lover, dekreter, dekreter, normative handlinger: er tildelt statsadvokaten i Republikken Hviterussland og påtalemyndighetene som er underlagt ham. Påtalemyndigheten (artikkel 125 i grunnloven av republikken Hviterussland): utfører […]
• Attest på lønn fra arbeidsstedet Du kan trenge lønnsattest fra arbeidsstedet til ulike formål - til Pensjonskassen for beregning og opptjening av pensjoner, for at arbeidssenteret skal motta ulike ytelser og tilskudd. Og noen ganger er det hindringer. Du […]
• Etablering av tilleggsbetaling til arbeidstakere for å øke arbeidsmengden Arbeidsgiver har rett til å overlate til arbeidstaker merarbeid. Det etableres en tilleggsbetaling for den, og den kreves utarbeidet i henhold til forskriftsvedtekter. Økning i omfanget av arbeidet i samsvar med den russiske føderasjonens arbeidskode Økning i omfanget av […]
• HVORFOR ER VÅRE BLOKKHUS BEDRE ENN BILLIGE HUS? Fundamentet beregnes på grunnlag av resultatene av en geologisk undersøkelse av jorda, bestemmelsen av bæreevnen, størrelsen på frosthevingskreftene, beregningen av laster fra bygningens vekt, maksimal mulig belastning på etasjer og […]

Arbeid og energi Mekanisk arbeid og kraftHva er arbeid og kraft i forhold til fysikk? Hvordan beregne dem? Hva er likhetene og forskjellene mellom begrepene «arbeid» og «kraft» i livet og i fysikk Enkle mekanismer Hva er mekanikkens «gyldne regel»? Finnes det gylne regler i livet? Hvilke mekanismer brukes for å lette arbeidet? Hvordan beregne virkningsgraden Energi Hva er likhetene og forskjellene mellom det fysiske begrepet "mekanisk energi" og det vanlige begrepet "energi"? Hva er typene mekanisk energi? Hvilke eksempler på transformasjon av en type energi til en annen kjenner du?
Mekanisk arbeid og kraft1. Mekanisk arbeid \u003d produkt av kraft på banen.
2. Mekanisk arbeid kan kun utføres når kroppen beveger seg under påvirkning av en kraft, og kraften må enten fremme bevegelsen eller hindre den.
Arbeid er positivt når kraften rettes i kroppens bevegelsesretning. Ellers er arbeidet negativt.
3. Kraft er hastigheten på å utføre arbeid.
Power viser hvor mye arbeid som gjøres per tidsenhet.
Enkle mekanismer 4. Mekanikkens "gyldne regel": hvis de øker i styrke flere ganger når de utfører arbeid, taper de like mange ganger i avstanden.
Mekanismer (spak, port, skråplan) - enheter som lar deg konvertere kraft.
5. Spak - en solid kropp med en rotasjonsakse.
Regelen for likevekt for en spak er denne: spaken er i likevekt når kraftmomentet som roterer den med klokken er lik kraftmomentet som roterer spaken mot klokken.
Kraftens arm = avstand fra rotasjonsaksen til den rette linjen som kraften virker langs.
Kraftmoment = kraftprodukt på skulderen hennes.
6. En blokk er et hjul med et spor som en kabel (kjede, belte, tau) føres inn i.
Den ubevegelige blokken endrer bare retningen på kraften, mens den bevegelige blokken fortsatt gir en todelt styrkeøkning.
7. Ytelseskoeffisient (COP) = forholdet mellom nyttig arbeid og fullt.
Når du bruker en mekanisme, er det totale arbeidet som gjøres alltid større enn det nyttige arbeidet. Effektiviteten er med andre ord alltid mindre enn 100 %.
Energi 8. Energi er evnen til å utføre arbeid.
Jo større energi kroppen har, jo mer arbeid kan den gjøre. Når arbeidet er utført, avtar kroppens energi.
9. Kinetisk energi er bevegelsesenergien til en kropp eller et system av kropper.
Jo større masse og jo større hastighet et gitt legeme har, jo større kinetisk energi.
10. Potensiell energi er energien i samspillet mellom kropper (eller deler av en kropp) avhengig av deres relative posisjon.
Den potensielle energien til et legeme med masse m hevet til en høyde h er lik produktet mgh.
11. Mekanisk energi kan overføres fra en form til en annen.

En mekanisme i fysikk er en enhet for å transformere kraft (dens økning eller reduksjon). For eksempel, ved å bruke en liten kraft på ett sted av mekanismen, kan du få en mye større kraft et annet sted.

Vi har allerede møtt en type mekanisme: det er en hydraulisk presse. Her tar vi for oss de såkalte enkle spakene og skråplanmekanismene.

17.1 Spak

En spak er en stiv kropp som kan rotere rundt en fast akse. På fig. femti

Av dette forholdet følger det at spaken gir en fordel
rysh i styrke eller avstand (avhengig av hvordan
formålet det brukes) så mange ganger som det gjør vondt
nakkeskulder er lengre enn den minste.
For eksempel for å løfte en last med en vekt på 100 N		Ris. 50. Spak

700 N, du må ta en spak med et armforhold på 7: 1 og legge en belastning på den korte armen. Vi vil vinne i styrke med 7 ganger, men vi vil tape like mange ganger

i avstand: enden av den lange armen vil beskrive en 7 ganger større bue enn enden av den korte armen (det vil si belastningen).

Eksempler på en spak som gir styrkeøkning er spade, saks, tang. Roerens åre er en spak som gir avstandsgevinst. Og de vanlige balansevektene er en likearmet spak som ikke gir gevinst verken i avstand eller styrke (ellers kan de brukes til å veie kjøpere).

		Fast blokk
	En viktig type spak er en forsterket blokk
	et hjul i et bur med et spor som et tau føres gjennom
	ka. I de fleste problemer anses tauet for å være vektløst
	tung tråd.
	På fig. 51 viser en fast blokk, dvs. en blokk med en ikke-
	bevegelig rotasjonsakse (passerer vinkelrett på planet
	trekke bein gjennom punkt O).
	En last med vekt P er festet i høyre ende av tråden ved punkt D.
	Husk at vekten av kroppen er kraften som kroppen presser på
	støtte eller strekke opphenget. I dette tilfellet gjaldt vekten P
	koner til punkt D, hvor vekten er festet til tråden.
	En kraft F påføres venstre ende av tråden ved punkt C.
			Ris. 51. Fast blokk
	Armen til kraften F er OA = r, der r er radiusen til blokken. Skulder
	vekt P er lik OB = r. Så den faste blokken er
	likearmet spak og gir derfor ingen gevinst verken i styrke eller avstand: for det første,

	vi har likheten F = P , og for det andre, i prosessen med bevegelse av lasten og tråden, bevegelsen av punktet C
	lik bevegelsen til lasten.
	Hvorfor trengs det i det hele tatt en fast blokk? Det er nyttig ved at det lar deg endre
	trådretning for innsats. Vanligvis brukes en fast blokk som en del av mer komplekse
	mekanismer.
		Bevegelig blokk
	På fig. 52 viser en bevegelig blokk hvis akse er beveget
	ruller sammen med lasten. Vi trekker tråden med kraft F, som
	påført ved punkt C og rettet oppover. Blokken roterer og
	samtidig beveger den seg også oppover, og løfter lasten hengende
	på OD-tråden.
	På dette tidspunktet er det faste punktet
	punkt A, og det er rundt det at blokken roterer (det ville
	ruller¿ gjennom punkt A). De sier også at gjennom punkt A
	passerer blokkens momentane rotasjonsakse (denne aksen er rettet
	vinkelrett på tegneplanet).
	Vekten av lasten P påføres ved punktet D for festingen av lasten til gjengen.
	Skulderen til kraften P er lik AO = r.
	Men skulderen til kraften F, som vi trekker tråden med, er
	er dobbelt så stor: den er lik AB = 2r. Henholdsvis
	likevektsbetingelsen for lasten er likheten F = P=2 (som
	vi ser på fig. 52 : lengden på vektoren F er halvparten
	lengden på vektoren P).
	Derfor gir den bevegelige blokken en styrkeøkning i		Ris. 52. Flyttbar blokk
	to ganger. Samtidig taper vi imidlertid på de samme to gangene
	vaem i det fjerne. Det er faktisk lett å se det
	for å løfte lasten med en meter, må punkt C flyttes opp med to meter (det vil si
	trekke ut to meter tråd).
	Blokken i fig. 52 det er én ulempe: trekk tråden opp
	(for punkt C) ikke den beste ideen. Enig at-
	mye mer praktisk å trekke tråden ned! Det er her det kommer til unnsetning
	fast blokk.
	På fig. 53 viser en løftemekanisme som pre-
	er en kombinasjon av en bevegelig blokk med en fast
	nym. En last er hengt opp fra den bevegelige blokken, og kabelen er i tillegg
	kastet over en fast blokk, noe som gjør det mulig
	evne til å trekke kabelen ned for å løfte lasten opp. Utvendig
	kraften på kabelen er igjen betegnet med vektoren F.
	I utgangspunktet er denne enheten ikke forskjellig fra		Ris. 53. Blokkkombinasjon
	flytteblokk: med dens hjelp får vi også to-
	multiple seier i kraft.

17.4 Skråplan

Som vi vet er det lettere å rulle en tung tønne langs skråstilte gangveier enn å løfte den vertikalt. Broer er altså en mekanisme som gir styrke.

I mekanikk kalles en slik mekanisme et skråplan. Et skråplan er en flat, jevn overflate i en eller annen vinkel til horisontalen. I slike

tilfelle sier de kort: ¾skråplan med vinkel ¿.

Finn kraften som må påføres en last med masse m for å løfte den jevnt

glatt skråplan med vinkel. Denne kraften F er selvfølgelig rettet langs skråplanet (fig. 54).

Projisere på X-aksen:

Det er denne kraften som må påføres for å flytte lasten opp i skråplanet. For å løfte den samme lasten jevnt vertikalt, må du bruke en kraft på den,

lik mg. Det kan sees at F< mg, поскольку sin < 1. Наклонная плоскость действительно даёт выигрыш в силе, и тем больший, чем меньше угол.

Mye brukte varianter av skråplanet er kilen og skruen.

17.5 Mekanikkens gyldne regel

En enkel mekanisme kan gi gevinst i styrke eller avstand, men den kan ikke gi gevinst i arbeid.

For eksempel gir en spak med et gearingsforhold på 2:1 en styrkeøkning to ganger. For å løfte en vekt P på den mindre armen, må en kraft P=2 påføres den større armen. Men for å heve lasten til en høyde h, må den større armen senkes med 2 timer, og arbeidet som utføres vil være lik

A = P22h = Ph;

t. e. samme verdi som uten bruk av spaken.

PÅ I tilfellet med et skråplan vinner vi i styrke, siden vi påfører en kraft F = mg sin på lasten, som er mindre enn tyngdekraften. Men for å løfte lasten til en høyde h over startposisjonen, må vi reise banen l = h= sin langs et skråplan. Samtidig gjør vi jobben

A = mg sin sin h = mgh;

dvs. det samme som for vertikal løfting av lasten.

Disse fakta tjener som manifestasjoner av mekanikkens såkalte gyldne regel.

Mekanikkens gyldne regel. Ingen av de enkle mekanismene gir gevinst i arbeid. Hvor mange ganger vi vinner i styrke, hvor mange ganger vi taper i distanse, og omvendt.

Mekanikkens gyldne regel er ikke annet enn en enkel versjon av loven om energibevaring.

17.6 Maskineffektivitet

I praksis må man skille mellom det nyttige arbeidet Auseful, som må utføres av mekanismen under ideelle forhold uten tap, og det totale arbeidet Afull, som utføres for samme formål i en reell situasjon.

Det totale arbeidet er lik summen:

nyttig arbeid;

arbeidet utført mot friksjonskreftene i forskjellige deler av mekanismen;

arbeid gjort for å flytte mekanismens bestanddeler.

Så når du løfter en last med en spak, må det i tillegg gjøres arbeid for å overvinne friksjonskraften i spakens akse og for å flytte selve spaken, som har en viss vekt.

Fullt arbeid er alltid mer nyttig. Forholdet mellom nyttig arbeid og fullført arbeid kalles

effektivitetsfaktor (COP) for mekanismen:

En nyttig:

En full

Effektivitet uttrykkes vanligvis i prosent. Effektiviteten til reelle mekanismer er alltid mindre enn 100 %. La oss beregne effektiviteten til et skråplan med en vinkel i nærvær av friksjon. Friksjonskoeffisient

mellom overflaten av skråplanet og belastningen er lik.

La en last med masse m stige jevnt langs et skråplan under påvirkning av

krefter ~ fra punkt til punkt til høyde (fig. 55). I motsatt retning av

forskyvning virker glidfriksjonskraften på lasten ~ . f

Fra (80 ) har vi:

Så fra (81):

Ved å erstatte dette med (79 ), får vi:

F = mg sin + f = mg sin + mg cos = mg(sin + cos):

Det totale arbeidet er lik produktet av kraften F og banen som kroppen beveger seg langs overflaten

skråplan:

Atot = F P Q = mg(sin + cos)

Det nyttige arbeidet er åpenbart lik:

Gunstig = mgh:

For ønsket effektivitet får vi:

En nyttig

En full

1+ctg