Paprastieji mechanizmai Darb atliko Kauno Varpo gimnazijos mokiniai
Paprastieji mechanizmai Darbą atliko Kauno „Varpo“ gimnazijos mokiniai: Rokas Grigonis ir Meinardas Kološevskij
Darbo tikslas • Pagaminti suktuvą; • nustatyti, kaip kėlimo jėga priklauso nuo suktuvo rankenos ilgio; • apskaičiuoti jo naudingumo koeficientą.
Hipotezė • Kuo didesnis skirtumas tarp veleno skersmens ir rankenos ilgio, tuo daugiau jėgos laimime
Kas yra paprastieji mechanizmai?
• Nuo Archimedo laikų iki Renesanso mechanizmai buvo konstruojami iš paprastųjų mechanizmų: skridinių, svertų, nuožulniosios plokštumos. • Paprastieji mechanizmai – tai mechanizmai, kurie naudojami darbui palengvinti. • Šį darbą galima palengvinti keičiant jėgos dydį ar kryptį. • Šie mechanizmai palengvina žmogaus darbą tiek buityje, tiek statybose.
Svertas
• • • Svertas – tai mechanizmas, naudojamas jėgai pakeisti. Svertas pusiausviras yra tada, kai jį veikiančios jėgos atvirkščiai proporcingos jų pečiams. Dažniausiai svertais vadinami kietieji kūnai, galintys suktis apie įtvirtintą ašį. Jie naudojami, kai reikia mažesne jėga atsverti didesnę. Sverto pusiausvyros taisyklę suformulavo Archimedas. Jam priskiriamas pasakymas: „Duokit man atramos tašką, ir aš pajudinsiu Žemę“. Vanduo iš šulinio keliamas kitokios rūšies svertu – suktuvu. Jį sudaro velenas ir ant jo užmautas ratas. Svertų yra daugelyje mašinų ir įrenginių, pvz. : dviratyje, treniruokliuose, automobilyje, ekskavatoriuje, karučiuose. Svertu laimima jėgos. Jėgos laimima tiek kartų, kiek ilgasis petys yra didesnis už trumpąjį petį.
Skridiniai ir skrysčiai
• Skridinys – tai ant ašies užmautas ratas su grioveliu virvei, lynui ar grandinei permesti. • Skridiniai būna kilnojamieji arba nekilnojamieji. • Nekilnojamasis skridinys užmautas ant nejudančios ašies. Šiuo skridiniu jėgos nelaimima, o tik pakeičiama jos veikimo kryptis. • Kilnojamasis skridinys – skridinys, kuris niekur neįtvirtintas, kyla kartu su pasvarais. Juo laimima dvigubai jėgos, bet tiek pat kartų pralaimima kelio.
• Skrysčiai – tai kilnojamų ir nekilnojamų skridinių sistema. • Skrysčiais laimima jėgos 2 kartus daugiau nei sistemoje yra kilnojamų skridinių. Pvz. : jei sistemoje yra 2 kilnojamieji skridiniai, bus laimima 4 kartus daugiau jėgos.
Nuožulnioji plokštuma
• • Nuožulnioji plokštuma yra elementarusis mechanizmas. Jis leidžia sumažinti jėgą, reikalingą pakelti krovinį į tam tikrą aukštį. Reikalinga jėga sumažinama, tačiau kelias, kurį reikia perkelti krovinį yra pailginimas. Dėl to atliekamas darbas išlieka nepakitęs. Kroviniui pakelti nuožulniąja plokštuma reikia tiek kartų mažiau jėgos, kiek kartų ta plokštuma kūno nueitas kelias yra ilgesnis už kūno pakilimo aukštį. Kitaip tariant, nuožulnioji plokštuma – tai plokštuma, sudaranti smailųjį kampą su horizontu. Nuožulnioji plokštuma yra svarbi, nes: buvo intensyviai naudojama statant senovės akmeninius pastatus; ankstyviesiems fizikams padėjo suprasti gravitaciją, svorį, pagreitį ir kitus fizikinius dydžius; detalus nuožulniosios plokštumos savybių išmanymas davė pagrindus vektori matematikos atsiradimui – vienam iš dabartinio mokslo ir technologijų pagrindų; ir šiuo metu nuožulniosios plokštumos naudojamos kalnuotose teritorijose – serpantinuose; nuožulniosios plokštumos principas yra pritaikomas tvirtinimo detalėse, kurios turi sriegį (varžtai, sraigtai, medvaržčiai ir t. ); sriegis – tai apie ašį suvyniota nuožulnioji plokštuma, lyg serpantinas.
Tiriamasis darbas • Darbo tikslas: parinkti medžiagas ir iš jų pagaminti suktuvą ir jį ištirti • Priemonės: mediena, rankena, varžtai, dinamometras, liniuotė • Hipotezė: kuo ilgesnė bus suktuvo rankena, tuo lengviau bus su juo pakelti svorį
Darbo eiga • 1. Pagaminau suktuvą, su kuriuo galėčiau padaryti tyrimą.
Darbo eiga • 2. Naudojant pagamintą suktuvą atlikau tyrimą su skirtingais rankenos ilgiais ir gautus duomenis surašiau į lentelę.
Darbo eiga • 3. Gautus rezultatus surašiau į lentelę ir nubrėžiau kreivę iš gautų rezultatų. Masė (Kg) Rankenos ilgis (m) 2 Jėga (N) 0. 20 1, 4 0. 25 1 0. 30 0, 8 0. 35 0, 65
• Darbo eiga
5. Gautą rezultatą surašiau į lentelę. Masė (m), kg 2 Spindulys (r), m 0. 0115 Ilgis (l), m Jėga (F), N Naudingumo koeficientas 0. 20 ≈1. 4 ≈0. 82 0. 25 ≈1 ≈0. 92 0. 30 ≈0. 8 ≈0. 95 0. 35 ≈0. 65 ≈1
• Rezultatai lentelėse pateikti įvertinus rankenos masę, ir jėgą, kurios reikia pačiai rankenai kelti. • Suktuvą numatoma tobulinti, kad galėtume keisti veleno skersmenį • Naudojant suktuvą numatoma atlikti daugiau tyrimų, vertinant sukimo momentus
Išvada • Atlikti tyrimai įrodė, kad naudojant kuo ilgesnę suktuvo rankeną tuo lengviau yra pakelti kūną.
Uždaviniai
Pirmasis uždavinys • 20 N jėga sukant 0, 6 m ilgio rankeną, iš šulinio ištraukiamas 10 Kg masės vandens kibiras. Apskaičiuokite veleno spindulį.
Pirmojo uždavinio sprendimas Rasti Duota m 10 kg r l 0, 6 m F 20 N Atsakymas. : veleno spindulys buvo 0, 12 m
Antrasis uždavinys • Traukiant virvę 220 N jėga nekilnojamuoju skridiniu keliamas 20 kg masės krovinys. Apskaičiuoti skridinio naudingumo koeficientą.
Antrojo uždavinio sprendimas Rasti Duota F 220 N ɳ m 20 kg
Testiniai uždaviniai
1. Kuriuo paprastuoju mechanizmu laimime darbo? a) b) c) d) Kilnojamuoju skridiniu; Nuožulnąja plokštuma; Svertu; Nei vienu
• 2. Kokiais paprastaisiais mechanizmais laimime jėgos? a) b) c) d) Kilnojamuoju skridiniu ir suktuvu; Svertu ir nekilnojamuoju skridiniu; Tik svertu; Tik suktuvu ir nekilnojamu skridiniu
3. Auksinė mechanikos taisyklė: a) b) c) d) F 1 l 1 = F 2 l 2 Ph = Fl E 1 = E 2 M Fl
4. Kurį paprastąjį mechanizmą pastebime svarstyklėse? a) b) c) d) Suktuvą; Nuožulniąją plokštumą; Svertą; Nekilnojamąjį skridinį
5. Mokslininkas, paprastuosius mechanizmus pritaikęs krašto gynybai a) b) c) d) Einšteinas; Archimedas; Niutonas; Kopernikas
6. Suktuvu: a) b) c) d) Laimime tik darbo; Laimime tik jėgos; Laimime ir darbo ir jėgos; Nelaimim nei darbo, nei jėgos
7. Keleto kilnojamųjų ir nekilnojamųjų skridinių sistema vadinama: a) b) c) d) Skridiniu; Suktuvu; Velenu; Skrysčiais
8. Kiek mažiausiai reikia kilnojamųjų skridinių, norint veikiančią jėgą sumažinti 4 kartus? a) b) c) d) 1; 2; 3; 4
9. Kuriuo paprastuoju mechanizmu nelaimime darbo? a) Tik skridiniais; b) Tik nuožulniąja plokštuma; c) Visais darbo laimime; d) Visais nelaimime
Apskaičiuoti pasvaro, kurį galime pakelti kilnojamuoju skridiniu 20 N jėga, masę. a) 20 kg; b) 400 kg; c) 2 kg; d) 4 kg
Literatūros sąrašas • • • Fizika humanitarams, R. Karazija, I dalis; TEV, Vilnius 1996; • • http: //svertas 1. pbworks. com/w/page/54002709/Front. Page Spektras, fizikos vadovėlis 8 kl. I dalis; Briedis, 2006; https: //www. scribd. com/doc/267197062/Fizika-8 -Fizikos-vadovelis-8 -klasei-2006 by-Cloud-Dancing-pdf http: //www. fotonas. su. lt
- Slides: 37