На рычаге: Рычаг. Равновесие сил на рычаге | 7 класс

alexxlabОпубликовано

Рычаг. Равновесие сил на рычаге

Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

На рисунке 149 показано, как рабочий для поднятия груза использует в качестве рычага лом. В первом, случае (а) рабочий с силой F нажимает на конец лома B вниз, во втором (б) — приподнимает конец B.

Рабочему нужно преодолеть вес груза P — силу, направленную вертикально вниз. Он поворачивает для этого лом вокруг оси, проходящей через единственную неподвижную точку лома — точку его опоры 0, Сила F, с которой рабочий действует на рычаг и в том и в другом случае, меньше силы P, т. е. рабочий, как говорят, получает выигрыш в силе. Таким образом, при помощи рычага можно поднять такой тяжелый груз, который без рычага поднять нельзя.

На рисунке 153 изображен рычаг, ось вращения которого 0 (точка опоры) расположена между точками приложения сил A и B, на рисунке 154 —схема этого рычага. Обе силы F1 и F2, действующие на рычаг, направлены в одну сторону.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. На рисунке 154 видно, что 0A — плечо силы F1, 0В — плечо силы F2.

Силы, действующие на рычаг, могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против хода часовой стрелки. Так, сила F1 (рис, 153) вращает рычаг по ходу часовой стрелки, а сила F2 вращает его против хода часовой стрелки.

Условие, при котором рычаг находится в равновесии под действием приложенных к нему сил, можно установить на опыте. При этом надо помнить, что результат действия силы зависит не только от ее числового значения (модуля), но и от того, в какой точке она приложена к телу и как направлена.

К рычагу (рис. 153) по обе стороны от точки опоры подвешивают различные грузы так, чтобы рычаг каждый раз оставался в равновесии. Действующие на рычаг силы равны весам этих грузов. Для каждого случая измеряют модули сил и их плечи. На рисунке 153 показано, что сила 2Н уравновешивает силу 4Н. При этом, как видно из рисунка, плечо меньшей, силы в 2 раза больше плеча большей силы.

На основании таких опытов было установлено условие (правило) равновесия рычага: рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Это правило можно записать в виде формулы:

F1/F2 = l2/l1

где F1 и F2 силы, действующие на рычаг, l1 и l2 — плечи, этих сил (рис. 154).

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом.

Из этого правила видно, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага большую силу, нужно только подобрать для этого плечи определенной длины. Например, на рисунке 149, а одно плечо рычага примерно в 2 раза больше другого. Значит, прикладывая в точке B силу, например в 400Н, рабочий может поднять камень в 800Н, т. е. массой в 80 кг. Чтобы поднять еще более тяжелый груз, нужно увеличить длину плеча рычага, на которое действует рабочий.

Пример. Какая сила требуется (без учета трения) для поднятия с помощью рычага камня массой 240 кг? Плечо силы 2,4 м, плечо силы тяжести, действующей на камень, 0,6 м.

Вопросы.

  1. Что представляет собой рычаг?
  2. Что называют плечом силы?
  3. Как найти плечо силы?
  4. Какое действие оказывают на рычаг силы?
  5. В чем состоит правило равновесия рычага?
  6. Кто установил правило равновесия рычага?

Задание.

Положите под середину линейки маленькую опору так, чтобы линейка находилась в равновесии. Уравновесьте на полученном рычаге монеты в 5 и ,1 к. Измерьте плечи сил и проверьте условие равновесия рычага. Повторите работу, используя монеты в 2 и 3 к.

Определите, пользуясь этим рычагом, массу спичечной коробки.

Примечание. Монеты в 1, 2, 3 и 5 к. имеют массы соответственно 1, 2, 3 и 5 г.

Метки: плечо силыравновесие силравновесия рычагарычагсиласила тренияСилытвердое телофизика

Калькуляторы рычага • Механика • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Функциональность этого сайта будет ограничена, так как в Вашем браузере отключена поддержка JavaScript!

Random converter
  • Калькуляторы
  • Механика

Калькуляторы рычага

Нажать для просмотра увеличенного изображения

Калькулятор выигрыша в силе и усилия нагрузки рычага

Калькулятор определяет усилие нагрузки и выигрыш в силе для рычага любого порядка.

Пример: Рассчитать выигрыш в силе и усилие нагрузки для рычага первого рода, если его плечо приложения силы равно 50 см, плечо приложения нагрузки равно 20 см и приложенное усилие равно 10 Н.

Входные данные

Род рычага

1 2, AE > AL 3, AEL

Плечо приложения силы (входное плечо)

AEсантиметр (см)метр (м)дюймфут

Плечо приложения нагрузки (выходное плечо)

ALсантиметр (см)метр (м)дюймфут

Приложенное усилие

FEньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Для расчета введите значения и нажмите кнопку Рассчитать. Для расчета выигрыша нужно ввести только величины плеч рычага. Если нужно рассчитать усилие нагрузки, введите приложенное усилие.

Поделиться

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Выигрыш в силе

MA

Усилие нагрузки

FL Н

Калькулятор положения опоры рычага I рода

Калькулятор определяет положение опоры и размер плеча приложения силы рычага первого рода, в котором опора расположена между точками приложения сил.

Пример: Рассчитать положение опоры рычага первого рода, если его длина равна 60 см, приложенное усилие равно 10 Н и усилие нагрузки равно 20 Н.

Входные данные

Общая длина рычага

L=AE+ALсантиметр (см)метр (м)дюймфут

Приложенное усилие

FEньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Усилие нагрузки

FLньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Поделиться

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Положение опоры (плечо нагрузки)

AL м

Плечо приложения силы

AE м

Калькулятор положения нагрузки для рычага II рода

В рычаге II рода точка опоры и точка приложения силы находятся на противоположных концах рычага.

Пример: рассчитать положение нагрузки для рычага II рода, если его полная длина равна 40 см, приложенное усилие равно 10 Н и усилие нагрузки равно 20 Н.

Входные данные

Общая длина рычага

L=AEсантиметр (см)метр (м)дюймфут

Приложенное усилие

FEньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Усилие нагрузки

FLньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Поделиться

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Положение нагрузки (плечо нагрузки)

AL м

Плечо приложения силы

AE=L м

Калькулятор положения приложенного усилия для рычага III рода

В рычаге III рода точка опоры и нагрузка находятся на противоположных концах рычага.

Пример: Рассчитать положение точки приложения нагрузки рычага III рода, если его полная длина равна 50 см, приложенное усилие равно 20 Н и усилие нагрузки равно 10 Н.

Входные данные

Общая длина рычага

L=ALсантиметр (см)метр (м)дюймфут

Приложенное усилие

FEньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Усилие нагрузки

FLньютон (Н)джоуль на метр (Дж/м)грамм-сила (гс)килограмм-сила (кгс)фунт-сила

Поделиться

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Twitter Facebook Google+ VK

Закрыть

Выходные данные

Точка приложения усилия (плечо усилия)

AE м

Плечо нагрузки

AL=L м

Определения и формулы

Рычаги и их типы

Рычаг представляет собой простейший механизм, состоящий из твердого тела, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Обычно рычаги используют для перемещения тяжелых грузов (обычно говорят об усилии нагрузки или просто грузе FL) путем приложения меньшей силы FE. Часть рычага между его концом и точкой опоры, к которой приложена нагрузка, называется плечом нагрузки AL. Вторая часть рычага, к которой приложено усилие, называется плечом приложения усилия AE. Рычаг — один из шести простейших механизмов, определенных учеными эпохи Возрождения.

Для идеального рычага, в котором не теряется энергия и который является абсолютно жестким, отношение плеч рычага определяет отношение приложенного усилия и нагрузки. Эта взаимосвязь называется правилом рычага:

Выигрыш в силе, даваемый рычагом, определяется как отношение выходной силы (нагрузки) FL к входной силе (приложенному усилию) FE:

Отсюда можно определить приложенное усилие:

Существует три типа рычагов, которые отличаются взаимным расположением точки опоры и плеч рычага, причем правило рычага одинаково для всех трех типов рычагов.

Рычаги I рода: В этих рычагах опора находится между точками приложения сил, которые находятся на противоположных концах рычага. Примерами рычагов I рода являются качели (перекладина) и плоскогубцы. В рычагах I рода плечо нагрузки может быть больше или меньше плеча приложения силы, а выигрыш в силе может быть больше, меньше или равен единице.

В рычагах I рода полная длина рычага L равна сумме длин плеча нагрузки AL и плеча усилия AE:

Формулу для определения плеча нагрузки (и, соответственно, положения точки опоры) можно вывести из приведенного выше правила рычага:

Рычаги II рода: В этих рычагах точка опоры и точка приложения силы расположены на противоположных концах рычага. Нагрузка приложена между опорой и усилием. Примеры рычагов II рода — тачка, щипцы для орехов и открывалка для бутылок. В рычаге второго рода плечо приложения силы всегда больше плеча приложения нагрузки и выигрыш в силе всегда больше единицы.

В рычаге II рода полная длина рычага равна плечу приложения нагрузки:

Плечо приложения нагрузки (или точка приложения нагрузки) рассчитывается по формуле, которая выводится из приведенного выше правила рычага:

Рычаги III рода: В этих рычагах точка опоры и нагрузка расположены на противоположных концах рычага. Усилие приложено между нагрузкой и точкой опоры. Примеры рычагов III рода — метла, предплечье человека и удочка. В рычагах III рода выигрыш в силе всегда меньше единицы и плечо приложения силы всегда меньше плеча приложения нагрузки.

В рычагах III рода полная длина рычага равна длине плеча приложения нагрузки:

Длины плеча приложения силы (точка приложения силы) рассчитывается по формуле, выведенной из правила рычага:

В экскаваторе для перемещения стрелы (рычаг III рода слева), рукояти (рычаг I рода в центре) и ковша (еще один рычаг I рода справа) используются гидравлические цилиндры

Автор статьи: Анатолий Золотков

Другие калькуляторы простейших механизмов:

  • Калькулятор выигрыша в силе наклонной плоскости
  • Калькулятор выигрыша в силе, даваемого полиспастом
  • Калькулятор выигрыша в силе винта
  • Калькулятор выигрыша в силе, даваемого клином
  • Калькулятор выигрыша в силе, даваемого воротом
  • Калькулятор выигрыша в силе

Калькуляторы Механика

Простые механизмы — Рычаги | Поговорим о науке

AB 4 Наука 1-6 (1996) Тема B. Колеса и рычаги

BC 5 Наука 5 класс (июнь 2016 г.) Большая идея: Машины — это устройства, передающие силу и энергию.

МБ 5 Наука 5 класс (2000) Кластер 3: Силы и простые машины

NB 5 Наука 5: Живые и технологические системы (октябрь 2019 г.) Простые машины

NL 5 Наука 5 класс (2017) Модуль 2: Силы и простые машины

NS 5 Наука 5 (2019) Физические науки: силы и простые машины

NU 6 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Движение

NU К Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: машины вокруг нас

NU 2 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Механизм

NU 3 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Стабильность

NU 5 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Силы, действующие на конструкции и механизмы

Контроль качества Элементарный цикл 2 Наука и техника, элементарный Материальный мир

YT 5 Science Grade 5 (Британская Колумбия, июнь 2016 г. ) Большая идея: Машины — это устройства, передающие силу и энергию.

СК 5 Наука 5 класс (2011) Физические науки – Силы и простые машины (FM)

ON 2 Наука и техника, 2 класс (2022) Стрэнд Д. Структуры и механизмы; Простые машины и движение

ON 4 Наука и техника, 4 класс (2022) Направление D: Машины и их механизмы

НТ 6 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Движение

NT К Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: машины вокруг нас

NT 2 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Механизм

NT 3 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Стабильность

NT 5 Учебная программа K-6 по науке и технологиям (СЗТ, 2004 г.) Конструкции и механизмы: Силы, действующие на конструкции и механизмы

АВ 8 Наука о знаниях и трудоустройстве 8, 9 (пересмотрено в 2009 г. ) Блок D: Механические системы

AB 11 Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (2006 г.) Модуль B: Общие сведения о системах преобразования энергии

AB 8 Наука 7-8-9 (2003 г., обновлено в 2014 г.) Блок D: Механические системы

BC 11 Физика 11 (июнь 2018 г.) Большая идея: Энергия существует в различных формах, сохраняется и способна совершать работу.

Обратите внимание 11 Физика 11 (2003) Импульс и энергия

н.с. 11 Физика 11 (2021) Импульс и энергия

NU 8 Наука о знаниях и трудоустройстве 8 (Альберта, редакция 2009 г.) Блок D: Механические системы

NU 8 Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) Блок D: Механические системы

NU 11 Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (Альберта, 2006 г.) Модуль B: Общие сведения о системах преобразования энергии

PE 10 Наука 421А (2019) Знание содержания: CK 3.2

PE 11 Физика 521А (2009) Импульс и энергия

контроль качества Раздел III Наука и технология Технологический мир

КК Раздел IV Прикладная наука и технологии Технологический мир

КК Раздел IV Наука и технология Технологический мир

КК Раздел V Физика Преобразование энергии

КК Раздел I Наука и технология Технологический мир: Силы и движение

КК Раздел III Прикладная наука и технологии Технологический мир

NT 8 Наука о знаниях и трудоустройстве 8 (Альберта, редакция 2009 г. ) Раздел D: Механические системы

НТ 8 Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) Блок D: Механические системы

NT 11 Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (Альберта, 2006 г.) Модуль B: Общие сведения о системах преобразования энергии

Определение

в Кембриджском словаре английского языка

Реакция на нажатие стержня была бы невозможна без наличия металлического рычага (стержня), который входит в экспериментальный аппарат.

Из Кембриджского корпуса английского языка