← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 4.2

Простые механизмы

Рычаг, момент силы, блоки

Ножницы, щипцы, рычаг весов — все это простые механизмы. Они не создают энергию, но дают выигрыш в силе. Как работает правило рычага?

ФГОС · 7 класс ФОП · базовый
01

Простые механизмы

Инструменты, которые облегчают работу.

Простые механизмы

Простые механизмы — приспособления для преобразования силы: дают выигрыш в силе или изменяют направление силы.

  • Рычаг — твёрдое тело, вращающееся вокруг точки опоры
  • Блок — колесо с жёлобом, по которому проходит верёвка
  • Наклонная плоскость — для подъёма грузов на высоту
  • Клин — разъединяет или закрепляет
  • Винт — наклонная плоскость, свёрнутая в спираль
02

Рычаг. Равновесие сил

Правило рычага: F₁l₁ = F₂l₂.

Рычаг

Рычаг — твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси (точки опоры).

Плечо силы — кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Правило равновесия рычага

F₁ · l₁ = F₂ · l₂

Рычаг находится в равновесии, если произведение силы на плечо с одной стороны равно произведению силы на плечо с другой.

Рычаг — равновесие с анимацией
IV-034 · F₁l₁ = F₂l₂ · Рычаг плавно колеблется и приходит к равновесию
03

Момент силы

Правило моментов: сумма моментов по часовой = сумма против часовой.

Момент силы

Момент силы — это произведение силы на плечо.

M = F · l

Единица: Н·м (ньютон-метр).

Правило моментов

Рычаг в равновесии, если сумма моментов сил, вращающих по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих против часовой.

ΣMпо час. = ΣMпротив час.

Момент силы — правило (визуализация)
IV-035 · Калькулятор + анимированная шкала моментов
04

Блоки

Неподвижный и подвижный блок.

Неподвижный блок

Неподвижный блок — ось закреплена, блок не перемещается. Не даёт выигрыша в силе, но изменяет направление силы.

F = P (выигрыша нет)

Подвижный блок

Подвижный блок — ось перемещается вместе с грузом. Даёт выигрыш в силе в 2 раза.

F = P/2 (но верёвку нужно тянуть в 2 раза больше)

Блоки — анимация подъёма груза
IV-036 · Выигрыш в силе · Нажми «Тянуть», чтобы поднять груз
05

Рычаги в технике, быту и природе

Где встречаются рычаги?

Рычаги в технике

  • Ножницы — два рычага с общей осью. Длинные ручки, короткие лезвия → выигрыш в силе.
  • Кусачки — ещё больший выигрыш в силе.
  • Рычажные весы — равноплечие рычаги.
  • Руль автомобиля — рычаг (руль + колонка).

Рычаги в природе

  • Рука человека — рычаг: локоть = опора, бицепс = сила, груз в кисти = нагрузка.
  • Челюсти — рычаг для кусания.
  • Лапы животных — рычаги для бега и прыжков.