Фізика 7 клас золоте правило механіки
Історія золотого правила механіки
Коли люди на-ча-ли іс-поль-зо-вать блоки, ри-ча-ги, по-ро-ти об-на-ру-жи-ли, що пе-ре-ме-ще-ня, з- вер-ша-е-мі при пра-цю-ті про-стих ме-ха-низ-мов, ока через-лись зв 'через-ни з си-ла-ми раз-ві-ва-е-ми- ми цими ме-ха-низ-ма-ми.
Це пра-ви-ло в древ-но-сті було сфор-му-ли-ро-ва-но так: те, що ми ви-иг-ри-ва-му в силі, ми про-иг-ри-ва -ємо в дорозі. Дан-ве по ло ж-ня загальне, але дуже важ-ве, і по-лу-чи-ло в на-зва-ня зо-ло-тое пра-ви-ло ме-ха-ні-ки.
Доказ золотого правила механіки
Рівнян-но-ве-сім важіль з по-мо-гою двох разів-них по мо-ду-лю сил. На плечі l1 дей-ству-ет сила F1. на плечі l2 дей-ству-ет сила F2, під дей-стві третьому цих сил важіль на-хо-дить-ся в рав-но-ве-сі Потім при-ве-дем важіль в дві-же-ня. За один і той же час точка при-ло-же-ня сили F1 прой-дет шлях S1. а точка при-ло-же-ня сили F2 прой-дет шлях S2 (рис.1).
Якщо через ме-рить мо-ду-ли цих сил і шляхи, прой-ден-ні точ-ка-ми при-ло-же-ня сил, то по-лу-чим ра-вен-ство:.
З цього ра-вен-ства бачимо, у скільки-ко раз від-ли-ча-ють-ся сили, при-ло-дружин-ні до ри-ча-гу, у настільки-ко ж раз про-рат-но про-пор-ци-о-наль-но будуть від-ли-чать-ся шляху, со-вер-шен-ні точ-ка-ми при-ло-же-ня сили.
З по-мо-гою властивостей про-пор-ції пе-ре-во-дім це ви-ра-же-ня в дру-гой вид: - про-з-ве-де-ня сили F1 на шлях S1 одно про -з-ве-де-нию сили F2 на шлях S2. Про-з-ве-де-ня сили на шлях на-зи-ва-ет-ся пра-цю-тій, в цьому слу-чаї пра-цю-ти рівні A1 = A2. Важіль не дає ви-иг-ри-ша в пра-цю-ті, такий же висновок можна зро-лать про будь-який дру-гой про-стей-ший ме-ха-нізм.
Зо-ло-тое пра-ви-ло ме-ха-ні-ки: жоден ме-ха-нізм не дає ви-иг-ри-ша в пра-цю-ті. Ви-иг-ри-вая в силі, ми про-иг-ри-ва-му в шляху і на-о-бо-рот.
Золоте правило механіки стосовно блокам
Рас-смот-рим непо-движ-ний блок. За-кре-пім блок в осі і при-кре-пім два вантажу до ве-рев-кам блоку, потім пе-ре-ме-стим один вантаж вниз, вантаж, пе-ре-ме-щен-ний вниз про- йшов рас-сто-я-ня S, а вантаж, до то рий пе-ре-ме-стіл-ся вгору, про-йшов таке ж рас-сто-я-ня S.
Сили рівні, шляхи, прой-ден-ні ті-ла-ми, теж рівні, це зна-чит, що пра-цю-ти теж рівні, а непо-движ-ний блок не дає ви-иг-ри-ша в пра-цю-ті.
Рас-смот-рим по-движ-ний блок. За-кре-пім один кінець ве-рев-ки, про-пу-стим його через по-движ-ний блок і при-кре-пім вто-рій кінець до ді-на-мо-мет-ру, до блоку під -ве-сім вантажі. От-ме-тім по-ло-же-ня гру-поклик на шта-ти-ве, під-ні-мем вантажі на рас-сто-я-ня S1. також від-ме-тім і вер-ньому в ис-хід-ну по-ло-же-ня, ті-перь від-ме-тім на шта-ти-ве по ло ж-ня крюч-ка ди на-мо-мет-ра. Знову під-ні-ма-му вантажі на рас-сто-я-ня S1 і від-ме-ча-ем по-ло-же-ня крюч-ка ді-на-мо-мет-ра в цьому слу-чаї (рис. 2).
Для под-ема вантажу на ви-со-ту S1 при-ш-лось ви-тя-нуть ве-рев-ку прак-ти-че-скі в два рази від-ли-ча-ю-ще-го-ся від рас-сто-я-ня, ко-то-рої про-де-лал вантаж. Як і движ-ний блок дає ви-иг-риш в силі, а в пра-цю-ті не дає, у скільки-ко раз ви-иг-ри-ва-му в силі, у настільки-ко раз про-иг -ри-ва-му в дорозі.
Приклад рішення задачі
Умо-віє. З по-мо-гою по-движ-но-го блоку вантаж-чик під-понял ящик з ін-стру-мен-та-ми на ви-со-ту S1 = 7 м, при-кла-ди-вая силу F2 = 160 Н. Яку пра-цю-ту со-вер-шив вантаж-чик A2?
Для того щоб знайти пра-цю-ту, необ-хо-ді-мо сле-ду-ю-ний:.
S2 - ве-ли-чи-на пе-ре-ме-ще-ня ве-рев-ки.
У скільки-ко раз ви-иг-ри-ва-му в силі, у настільки-ко раз про-иг-ри-ва-му в дорозі, по-це-му, тоді.
Відповідь: пра-цю-та, до то рую со-вер-шив вантаж-чик, 2,24 кДж.
Ба-го-ве-ко-вая прак-ти-ка до-ка-зи-ва-ет, що жоден про-стій ме-ха-нізм не дає ви-иг-ри-ша в пра-цю-ті , можна, ви-иг-ри-вая в силі, про-иг-рать в шляху і на-о-бо-рот - в за-ві-сі-мо-сти від усло-вий за-да-чи, до -то-рую необ-хо-ді-мо ре-шити