Рычаги широко распространены в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг. То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример – рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага – та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.
 |
Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, кусачки, ножницы для резки металла, лопата.
Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино - все это примеры рычагов. Весы - тоже пример рычага.
Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Мы вправе без преувеличения сказать, что каждый человек гораздо сильнее самого себя, т. е. что наши мускулы развивают силу, значительно большую той, которая проявляется в наших действиях.
Целесообразно ли такое устройство? На первый взгляд как будто нет,- мы видим здесь потерю силы, ничем не вознаграждаемую. Однако вспомним старинное «золотое правило» механики: что теряется в силе, выигрывается в перемещении . Тут и происходит выигрыш в скорости: наши руки движутся в 8 раз быстрее, чем управляющие ими мышцы. Тот способ прикрепления мускулов, который мы видим у животных, обеспечивает конечностям проворство движений, более важное в борьбе за существование, нежели сила. Мы были бы крайне медлительными существами, если бы наши руки и ноги не были устроены по этому принципу.
Слайд 2
В скелете животных все кости, имеющие некоторую свободу движения являются рычагами: кости ног и рук, череп, нижняя челюсть РЫЧАГИ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ
Слайд 3
У представителей кошачьих рычагами являются все подвижные кости
Слайд 4
Рычагами у многих рыб являются шипы спинного плавника
Слайд 5
Рычаги у членистоногих – большинство сегментов их наружного скелета
Слайд 6
Рычаги у двухстворчатых моллюсков – створки раковины
Слайд 7
Рычажные механизмы скелета в основном рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно больше выигрыш в скорости получается у насекомых.
Слайд 8
Рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах. Например: тычинки шалфея.
Слайд 9
РЫЧАГИ В технике Клин и винт – разновидность наклонной плоскости Клин предназначен для раскалывания прочных предметов, например, поленьев. Его также вгоняют в щели между деталями, чтобы создать большую силу давления одной детали на другую и тем самым увеличить силу трения покоя между ними, что обеспечит их надежное сцепление. При огромных силах, прилагаемых к клину, он должен быть очень прочным, из самого твердого материала. «Колющие орудия» многих животных и растений – когти, рога, зубы и колючки – по форме напоминают клин (видоизмененная наклонная плоскость); клину подобна и заостренная форма головы быстроходных рыб. Многие из этих клиньев имеют очень гладкие твердые поверхности, чем и достигается их большая острота.
Слайд 10
Винт изобрел Архимед. Его винт был предназначен для поднятия воды с некоторого уровня на более высокий. Рассмотрим винт как прибор для получения значительного выигрыша в силе. Представим себе, что наклонную плоскость высотой h и длиной l свернули в трубку. Поворачивая гайку, надетую на болт, вы поднимаете ее по наклонной плоскости. Выигрываете в силе F1 / F2=h / l, где h –высота наклонной плоскости, или шаг винта, l- длина наклонной плоскости или длина окружности l = π D. При закручивании шурупа в деревянную доску или затягивании болта (скрепление деталей болтом или гайкой) приходится преодолевать силы трения и силы упругости материала настолько большие, что пальцами это сделать трудно и порой даже невозможно. При этом недостаточно выигрыша в силе, получаемого с помощью винта, и приходится применять еще и рычаги: отвертки, гаечные ключи. Винт используется как приспособление для выигрыша в силе. В измерительных приборах используется свойства винта -проигрыш в расстоянии. Винт применяется и по «прямому назначению», как предложил в свое время его изобретатель: для перемещения зерна по трубе или мяса в мясорубке. Более аккуратно подогнанные винты осуществляют движение резца в токарном станке.
"Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте мне точку опоры”
Архимед
Рычаг - один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в созданном человеком мире. Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг некоторой оси. Рычаг - это необязательно длинный и тонкий предмет.
Тело человека как рычаг
В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.
Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.
Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.
Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).
Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.
Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.
Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.
При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.
Возьмите ручку, пишите что-нибудь или рисуйте и наблюдайте за ручкой и движением пальцев. Скоро вы обнаружите, что ручка – это рычаг. Найдите точку опоры, оцените плечи и убедитесь, что и в этом случае вы проигрываете в силе, но выигрываете в скорости и расстоянии. Собственно при письме сила трения грифеля о бумагу невелика, так что мышцы пальцев не слишком напрягаются. Но есть такие виды работ, когда пальцы должны работать во всю, преодолевая значительные силы, и при этом совершать движения исключительной точности: пальцы хирурга, музыканта.
Рычаг в быту
Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 4-6 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.
То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.
При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.
Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.
В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой подвижностью растительного организма. Типичный рычаг – ствол дерева и корни. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывают огромное сопротивление, поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие часто поверхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.
«Колющие орудия» многих животных и растений – когти, рога, зубы и колючки – по форме напоминают клин (видоизменённая наклонная плоскость); клину подобна и заострённая форма головы быстроходных рыб. Многие из этих клиньев имеют очень гладкие твёрдые поверхности, чем и достигается их большая острота.
Рычаги в технике
Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике.
Простой механизм "рычаг" имеет две разновидности: блок и ворот
.
При помощи рычага можно маленькой силой уравновесить большую силу. Рассмотрим, например, подъем ведра из колодца. Рычагом является колодезный ворот - бревно с прикрепленной к нему изогнутой ручкой, или колесом.
Ось вращения ворота проходит сквозь бревно. Меньшей силой служит сила руки человека, а большей силой - сила, с которой ведро и свисающая часть цепи тянет вниз
Еще до нашей Эры люди начали применять рычаги в строительном деле.
Например, на рисунке вы видите использование рычага при постройке здания. О том, что рычаги, блоки и прессы позволяют получить выигрыш в силе, мы уже знаем. Однако "даром" ли дается такой выигрыш?
При пользовании рычагом более длинный его конец проходит больший путь. Таким образом, получив выигрыш в силе, мы получаем проигрыш в расстоянии. Это значит, что, поднимая маленькой силой груз большого веса, мы вынуждены совершать большое перемещение.
Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.
Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.
Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.
Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.
Простой механизм «наклонная плоскость» и её две разновидности – клин и винт
Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.Если нужно поднять груз на высоту, всегда легче воспользоваться пологим подъемом, чем крутым. Причем, чем положе уклон, тем легче выполнить эту работу.
Тело на наклонной плоскости удерживается силой, которая... по величине во столько раз меньше веса этого тела, во сколько раз длина наклонной плоскости больше ее высоты.
Клин, вбиваемый в полено, действует на него сверху вниз. При этом он раздвигает образующиеся половинки влево и вправо. То есть клин изменяет направление действия силы.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Кроме того, сила, с которой он раздвигает половинки бревна, гораздо больше силы, с которой молот воздействует на клин. Следовательно, клин изменяет и числовое значение приложенной силы.
Деревообрабатывающие и садовые инструменты представляли клин – это струг, тесла, скобели, лопата, мотыга. Землю обрабатывали сохой, бороной. Убирали урожай с помощью граблей, кос, серпов.
Винт – это вид наклонной плоскости. С его помощью можно получить значительный выигрыш в силе.
Поворачивая гайку, надетую на болт, мы поднимаем её по наклонной плоскости и выигрываем в силе.
Поворачивая рукоятку штопора по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта штопора вниз. Происходит преобразование движения: вращательное движение штопора приводит к его поступательному движению.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2
слайд
Описание слайда:
Физические возможности человека ограничены, поэтому с древних времён человек часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно большую силу. Рычаг - один из наиболее распространённых и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком. Таким образом, это подтверждает выбор темы моего проекта «Рычаги в быту и живой природе». Цель проекта: Научиться использовать простые механизмы (рычаги) как устройства, служащие для преобразования силы. Задачи: рассмотреть различные виды простых механизмов как устройства, служащие для преобразования силы; углубить знания о применении рычагов в быту и живой природе; оформить презентацию. Рычаги в быту и живой природе
3
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Простые механизмы - устройства (приспособления), позволяющие преобразовать силу в силу, существенно большую. Простые механизмы Рычаг Наклонная плоскость (блок, ворот, лом) (клин, винт) Рычаг – твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Рычаг начал применяться людьми ещё в глубокой древности. С его помощью удавалось поднимать тяжёлые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте.
4
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы – это рычаг, ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половинки ножниц. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. канцелярские для резки листового металла портновские кусачки Ещё больше разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения в кусачках. Они предназначены для перекусывания проволоки, не очень толстых гвоздей. маникюрные
5
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе На любой строительной площадке работают башенные подъёмные краны - это сочетание рычагов, блоков, воротов. В зависимости от "специальности" краны имеют различные конструкции и характеристики. строительный портальный плавучий кран
6
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе На принципе рычага основано действие рычажных весов. Все весы, изображённые на рисунках, действуют как равноплечий рычаг, т.е. вес груза на одной чаше равен весу гирь на другой чаше.
7
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Рычаги различного вида имеются у многих машин. Примерами могут служить ручка швейной машины тли мясорубки, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино – всё это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.
8
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений. В скелете животных все кости, имеющие некоторую свободу движения являются рычагами: кости ног и рук, череп, нижняя челюсть. Рычагами у многих рыб являются шипы спинного плавника. Рычаги у членистоногих – большинство сегментов их наружного скелета. Рычаги у двухстворчатых моллюсков – створки раковины. Рычажные механизмы скелета в основном рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно больше выигрыш в скорости получается у насекомых.
9
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Вспомним русскую народную сказку «Репка». Посадил дед репку, выросла репка большая-пребольшая. Стал дед репку тянуть, никак не вытянет. Позвал дед бабку, внучку, Жучку, кошку, мышку и вытащили репку. А можно было и самому обойтись, взяв лопату, поддеть репку и всё. Лопата - это рычаг, который даёт выигрыш в силе, взять за большее плечо, приложив меньшую силу.
10
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Русский народ не разбирался в научных тонкостях, но был смекалист. Вспомним Льва Николаевича Толстого и его быль «Как мужик убрал камень»… На площади в одном городе лежал огромный камень. Камень занимал много места и мешал езде по городу. Призвали инженеров, но они предлагали за большие деньги убрать камень. А один мужик сказал: «А я уберу камень и возьму за это сто рублей!» У него спросили, как он это сделает. И он сказал: «Я выкопаю подле самого камня большую яму; землю из ямы развалю по площади, свалю камень в яму и разровняю землю». Чем вам не физика? Мужик применил «золотое правило» механики: Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.
11
слайд
Описание слайда:
Рычаги в быту и живой природе Таким образом, можно сделать выводы: Рычаг-один из простых механизмов, с помощью которых можно выиграть в силе или в перемещении. Эти свойства рычага определяют широкое применение их в повседневной жизни. Мы используем механизмы с рычагами, изобретенные сотни лет назад и в наше время, которые пополняются новыми изобретениями. Люди применяют рычаги, не задумываясь об их принципе действия. Рычаги-наши помощники в быту, а природа сама позаботилась о себе. Но главное я понял: Физика… какая «ёмкость» слова! Физика для нас не просто звук. Физика- опора и основа Всех без исключения наук!
12
слайд
Описание слайда:
