Важіль - це найпростіший механізм, відомий нашим предкам з незапам'ятних часів, він являє собою тверде тіло, що обертається навколо нерухомої точки - точки опори. Важіль служить для отримання виграшу в силі, для здійснення роботи або для зміни напрямку прикладання сили. В якості важеля може виступати звичайна палиця, лом, дошка. Різновидом важеля є також воріт і блок. І способи пошуку точки опори в залежності від цього можуть бути різні.
Вам знадобиться
Інструкція
Вектор сили F, прикладеної до важеля, лежить на прямій, яка називається лінією дії сили. Найкоротша відстань від цієї лінії до точки опори - плече сили L. Важіль знаходиться в рівновазі за умови, що відношення доданих до неї сил обернено пропорційно відношенню плечей цих сил: F1 / F2 = L2 / L1 (формула 1). Таким чином, точку опори можна знайти, якщо відомі сили F1 (навантаження), F2 (додається зусилля) і довжина самого важеля L.
За допомогою динамометра виміряйте величину сил F1 і F2 в ньютонах. Лінійкою виміряйте довжину важеля L і запишіть значення в метрах.
Знаходження точки опори для важеля 1 роду. Такий важіль ще називають «Коромисло» або «Ваги». Лінії дії сил знаходяться по різні боки від осі обертання важеля. Прикладом такого важеля будуть гойдалки, ножиці, кліщі. В цьому випадку L = L1 + L2. Висловіть довжину одного з плечей важеля через довжину іншого плеча і довжину всього важеля: L2 = L-L1 (формула 2).
Підставте формулу 2 в формулу 1: F1 / F2 = (L-L1) / L1 (формула 3). З формули 3 шляхом перетворень висловіть L1: L1 = F2 * L / (F1 + F2) (формула 4). Підставте відповідні значення F1, F2 і L в формулу 4 і обчисліть значення L1. Від точки прикладання сили F1 відкладіть отриману довжину L1 і зробіть зарубки. Це і буде шукана точка опори важеля 1 роду.
Знаходження точки опори для важеля 2 роду. Такий важіль носить назву «Тачка». В даному випадку сили діють по одну сторону від точки опори, причому зусилля F2 виявляється на вільний кінець важеля. За таким принципом працюють щипці для розколювання горіхів, тачки. В даному випадку точкою опори є той кінець важеля, який ближче до точки прикладання навантаження, сили F1.
Знаходження точки опори для важеля 3 роду. Такий важіль називається «Пінцет». Тут сили теж діють по одну сторону від точки опори, як і в важелі 2 роду. Але зусилля F2 докладено між віссю обертання важеля і навантаженням F1. Така схема використовується при роботі людського передпліччя, пінцета. В даному випадку точка опори - це кінець важеля протилежний навантаженні.
Якщо в якості важеля виступають воріт або нерухомий блок, то точкою опори є вісь обертання. У рухомого блоку точка опори розташована на протилежному боці від точки прикладання зусиль.
При обчисленнях одні й ті ж фізичні величини вимірюйте в однакових одиницях: силу - в ньютонах, довжину - в метрах.