Презентація на тему "важелі в природі та техніці". Прості механізми довкола нас - спиши в антошки

«Перші кроки до науки»

Муніципальна бюджетна загальноосвітня установа середня загальноосвітня школа з поглибленим вивченням окремих предметів №32 г.о.Самара

Секція: Фізика

Тема:«Сила є! Розуму не треба?

Абрамов Данило,

учень 4 Б класу

МБОУ ЗОШ №32

г.о. Самара

Керівник роботи

Зіберт Галина Іванівна,

вчитель початкових класів

м.Самара, 2015

Зміст

I. Введення ……………………………………………………………………..3

II. Основна частина. Важель та його різновиди……………………………...5

III. Практична частина…………………………………………………..…..11

3.1 Важелі в техніці та побуті ……………………………………………...….11

3.2. Лабораторна робота на тему

«З'ясування умов рівноваги важеля» ……………………...…….12

3.3. Експерименти в домашніх умовах …………………………………13

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом

важеля ……………………………………………….…………………...15

IV. Заключение …………………………….…………………………..….….17

Література ……………………………………………..………………….…..18

Додатки……………………………………………………………………...19

Вступ

Якось ми всією родиною поїхали машиною до лісу. Все було просто чудово, якби не почався дощ. Він змусив нас повернутись і поїхати додому. І, звичайно ж, на дорозі, що розмокнула від дощу, ми застрягли. Всі спроби виштовхати машину були марними… І тоді мій тато сказав: «От би нам зараз, синку, на допомогу силач якогось!». Але силачів та богатирів поблизу не виявилося, а під'їхав трактор. Він розмотав лебідку, прив'язав трос до нашої машини і за 5 хвилин витяг її.

Я завжди дуже хотів бути сильним, справжнім помічником і бути схожим на російських богатирів – добрих, чесних, сильних та спритних. Але тут я поставив собі запитання: «Яким чином деякі люди можуть виконувати такі, здавалося б, непосильні для простої людини завдання?».

Я висунувгіпотезу - швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими.(Див. слайд 1).

Ціль дослідження : з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів.(Див. слайд 1).

У пошуках відповіді звернувся до науки фізики. Я дізнався, що сила самої людини обмежена, тому вона часто застосовує пристрої, що дозволяють збільшити силу її дії.Такі пристрої називають простими механізмами. До них відносяться: важіль та його різновиди – блок та воріт; похильна площина та її різновиди - клин і гвинт.

Завдання :

1. дізнатися про походження та види важеля;

2. провести досліди з важелем;

3. за допомогою дорослих змоделювати пристрої, що працюють за принципом важеля;

4. підготувати електронну презентацію за наслідками дослідження.(Див. слайд 1).

Об'єкт: важіль.

Предмет: застосування важелів у житті людей.

Методи : пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно - експериментальна робота,моделювання.

II . Важель та його різновиди.

"Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!"

Архімед

Людина – істота розумна. Саме розум завжди давав йому можливість створювати пристосування, що робили його сильнішим чи швидшим за звіра, жити в умовах, в яких він без цих речей не міг би вижити.

Одним із перших таких пристроїв став важіль. Ще первісна людина перетворила звичайну жердину на інструмент для підняття ваги. Підсунувши довгу палицю під камінь і сперши її на шматок дерева, що служила опорою, можна було без проблем перемістити камінь в інше місце. Чим довша жердина, тим легше працювати. Винахід важеля просунув первісну людину шляхом її розвитку.

Мотика і весло були винайдені людиною для зменшення сили, яку необхідно було прикладати для виконання якоїсь роботи.(Див. слайд 1).

У п'ятому тисячолітті до н.е. в Месопотамії застосовувалися ваги, використовували принцип важеля задля досягнення рівноваги.

Без важеля було б неможливо підняти важкі кам'яні плити під час будівництва пірамід у Стародавньому Єгипті. Для зведення піраміди Хеопса, що має висоту 147 м, було використано 2300000 кам'яних брил, найменша з яких мала масу 2,5 т.

Близько 1500 до нашої ери в Єгипті та Індії з'являється шадуф - прабатько сучасних кранів, пристрій для піднімання судин з водою.У Росії так само використовувався такий пристрій для підняття води з колодязя і називався він «Журавель».

Таким чином ми не знаємо ні імені автора важеля, ні точної дати його винаходу. Але з повною впевненістю можемо стверджувати, що давні люди без математичних правил і законів фізики вигадали і широко використовували прості механізми, спираючись на свою інтуїцію та досвід.

2.2 Архімед – механік.

Важель, блок, похила площина зацікавили вченого Архімеда, який проживав у Стародавній Греції за часів античності. У III столітті до зв. е. Архімед дав перше письмове пояснення принципу роботи важеля, зв'язавши поняття сили, вантажу та плеча. Закон рівноваги, сформульований ним, використовується і досі звучить як:«Важіль знаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, назад порпорційні плечам цих сил». Архімед виклав повну теорію важеля та успішно застосовував її на практиці. Плутарх повідомляє, що Архімед побудував у порту Сіракуз чимало блочно-важільних механізмів для полегшення підйому та транспортування важких вантажів. Винайдений ним архімедів гвинт (шнек) для вичерпування води досі застосовується у Єгипті.Архімед є першим теоретиком механіки. Він починає свою книгу "Про рівновагу плоских фігур" з доказу закону важеля.(Див. слайд 1).

Легенда розповідає, що побудований Гієроном у подарунок єгипетському цареві Птолемею важкий багатопалубний корабель «Сіракузія» ніяк не вдавалося спустити на воду. Архімед спорудив систему блоків (поліспаст), за допомогою якої він зміг зробити цю роботу одним рухом руки. За легендою, Архімед заявив при цьому: «Будь у моєму розпорядженні інша Земля, на яку можна було б встати, я зрушив би з нашого місця» (в іншому варіанті: «Дайте мені точку опори, і я переверну світ»).(Див. слайд 1).

Інженерний геній Архімеда з особливою силою проявився під час облоги Сіракуз римлянами у 212 році до н. е. під час Другої Пунічної війни. Адже в цей час йому було вже 75 років!Архімед створив метальні машини, здатні кидати з великою швидкістю каміння масою близько 250 кг і механізми, що кидають з берега на судна важкі колоди. Останніми роками було проведено кілька експериментів з метою перевірки правдивості опису цієї «надзброї старовини». Збудована конструкція показала свою повну працездатність.

Так звана «Лапа Архімеда» була унікальною підйомною машиною - прообразом сучасного крана. Це був величезний важіль, який виступав за міську стіну та оснащений противагою.(Див. слайд 1).

Знаменитий історик давнини Полібій писав, що коли римський корабель намагався пристати до берега біля Сіракуз, ця машина, керована спеціально навченою людиною, захоплювала нос корабля і перевертала його. Римляни змушені були відмовитися від думки взяти місто штурмом і перейшли до облоги. Полібій писав: «Така чудова сила однієї людини, одного обдарування, вміло спрямованого на якусь справу… римляни могли б швидко опанувати місто, якби хтось вилучив із середовища сиракузян одного старця».

Оцінюючи роль Архімеда – механіка, хочеться відзначити, що він зробив відповідні розрахунки та сконструював складніші механізми, які могли посилювати та перетворювати рухи. Завдяки Архімеду людство навчилося спускати на воду великі кораблі, будувати бойові машини.

2.3 Що таке важіль.

І все-таки сила людини обмежена, тому вона часто застосовує пристрої (або пристосування), що дозволяють перетворити силу людини на силу, значно більшу. Тяжкий предмет (камінь, шафа, верстат), який неможливо пересунути безпосередньо, зрушують з місця за допомогою досить довгої та міцної палиці – важеля.

Важель є твердим тілом, здатним обертатися навколо нерухомої опори. У важеля є два плечі. Плечо - це відстань від точки опори до точки застосування сили. Як важіль можуть бути використані брухт, дошка і тому подібні предмети. Існують закономірності:(Див. слайд 1).

1) чим довше плече, тим менше потрібно сили, щоб підняти один і той же вантаж;

2) що довше плече, то більший шлях воно проходить;

3) у скільки разів більше плече важеля, у стільки разів менше має бути вантаж для підтримки рівноваги.

Дані закономірності мені вдалося сформулювати мовою, зрозумілою учням початкової школи, т.к. ми не знайомі ще зі зворотною пропорційністю та властивостями пропорцій. А наочно переконатися у справедливості закономірностей допомогла саморобна лабораторна установка – важіль, виготовлений із конструктора «Лего».

Розрізняють два види важелів.

У важеля 1-го роду нерухома точка опори розташовується між лініями дії прикладених сил, а у важеля 2-го роду вона розташовується по одну сторону від них.(Див. слайд 1).

Використання важеля дозволяє отримати виграш у силі. Для розрахунку виграшу в силі, що отримується за допомогою важеля, слід знати правило, відкрите Архімедом ще в ІІІ ст. до зв. е.

Отже,для того, щоб врівноважити меншою силою велику силу, необхідно, щоб її плече перевищувало плече більшої сили .

Відколи Архімед встановив правило важеля, воно проіснувало у первозданному вигляді майже 1900 років.

Отже, найчастіше важіль застосовують у тому, щоб отримати виграш у силі, тобто. збільшити силу, що діє на тіло, у кілька разів.

2. 4. Різновиди важеля

Різновидами важеля є два простих механізми: блок та воріт.(Див. слайд 1).

Блок являє собою пристрій, що має форму колеса з жолобом, яким пропускають мотузку, трос або ланцюг.

Розрізняють два основні види блоків - рухомий та нерухомий.(Див. слайд 1).

У нерухомого блоку вісь закріплена і під час підйому вантажів не піднімається і опускається, а рухомого блоку вісь переміщається разом із вантажем. Нерухомий блок не дає виграшу у силі. Його застосовують для того, щоб змінити напрямок дії сили. Так, наприклад, прикладаючи до мотузки, перекинутої через такий блок силу, спрямовану вниз, ми змушуємо вантаж підніматися вгору.

Інакше справа з рухомим блоком. Цей блок дозволяє невеликою силою врівноважити силу, вдвічі більшу.

Насправді часто застосовують комбінацію рухомого блоку з нерухомим. Це дозволяє змінити напрямок силового впливу з одночасним дворазовим виграшем у силі.

Для отримання більшого виграшу в силі застосовують вантажопідйомний механізмполіспастом . Грецьке слово «поліспаст» утворено з двох коренів: «полі» - багато і «спао» - тягну, так що в цілому виходить «багатотяг».(Див. слайд 1).

Поліспаст є комбінацією з двох обойм, одна з яких складається з трьох нерухомих блоків, а інша - з трьох рухомих блоків. Оскільки кожен із рухомих блоків подвоює силу тяги, то загалом поліспаст дає шестиразовий виграш у силі.

Ворот складається з циліндра (барабану) і прикріпленої до нього рукоятки. Цей простий механізм був винайдений у давнину. Найчастіше його застосовували для підйому води з колодязів.(Див. слайд 1).

Більш досконалим механізмом є лебідка. Вона є поєднанням воріт з двома зубчастими колесами різного діаметру. Лебідку можна як комбінацію двох воріт.(Див. слайд 1).

Багатовікова практика довела, що жоден із механізмів не дає виграшу у роботі. Застосовують їх для того, щоб в залежності від умов роботи виграти в силі або шляху. Вже давнім вченим було відомо правило: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані. Це правило назвали «золотим правилом» механіки. Його автором є давньогрецький вчений Герон Олександрійський, який жив уIвіці н.е.(Див. слайд 1).

III . Практична частина.

Вивчивши теоретичний матеріал про історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди я вирішив провести дослідження.

3.1. Важелі в техніці та в побуті.

У нашому світі важелі знаходять широке застосування як у природі, і у рукотворному світі, створеному людиною. Практично будь-який механізм, що перетворює механічний рух, у тому чи іншому вигляді використовує важелі.

Важелі зустрічаються в різних частинах тіла людини і тварин. Це, наприклад, кінцівки, щелепи. Багато важелів можна побачити в тілі комах та птахів.

Важелі також поширені і в побуті, це і водопровідний кран, і двері, і різні кухонні прилади.(Див. слайд 1).

Правило важеля лежить в основі дії важелів, різних інструментів і пристроїв, що застосовуються там, де потрібен виграш в силі або в відстані.(Див. слайд 1).

Виграш у силі та на відстані ми можемо спостерігати при роботі з ножицями. Ножиці - це важіль, вісь обертання якого проходить через гвинт, що з'єднує обидві половини ножиць. Залежно від призначення ножиць, їх пристрій буває різним. Ножиці, призначені для різання паперу, мають довгі леза та майже таку ж довжину ручки.Для різання паперу не потрібна велика сила, а довгим лезом зручніше різати по прямій лінії. В даному випадку ми маємо виграш на відстані. Ножиці для різання листового металу мають ручки набагато довші за леза, оскільки сила опору металу велика і для її врівноважування плече діючої сили доводиться значно збільшувати. Ще більша різниця між довжиною ручок та відстанню ріжучої частини та осі обертання в кусачках, призначених для перекушування дроту. Очевидно, що у цих випадках має місце виграш у силі. (Див. слайд 1).

Важелі використовуються і в інших інструментах - це рукоятки лещат і верстатів, важелі верстатів, теслярські інструменти, інструменти рятувальників і т.д.(Див. слайд 1).

Звичайно, важелі різного виду поширені в техніці. Найпростіші приклади їх застосування – цеважіль перемикання коробки передач в автомобілі, педалі автомобіля або трактора, ручне гальмо велосипеда.(Див. слайд 1).

Навіть ручка швейної машини та клавіші піаніно – це теж важелі.(Див. слайд 1).

Усі ми любимо спорт! І якщо уважно подивитися, ми побачимо, що в цій галузі також застосовуються важелі.Стрибки у висоту з жердиноюдуже наочний приклад, п За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів і правильного докладання зусилля спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шести метрів. Крім цього, важелями забезпечені багато спортивних снарядів.(Див. слайд 1).

На будь-якому будівельному майданчику працюють екскаватори та баштові підйомні крани – це поєднання важелів, блоків, комірів. Залежно від "спеціальності" крани мають різні конструкції та характеристики.(Див. слайд 1).

Широке застосування важелі знайшли й у сільському господарстві – трактори, комбайни, сівалки та інші механізми.(Див. слайд 1).

Отже,в більшості випадків прості механізми (грец. "механе" - машина, зброя) застосовують для того, щоб отримати виграш в силі.

3.2. Лабораторна робота

Устаткування Кабіна: важіль на штативі, набір вантажів, лінійка.

Ціль : з'ясувати умови рівноваги важеля

Хід роботи.

1. Шляхом обертання гайок на кінцях важеля врівноважив його так, щоб він розташувався горизонтально.

2. Підвісив три вантажі до лівого плеча важеля на відстані 7 см від осі обертання.

3. Шляхом проб встановив місце правому плечі важеля, якого слід підвісити один вантаж, щоб врівноважити три попередніх. Виміряв відстань від місця до осі обертання.

4. Вважаючи, кожен вантаж важить 1 Н, заповнив таблицю.

5. Зробив висновок про справедливість правила рівноваги важеля.

(Див. слайд 1).

l2 : l1

7 см

21 см

10 см

20 см

9 см

4Н

18 см

2Н

3.3.Експерименти в домашніх умовах.

Користуючись книгою Я.І. Перельмана «Цікава фізика» та матеріалами Інтернет – сайтів «Класна фізика» та «Фізика навколо нас» провів цікаві експериментиз важелями.

1. Машинки. (Див. слайд 1).

Я взяв велику та маленьку іграшкові машинки. Поставив їх на кінці лінійки, покладеної серединою на олівець. Велика машина перетягнула, т.к. вона важча. Якщо зрушити олівець ближче до великої машинки, вони врівноважуються. Коли я посунув олівець ще ближче до великої машинки, маленька переважила.

2. Скільки сили у пальцях?

Я взяв дві круглі зубочистки. Поклав одну зубочистку серединою на середній палець (ближче до нігтя), а на кінці – вказівний та безіменний. Спробував зламати зубочистку, натиснувши на неї вказівним та безіменним пальцями. Пересунув зубочистку на середину пальця. Знову спробував зламати зубочистку. Коли зубочистка знаходилася на кінчиках пальців, зламати її майже неможливо (пальці виконали роль важеля другого роду, схожого на щипці для колки горіхів). Крапка опори знаходиться там, де починаються пальці.Що далі від точки опори знаходиться зубочистка, то більше сили потрібно докласти. ?????

3. Поліспаст.

Прив'язав мотузку до ручки лижної палиці. Помістив обидві ціпки на відстань 50 см один від одного і три рази обернув їх ручки мотузкою. Потягнув вільний кінець мотузки, коли мої помічники намагалися роз'єднати палиці. Незважаючи на те, що друзі намагаються розвести ціпки в сторони, я сама можу зрушити їх разом. (Палиці та мотузка поводяться, як поліспаст - прикладена мною сила примножується завдяки мотузці, намотаній на ручки палиць, тому я виграю в силі майже вп'ятеро порівняно з моїми помічниками.

4. Важіль. (Див. слайд 1).

Звичайна палиця стала для людини важелем - найпростішим механізмом. На звичайній палиці дуже зручно вдвох переносити вантаж. Користуючись нею, можна легко піднімати та пересувати тяжкості.

Досвід 1. Я взяв не дуже довгу палицю, просунув її під ручку валізи і, запросивши на допомогу товариша, ми підняли вдвох валізу. Якщо валіза знаходиться точно посередині, то кожен із нас навантажений однаково. Коли ми зрушили валізу до одного з кінців палиці, все змінилося. Легшим вантаж став для того, хто тримає довгий кінець. Змінилися плечі важеля, змінилося й співвідношення сил, які утримують вантаж у піднятому положенні. Руки кожного з нас є опорою важеля, і якщо відстань до вантажу буде меншою, то навантаження на цю точку опори буде більшим.

Досвід 2 . Я взяв невеликий ціпок і біля одного з її кінців збоку вбив цвях. Надів на цей кінець праску (цвях потрібен для того, щоб праска не сковзнула на підлогу) і поклав важіль на спинку стільця. Тримаючи важіль за вільний кінець, рухав його, наближаючи точку опори до вантажу, то видаляючи від нього. Я переконався, що чим більша відстань від руки до точки опори, тим легше втримати вантаж. Той самий результат я отримав, коли пересував руку вздовж важеля до точки опори, залишаючи незмінною відстань від опори до вантажу.

5. Витягаю цвях.

Використовуючи молоток, я забив цвях у шматок деревини на 2/3 його довжини. Спробував витягнути руками цвях зі шматка дерева. У мене нічого не вийшло, як я не намагався. Тоді я взяв цвяходер і легко з його допомогою витягнув цвях. Гвоздодер у моєму випадку діє як важіль,який є простим апаратом, що використовується дляподолання опору у другій точці шляхом застосування сили.

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом важеля.

Застосувавши знання, отримані щодо важеля, виготовив з допомогою тата такі пристрої та моделі.

1. Лебідка своїми руками. (Див. слайд 1).

Від поганої дороги ніхто не застрахований, і якщо ваш автомобіль міцно загруз у бруді, врятувати його допоможе лише лебідка. Чи варто витрачати величезну суму грошей на дорогу річ і купувати її в магазині, коли можна зробити лебідку своїми руками.

Нам знадобилося:

Вісь для обертання і 2 відповідні трубки більшого та меншого діаметра;

Міцний трос;

Хід роботи:

Наша лебідка, зроблена своїми руками, працює за принципом важеля. Для основи саморобної лебідки може бути відрізок труби. Щоб привести в роботу трубу, її необхідно надіти на вісь та закріпити тросом. Петлю троса необхідно намотати кілька разів навколо труби та насадити на будь-яку ручку.

При повороті ручки труба обертатиметься по осі, а трос намотуватиметься на неї. Така лебідка стане в нагоді не тільки, щоб витягувати автомобіль з бруду, але й для переміщення різних вантажів, наприклад, на дачі.

2. Поліспаст. (Див. слайд 1).

Я взяв міцний капроновий шнур, 2 окремі блоки, вантаж. Зібрав комбінацію з 1 рухомого та 1 нерухомого блоку та закріпив їх.Тепер я можу піднімати легко вантажі, які без поліспаста не міг просто утримати в руці.

Провівши досвід із динамометром, я переконався, що поліспаст дає дворазовий виграш у силі!

IV . Висновок.

В результаті проведеної роботи я переконався у наступному правилі – у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані.

Я дізнався про історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди.

Важелі різних видів зустрічаються в повсякденному житті на кожному кроці:

Тачку легше везти, якщо має довгі ручки;

Цвях висмикнути легше, якщо гвоздодер має більшу довжину;

Гайку загорнути значно легше ключем із довгою рукояткою.

Ніколи не варто забувати про «золоте правило» механіки, який спрощено виглядає так: виграш у силі – програш у дорозі. Іноді варто пожертвувати коротшим шляхом, щоб виграти в силі. Робота все одно буде та сама, але зробити її легше тому, що збільшенню шляху відповідає і збільшення часу. А за більший проміжок часу зробити роботу легше - це ясно кожному.

При конструюванні машин буває навпаки, коли жертвувати доводиться силою, щоб виграти в дорозі, виграти в часі.

У процесі роботи над темою я на власному досвіді переконався, що важіль та його різновиди дійсно дають людині виграш у силі чи відстані, чи застосовуються для зручності. Таким чином підтвердив свою гіпотезу, що не кожен силач обов'язково сильний. Тепер я стаю сильнішим не тільки завдяки щоденним фізичним тренуванням, а й застосовуючи нові отримані знання. Назва моєї роботи в жодному разі не можна вимовляти з ствердною інтонацією. Навпаки, є розум – буде сила. Матеріали мого дослідження безперечно стануть у пригоді на уроках навколишнього світу в початковій школі, а можливо, і на уроках фізики в 7-му класі.

На закінчення хочеться згадати слова Їжачка з чудової казки Володимира Сутєєва «Паличка - виручалочка»: «Палицю завжди знайти можна, а от виручалочку, - а виручалочка-то ось вона де!».

Література

1. Балашов М.М. фізика. - М.: Просвітництво, 1994.

2. Кац Ц.Б. Біофізика під час уроків фізики. - М.: Просвітництво, 1988.

3. Перельман Я.І. Цікава фізика. Книга 1. - М.: Наука, 1979.

4. Фізика. 7 клас / Громов С.В., Батьківщина Н.А. - М.: Просвітництво, 2000.

5. Фізика.7 клас / Перишкін А.В., Батьківщина Н.А. - М.: Дроф, 2003.

6. Енциклопедія для дітей. Т. 14 - Техніка. - М.: Аваста +, 2000.

7. Я пізнаю світ. Дитяча енциклопедія – Світ чудового. - М.: Астрель, 2004.

додаток

Фотозвіт

Лабораторна робота"З'ясування умов рівноваги важеля"

Мої експерименти http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Виготовлення поліспасту

Міський тур міжшкільної конференції

"Перші кроки в науку".

Назва роботи«Сила є! Розуму не треба?

Учень (прізвище, ім'я повністю)Абрамов Данило

МБОУ ЗОШ ________32__клас________________ 4 Б

Керівник роботиЗіберт Галина Іванівна

Тип роботи (проект / реферат / дослідження)дослідження

Критерії оцінювання роботи

1) Дотримання вимог щодо оформлення роботи.Усі вимоги дотримані .

2) Обсяг вивченого матеріалу:пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно-експериментальна робота, моделювання.

3) Пізнавальна цінність, актуальність, практична та теоретична значимість вивченого матеріалу.У роботі вивчено походження та види важелів, проведено досліди з важелем, змодельовано пристрої, що працюють за принципом важеля.

4) Проблема, гіпотеза, ціль, завдання роботи.Гіпотеза: швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими. Мета: з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів. Завдання: провести експерименти з виявлення властивостей важеля і принципу його роботи.

5) Дослідницька майстерність (аргументи, висновки; грамотність, логічність викладу матеріалу, дотримання наукового стилю викладу)Робота складена грамотно, дотримано наукового стилю викладу, зроблено висновки щодо кожного досвіду та роботи в цілому.

Підпис рецензента (розшифрування підпису)

Уюкіна Людмила Григорівна

1. Важелі в техніці, побуті та природі. З незапам'ятних часів люди використовують для здійснення механічної роботи різні пристрої. За допомогою важелів3тис. років тому при будівництві піраміди Хеопса в Стародавньому Єгипті пересували і піднімали плити масою 2.5 тонн на висоту до 147 метрів. Простими механізмами називають пристрої, що служать для перетворення сили. До простих механізмів відносяться: важіль та його різновиди-блок, воріт; похильна площина та її різновиди-клин, гвинт. У більшості випадків прості механізми застосовують для того, щоб отримати виграш в силі, т.е. е. збільшити силу, що діє на тіло, в кілька разів.
2. Блок - один з різновидівважеля. У побуті застосовується як нерухомий блок, який змінює напрям сили, наприклад для підняття важкостей на висоту; так рухливий блок,для отримання виграшу в силі.
3. Важель Важель являє собою твердоетіло, яке може обертатися навколо нерухомої опори. Найкоротша відстань між точкою опори і прямою, вздовж якої діє важіль сила, називається плечем сили. Важель знаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, зворотно пропорційні плечам цих сил. Правило важеля було встановлене Архімедом близько 287-212 р.р. до зв. е. З цього правила слід, що меншою силою можна врівноважувати за допомогою важеля більшу силу. При цьому плечоменшої сили має бути довшим за плече більшої сили.
4. Важіль у техніці, природі, побуті Правило важеля лежить в основі дії різного роду пристроїв та інструментів, що застосовуються в техніці та побутах де потрібен виграш у силі чи шляху. Прикладом можуть служити ножиці, кусачки, ножиці для різання металу. Важелі різного виду є у багатьох машин: ручка швейної машини, педалі або ручне гальмо велосипеда, клавіші піаніно - все це приклади важелів. Терези - теж примеррычага. Важелі зустрічаються також у різних частинах тіла тварин і людини. Це кінцівки, щелепи. Багато важелів можна вказати в тілі комах, птахів, вбудовуванні рослин.
5. Історична довідка Великий математик, механік і інженер давнини Архімед народився 287 р. до н. е. (імовірно) в Сіракузах - багатому торговому місті Сицилії. Батьком його був астроном Фідій, який прищепив сину з дитинства любов до математики, механіки та астрономії. Вже при житті Архімеда навколо його імені створювалися легенди, приводом для яких служили його вражаючі винаходи, що робили приголомшуючу дію на сучасників. Відомий розповідь про те, як Архімед зумів визначити, чи зроблена корона царя Нерон з чистого золота чи ювелір підмішав туди значну кількість срібла. Питома вага золота був відомий, але складність полягала в тому, щоб точно визначити об'єм корони: адже вона мала неправильну форму! Архімед весь час розмірковував над цим завданням. Якось він приймав ванну, і тут йому прийшла в голову блискуча ідея: занурюючи корону у воду, можна визначити її обсяг, вимірявши обсяг витісненої нею води.
6. Легенда. Інша легенда розповідає, що побудований Гіпероном в подарунок єгипетському цареві Птолемею розкішний корабель «Сирокосія» ніяк не вдавалося спустити на воду. Архімед спорудив систему блоків (поліспаст), за допомогою якої він зміг проробити цю роботу одним рухом руки. Цей випадок чи міркування Архімеда над принципом важеля послужили приводом його крилатих слів: «Дайте мені точку опори, і я зрушу Землю». Архімед прославився і іншими механічними конструкціями. Винайдений ім нескінченний, або архімедів, гвинт для вичерпування води досі застосовується в Єгипті. Архімед побудував планетарій, або «небесну сферу», при русі якої можна було спостерігати рух п'ятипланет, схід Сонця і Місяця, фази із атменія Місяця, зникнення обох тіл за лінією горизонту. Ідеї Архімеда майже на два тисячоліття випередили свій час.
7. Момент сили. Твір модуля сили, що обертає тіло, на її плеча називається моментом сили. M=F*l Одиницею виміру моменту сили є 1 ньютон*метр. Звідси можна сформулювати ще одне правило рівноваги важеля: важіль знаходиться в рівновазі під дією двох сил, якщо момент сили, що обертає його за годинниковою стрілкою, дорівнює моменту сили, що обертає його проти годинникової стрілки. Це правило називають правилом моментів. Момент сили характеризує дію сили і показує, що він залежить одночасно і від модуля сили, і від її плеча. Дійсно, двері тим легше повернути, чим далі від осі обертання прикладена діюча на неї сила; відро тимлегше підняти з колодязя, ніж довшаручка ворота і т.д.
8. Момент силиВантаж легше нести, коли момент сили найменший, тобто, при однаковомувантажі, маючи менше плече, момент сили буде меншим. Першому хлопчику легше нести груз.1 2
9. Важельні ваги На принципі важеля засновано дію важільних ваг: а) автомобільних, б) навчальних, в) медичних, г) магазинних.
10. Правило важеля в побуті Ножиці - це важіль, відвернення якого проходить через гвинт, що з'єднує обидві половини ножиць. Чинною силою F1 є м'язова сила руки людини, що стискає ножиці. Протидіючою силою F2 – сила опору матеріалу, який ріжуть ножиці. Залежно від призначення ножиць їх пристрій буває різним: а) для різання матеріалу ручки коротше лез, б) для різання металу, ручки довше лез, т. к. опір металу більше, у кусачок ще більша різниця між довжиною ручок і ріжучою частиною, призначених для перекушування дроту.
11. Виграш у силі Використовуючи правило важеля, робітник перевозить по вазі більший вантаж на візку, чим він ніс би його в руках.
12. Важелі в природі бважелі зустрічаються в різних частинах тіла тварин і людини: а) зігнута в лікті під прямим кутом рука людини тримає м'яч, в даному випадку м'язова сила дорівнює вазі м'яча, лікоть - опора, променева кістка - плече важеля; б) людина тисне ногою на педаль, залежно від розташування стопи на педалі, тобто. точки опори можна тиснути на педаль з різною силою.

Попередній перегляд:

Школа п.Третій вирішальний

Доповідь

з дисципліни: «Фізика»

на тему:" "

Виконав:

учень_7__ класу

Толоконнікова Володимира

Перевірив: Олійников Микола

Вікторович

__________________________

Важелі в природі, побуті та техніці

Важель - один з найпоширеніших і найпростіших типів механізмів у світі, присутній як у природі, так і в рукотворному світі, створеному людиною.

Тіло людини як важіль

Наприклад, скелет і опорно-рухова система людини чи будь-якої тварини складається з десятків і сотень важелів. Погляньмо на ліктьовий суглоб. Променева та плечова кістки з'єднаються разом хрящем, до них так само приєднуються м'язи біцепса та трицепса. Ось ми й одержуємо найпростіші механізми важеля.

Якщо ви тримаєте в руці гантель вагою 3 кг, яке зусилля при цьому розвиває ваш м'яз? Місце з'єднання кістки та м'яза ділить кістку у співвідношенні 1 до 8, отже, м'яз розвиває зусилля в 24 кг! Виходить, ми сильніші за самих себе. Але важільна система нашого скелета не дозволяє нам повною мірою використати нашу силу.

Наочний приклад більш вдалого застосування переваг важеля у скелетно-м'язовій системі організму зворотні задні коліна у багатьох тварин (усі види кішок, коні тощо).

Їхні кістки довші за наші, а особливий пристрій їх задніх ніг дозволяє їм набагато ефективніше використовувати силу своїх м'язів. Так, безсумнівно, їхні м'язи набагато сильніші ніж у нас, але й вага їх більша на порядок.

Середньостатистичний кінь важить близько 450 кг, і при цьому може легко стрибнути на висоту близько двох метрів. Нам же з вами, щоб виконати такий стрибок, треба бути майстрами спорту зі стрибків у висоту, хоча ми важимо у 8-9 разів менше, ніж кінь.

Якщо ми згадали про стрибки у висоту, розглянемо варіанти застосування важеля, які придуманий людиною. Стрибки у висоту з жердиноюдуже наочний приклад.

За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів (довжина жердини для стрибків у висоту близько п'яти метрів, отже, довге плече важеля, що починається в місці перегину жердини в момент стрибка, становить близько трьох метрів) і правильного докладання зусилля, спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шести метрів.

Важель у побуті

Те саме стосується гайкового ключа, яким ви відкручуєте або закручуєте болт або гайку. Чим довше ключ, тим легше вам буде відкрутити цю гайку, або навпаки, тим тугіше ви зможете її затягнути.

При роботі з особливо великими та важкими болтами та гайками, наприклад, при ремонті різних механізмів, автомобілів, верстатів, використовують гайкові ключі з рукояткою до метра.

Інший яскравий приклад важеля у повсякденному житті звичайнісінькі двері. Спробуйте відчинити двері, штовхаючи її біля кріплення петель. Двері будуть піддаватися дуже важко. Але що далі від дверних петель розташовуватиметься точка докладання зусилля, то легше вам буде відчинити двері.

Важелі в техніці

Звичайно, важелі так само повсюдно поширені і в техніці.Найочевидніший прикладважіль перемикання коробки передач в автомобілі. Коротке плече важеля та його частина, що ви бачите у салоні.

Довге плече важеля приховано під дном автомобіля, і довше короткого приблизно вдвічі. Коли ви переставляєте важіль з одного положення в інше, довге плече в коробці перемикає відповідні механізми.

Тут так само наочно можна побачити, як довжина плеча важеля, діапазон його ходу і сила, необхідна для його зсуву, співвідносяться один з одним.

Наприклад, у спортивних автомобілях, для швидше перемикання передач, важіль зазвичай встановлюють короткий, і діапазон його ходу так само роблять коротким.

Однак у цьому випадку водієві необхідно докладати більше зусиль, щоб переключити передачу. Навпаки, у великовантажних автомобілях, де механізми самі по собі важчі, важіль роблять довшими, і діапазон його ходу так само довшим, ніж у легковому автомобілі.

Таким чином, ми можемо переконатися в тому, що механізм важеля дуже поширений як у природі, так і в нашому повсякденному побуті, і в різних механізмах.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Тема: «Важелі в техніці, побуті та природі»

Учень: ___________

Якутськ 2014

ВАЖЕЛ - найпростіший механізм, що дозволяє меншою силою врівноважити велику; є твердим тілом, що обертається навколо нерухомої опори. важіль техніка використання природа

Важіль використовується для отримання більшого зусилля на короткому плечі за допомогою меншого зусилля на довгому плечі (або для більшого переміщення на довгому плечі за допомогою меншого переміщення на короткому плечі). Зробивши плече важеля досить довгим, теоретично можна розвинути будь-яке зусилля.

У багатьох випадках у повсякденному житті ми користуємося такими найпростішими механізмами, як:

*похила площина,

*за допомогою блоків,

* Використовують також клин, гвинт.

Такі інструменти, як мотика чи весло, застосовувалися, щоб зменшити силу, яку потрібно було прикладати людині. Безмін, що дозволив змінювати плече застосування сили, що зробило використання ваг зручнішим. Приклад складеного важеля, що використовується в повсякденному житті, можна знайти в щипчиках для нігтів. Підйомні крани, двигуни, плоскогубці, ножиці, а також тисячі інших механізмів та інструментів використовують важелі у своїй конструкції.

Важелі так само поширені і в побуті. Вам було б набагато складніше відкрити туго загвинчений водопровідний кран, якби у нього не було ручки в 3-5 см, яка є маленьким, але дуже ефективним важелем. Те саме стосується гайкового ключа, яким ви відкручуєте або закручуєте болт або гайку. Чим довше ключ, тим легше вам буде відкрутити цю гайку, або навпаки, тим тугіше ви зможете її затягнути. При роботі з особливо великими та важкими болтами та гайками, наприклад, при ремонті різних механізмів, автомобілів, верстатів, використовують гайкові ключі з рукояткою до метра.

Інший яскравий приклад важеля у повсякденному житті - звичайнісінькі двері. Спробуйте відчинити двері, штовхаючи її біля кріплення петель. Двері будуть піддаватися дуже важко. Але що далі від дверних петель розташовуватиметься точка докладання зусилля, то легше вам буде відчинити двері.

Стрибки у висоту з жердиною – теж дуже наочний приклад. За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів (довжина жердини для стрибків у висоту - близько п'яти метрів, отже, довге плече важеля, що починається в місці перегину жердини в момент стрибка, становить близько трьох метрів) і правильного докладання зусилля, спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шість метрів.

Прикладом можуть бути ножиці, кусачки, ножиці для різання металу. Важелі різного виду є у багатьох машин: ручка швейної машини, педалі або ручне гальмо велосипеда, клавіші піаніно - все це приклади важелів. Терези - теж приклад важеля.

З давніх-давен прості механізми часто використовувалися комплексно, в різних поєднаннях.

Комбінований механізм складається з двох чи більше простих. Це не обов'язково складний пристрій; багато досить прості механізми також можна вважати комбінованими.

Наприклад, в м'ясорубці є комір (ручка), гвинт (що проштовхує м'ясо) і клин (ніж-різак). Стрілки наручного годинника повертаються системою зубчастих коліс різного діаметра, що знаходяться в зачепленні один з одним. Один із найбільш відомих нескладних комбінованих механізмів – домкрат. Домкрат є комбінацією гвинта і ворота.

У кістяку тварин і людини всі кістки, які мають деяку свободу руху, є важелями. Наприклад, у людини – кістки рук та ніг, нижня щелепа, череп, пальці. У кішок важелями є рухливі пазурі; у багатьох риб – шипи спинного плавця; у членистоногих - більшість сегментів їхнього зовнішнього скелета; у двостулкових молюсків – стулки раковини. Важельні механізми скелета в основному розраховані на виграш у швидкості при втраті чинності. Особливо виграші у швидкості виходять у комах.

Цікаві важільні механізми можна знайти в деяких кольорах (наприклад, тичинки шавлії), а також в деяких плодах, що розкриваються.

Наприклад, скелет і опорно-рухова система людини чи будь-якої тварини складається з десятків і сотень важелів. Погляньмо на ліктьовий суглоб. Променева та плечова кістки з'єднаються разом хрящем, до них так само приєднуються м'язи біцепса та трицепса. Ось ми і отримуємо найпростіший механізм важеля.

Їхні кістки довші за наші, а особливий пристрій їх задніх ніг дозволяє їм набагато ефективніше використовувати силу своїх м'язів. Так, безсумнівно, їхні м'язи набагато сильніші, ніж у нас, але й вага їх більша на порядок.

Якщо ми згадали про стрибки у висоту, розглянемо варіанти застосування важеля, які придуманий людиною. Стрибки у висоту з жердиною дуже наочний приклад.

Важель у побуті

Ось один із прикладів простих механізмів ножиці вісь обертання яких проходить через гвинт, що з'єднує обидві половини ножиць. Використання блоків для будівництва для підняття вантажів.

Для підняття з колодязя води використовують комір або важіль. Клин, що вбивається в поліно, розпирає його з більшою силою, аніж молотобоєць б'є по клину.

Важель (використовується в ткацькому верстаті, паровій машині і в двигунах внутрішнього згоряння), гвинт (використовується у вигляді свердла), важіль (використовується у вигляді цвяха), поршні (зміни тиску газу, пари або рідини в механічну роботу).

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Прості механізми - пристрої, що служать для перетворення сили. Види простих механізмів та їх застосування. Правила рівноваги сил на важелі. Застосування правила важеля в різноманітних пристроях та інструментах, що застосовуються в техніці та побуті.

презентація , додано 03.03.2011

Конвекція як вид теплообміну, у якому тепло переноситься самими струменями газу чи рідини. Її пояснення законом Архімеда та явищем теплового розширення тіл. Механізм, види та основні особливості конвекції. Приклади конвекції у природі та техніці.

презентація , додано 01.11.2013

Визначення поняття капілярності, розгляд її завдання та її призначення. Опис механізму переміщення рідини. Вивчення ролі підйому поживного розчину по стеблі чи стовбуру у природі, побуті, людині. Капіляри людини – друге серце.

презентація , доданий 22.12.2014

Реактивний рух: збереження імпульсу ізольованої механічної системи тіл як сутність та принцип його виникнення. Приклади реактивного руху в природі та техніці: "шалений" огірок, морські тварини, комахи. Конструкція водометного двигуна.

реферат, доданий 27.02.2011

Сила тертя як сила, що виникає при зіткненні тіл, спрямована вздовж межі зіткнення та перешкоджає відносному руху тіл. Причини виникнення тертя. Роль сили тертя у побуті, у техніці та у природі. Шкідливе та корисне тертя.

презентація , додано 09.02.2014

Гравітаційні, електромагнітні та ядерні сили. Взаємодія простих частинок. Поняття сили тяжіння та тяжіння. Визначення сили пружності та основні види деформації. Особливості сил тертя та сили спокою. Прояви тертя у природі та у техніці.

презентація , доданий 24.01.2012

Рух, що виникає при відділенні від тіла зі швидкістю будь-якої частини. Використання реактивного руху молюсками. Застосування реактивного руху на техніці. Основа руху ракети. Закон збереження імпульсу. Влаштування багатоступінчастої ракети.

реферат, доданий 02.12.2010

Вивчення причин виникнення та механізму дії інфразвуку, для якого характерне мале поглинання та поширення на великі відстані. Інфразвук у музиці, техніці, природі. Вплив інфразвуку на здоров'я людини. Перспективи використання.

презентація , додано 04.03.2011

Властивості рідин та їх поверхневий натяг. Приклад ближнього порядку молекул рідини та далекого порядку молекул кристалічної речовини. Явища змочування та незмочування. Крайовий кут. Капілярний ефект. Капілярні явища у природі та техніці.

контрольна робота , доданий 06.04.2012

Закон збереження імпульсу. Прискорення вільного падіння. Пояснення пристрою та принципу дії динамометра. Закон збереження механічної енергії. Основні моделі будови газів, рідин та твердих тіл. Приклади теплопередачі у природі та техніці.

Прості механізми у живій природі

У скелеті тварин і людини всі кістки, що мають деяку свободу руху, є важелями, наприклад, у людини - кістки кінцівок, нижня щелепа, череп (точка опори - перший хребець), фаланги пальців. У кішок важелями є рухливі пазурі; у багатьох риб - шипи спинного плавця; у членистоногих - більшість сегментів їхнього зовнішнього скелета; у двостулкових молюсків - стулки раковини.

Важельні механізми скелета зазвичай розраховані на виграш у швидкості при програші в силі. Це важливо для пристосованості та виживання.

Особливо виграші у швидкості виходять у комах. Крила деяких комах починають вібрувати згідно з електричними сигналами, що проводяться нервами. Кожен із цих нервових сигналів проявляється в одному скороченні м'яза, який у свою чергу рухає крило. Дві групи протилежних м'язів, відомих як «піднімач» та «опускач», допомагають крилам підніматися та опускатися, натягуючи у протилежні сторони. Бабки можуть досягати в польоті швидкості до 40 км на годину.

Співвідношення довжини плечей важеля елемента скелета знаходиться в тісній залежності від виконуваних даним органом життєвих функцій. Наприклад, довгі ноги хортом і оленя визначають їхню здатність до швидкого бігу; короткі лапи кро-та розраховані в розвитку великих сил за малої швидкості; довгі щелепи хортом дозволяють швидко схопити видобуток на бігу, а короткі щелепи бульдога замикаються повільно, але сильно тримають (жувальний м'яз прикріплений дуже близько до іклів, і сила м'язів передається на ікли майже без ослаблення).

У рослинах важільні елементи зустрічаються рідше, що пояснюється малою рухливістю рослинного організму. Типовий важіль - стовбур дерева і складовий його продовження головний корінь. Корінь сосни або дуба, що глибоко йде в землю, чинить величезний опір перекиданню (велике плече опору), тому сосни і дуби майже ніколи не вивертаються з коренем. Навпаки, ялини, що мають чисто поверхневу кореневу систему, перекидаються дуже легко.

Розглянемо будову лугової шавлії (рис. 10). Витягнута тичинка служить довгим плечем Аважеля. На її кінці розташований пильовик. Коротке плече Бважеля ніби стереже вхід у квітку. Коли комаха (найчастіше джміль) заповзає в квітку, вона натискає на коротке плече важеля. Довге плече при цьому пильником ударяє по спинці джмеля і залишає на ній пилок. Перелітаючи на іншу квітку, комаха цим пилком запилює його.

У природі поширені гнучкі органи, які можуть у широких межах змінювати свою кривизну (хребет, хвіст, пальці, тіло змій та багатьох риб). Їх гнучкість обумовлена або поєднанням великої кількості коротких важелів із системою тяг, або поєднанням елементів, порівняно негнучких, з проміжними елементами, що легко піддаються деформації (хобот слона, тіло гусениці та ін.). Управління згинанням у другому випадку досягається системою поздовжніх або косо розташованих тяг.