Ewewig in fisika is 'n toestand van die sisteem, waarin dit in relatiewe rus tot die omliggende voorwerpe is. Statika is die studie van ewewigstoestande. Een van die meganismes, waarvan kennis van die ewewigstoestande vir die werking van fundamentele belang is, is die hefboom. Oorweeg in die artikel watter tipes hefboomfinansiering is.
Wat is dit in fisika?
Voordat ons oor die tipe hefbome praat (in fisika slaag graad 7 hierdie onderwerp), kom ons definieer hierdie toestel.’n Hefboom is’n eenvoudige meganisme waarmee jy krag in afstand kan omskakel en omgekeerd. Die hefboom het 'n eenvoudige toestel, dit bestaan uit 'n balk (bord, staaf), wat 'n sekere lengte het, en een ondersteuning. Die posisie van die steun is nie vas nie, so dit kan beide in die middel van die balk en aan die einde daarvan geleë wees. Ons merk dadelik op dat die posisie van die ondersteuning oor die algemeen die tipe hefboom bepaal.
Laasgenoemde word van ouds af deur die mens gebruik. Dit is dus bekend dat hulle in antieke Mesopotamië of in Egipte, met die hulp daarvan, water uit riviere opgelig het of groot klippe verskuif het tydenskonstruksie van verskeie strukture. Die hefboom aktief gebruik in antieke Griekeland. Die enigste geskrewe bewyse wat oorleef het van die gebruik van hierdie eenvoudige meganisme is Plutarchus se "Parallel Lives", waar die filosoof 'n voorbeeld gee van die gebruik van die stelsel van blokke en hefbome deur Archimedes.
Die konsep van wringkrag
Om die beginsel van werking van verskillende tipes hefbome in fisika te verstaan, is moontlik as jy die kwessie van ewewig van die meganisme onder oorweging bestudeer, wat nou verwant is aan die konsep van kragmoment.
Die moment van krag is die waarde wat verkry word deur die krag te vermenigvuldig met die afstand vanaf die punt van die toepassing daarvan na die rotasie-as. Hierdie afstand word die "skouer van die krag" genoem. Kom ons dui F en d aan - die krag en sy skouer onderskeidelik, dan kry ons:
M=Fd
Die oomblik van krag bied die vermoë om om hierdie as van die hele stelsel te draai. Aanskoulike voorbeelde waarin jy die oomblik van krag in aksie kan waarneem, is om 'n moer met 'n moersleutel los te skroef of 'n deur oop te maak met 'n handvatsel wat ver van die deurskarniere is.
Wringkrag is 'n vektorhoeveelheid. By die oplossing van probleme moet 'n mens dikwels die teken daarvan in ag neem. Daar moet onthou word dat enige krag wat die stelsel van liggame antikloksgewys laat draai, 'n kragmoment skep met die teken +.
hefboombalans
Die figuur hierbo toon 'n tipiese hefboom en die kragte wat daarop inwerk, is gemerk. Later in die artikel sal gesê word dat dit -hefboom van die eerste soort. Hier dui die letters F en R onderskeidelik 'n eksterne krag en 'n sekere gewig van die las aan. Jy kan ook sien dat die steun van die middel af verskuif is, dus is die lengtes van die arms dF en dR nie gelyk aan mekaar nie.
In statika word getoon dat die hefboom nie as 'n hele meganisme beweeg nie, die som van al die kragte wat daarop inwerk moet gelyk aan nul wees. Ons het net twee daarvan opgemerk. Trouens, daar is ook 'n derde een, wat teenoor hierdie twee is en gelyk aan hul som is - dit is die ondersteuningsreaksie.
Om die hefboom nie rotasiebewegings te maak nie, is dit nodig dat die som van alle momente van kragte gelyk is aan nul. Die skouer van die reaksiekrag van die steun is nul, so dit skep nie 'n oomblik nie. Dit bly om die momente van kragte F en R neer te skryf:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Aangeteken hefboom-ewewigstoestand as 'n formule, ook gegee:
dR/dF=V/R
Hierdie gelykheid beteken dat die uitwendige krag soveel keer groter (minder) moet wees as die gewig van die las wat opgelig word, sodat die hefboom nie kan draai nie, hoeveel keer die arm van hierdie krag minder is (groter) as die arm waarop die gewig vrag inwerk.
Die gegewe bewoording beteken dat hoeveel keer ons op pad wen met behulp van die meganisme wat oorweeg word, verloor ons dieselfde hoeveelheid krag.
hefboom van die eerste soort
Dit is in die vorige paragraaf gewys. Hier sê ons net dat vir 'n hefboom van hierdie tipe, die ondersteuning tussen die werkende kragte F en R geleë is. Afhangende van die verhouding van die lengtes van die arms, kan so 'n hefboomword gebruik om gewigte op te tel en om die liggaam te versnelling.
Meganiese weegskaal, skêr, 'n spykertrekker, 'n katapult is voorbeelde van hefbome van die eerste soort.
In die geval van 'n balans, het ons twee arms van dieselfde lengte, so die balans van die hefboom word slegs bereik wanneer die kragte F en R gelyk aan mekaar is. Hierdie feit word gebruik om liggame van onbekende massa te weeg deur dit met 'n verwysingswaarde te vergelyk.
Skêr en 'n spykertrekker is uitstekende voorbeelde van krag kry, maar langs die pad verloor. Almal weet dat hoe nader aan die as van die skêr 'n vel papier gelê word, hoe makliker is dit om dit te sny. Inteendeel, as jy papier probeer sny met die punte van 'n skêr, dan is daar 'n groot waarskynlikheid dat hulle dit sal begin "kou". Hoe langer die handvatsel van die skêr of spykertrekker is, hoe makliker is dit om die ooreenstemmende bewerking uit te voer.
Wat die katapult betref, is dit 'n aanskoulike voorbeeld van wen met behulp van 'n hefboom op pad, en dus in die versnelling wat sy skouer aan die projektiel verleen.
Henwel van die tweede soort
In alle hefbome van die tweede soort is die steun naby een van die punte van die balk geleë. Hierdie reëling lei tot die teenwoordigheid van slegs een skouer by die hefboom. In hierdie geval is die gewig van die las altyd tussen die ondersteuning en die eksterne krag F geleë. Die rangskikking van kragte in die hefboom van die tweede soort lei tot die enigste nuttige resultaat: toename in krag.
Voorbeelde van hierdie tipe hefboom is die kruiwa, wat gebruik word om swaar vragte te dra, en die neutkraker. In beide gevalle het die verlies langs die pad geen negatiewe waarde nie. Dus, in die geval van handleidingkruiwaens, is dit net belangrik om die vrag op gewig te hou terwyl dit beweeg. In hierdie geval is die toegepaste krag verskeie kere minder as die gewig van die las.
Hendel van die derde soort
Die ontwerp van hierdie tipe hefboom is in baie opsigte soortgelyk aan die vorige een. Die ondersteuning in hierdie geval is ook aan een van die punte van die balk geleë, en die hefboom het 'n enkele arm. Die ligging van die werkende kragte daarin is egter heeltemal anders as in 'n hefboom van die tweede soort. Die punt van toepassing van krag F is tussen die gewig van die las en die ondersteuning.
Skop, versperring, visstok en pincet is treffende voorbeelde van hierdie tipe hefboom. In al hierdie gevalle wen ons op pad, maar daar is 'n aansienlike verlies aan krag. Byvoorbeeld, om 'n swaar vrag met 'n pincet vas te hou, moet jy 'n groot krag F toepas, so die gebruik van hierdie gereedskap beteken nie om swaar voorwerpe daarmee vas te hou nie.
Ten slotte, ons let daarop dat alle tipes hefbome op dieselfde beginsel werk. Hulle gee nie 'n wins in die werk om goedere te verskuif nie, maar laat jou net toe om hierdie werk te herverdeel in die rigting van die geriefliker implementering daarvan.
