Рычаг    

    Рычаги первого родаДействия многих приспособлений для домашнего хозяйства основываются на правиле моментов. Все они имеют опору (или ось) Р, относительно которой силы производят вращающий эффект. Коэффициент «скорости» (КС) или выигрыш в скорости определен параметрами механизма, но механическая выгода (MB) или выигрыш в силе на практике никогда точно не определяется величиной КС. Представьте ломик, при помощи которого открывается прибитая гвоздями крышка упакованного ящика, как показано на рисунке.  На диаграмме сил dE / dL = y / x, отсюда КС = у / х.

    Применяя правило моментов, получим Lx = Ey, или L / E = y / x = MB. Однако так быть не может, потому что не учтены вес ломика и силы трения. Фактически MB будет больше, чем у / х, потому что вес ломика помогает действию рычага. Сила тяжести ломика W действует вниз на расстоянии d от опоры Р. Полное уравнение моментов сил относительно точки Р дает Lx = Wd + Ey. Отсюда (L / E) = MB = y/x + Wd / Ex. Таким образом, MB > у / х. На рисунке показаны плоскогубцы, сжимающие проволоку. И здесь коэффициент «скорости» — у / х, но на этот раз механическая выгода меньше, чем у / х. Поскольку х и у можно изменять передвижением точки приложения «нагрузки» ближе к Р и точки приложения «усилия» дальше от Р, то может быть получен больший КС (а также и MB). Ножницы действуют по тому же принципу.

    Рычаги второго и третьего рода

    Рисунок а и б показывает примеры рычагов второго и третьего рода соответственно. В случае с тачкой усилие приложено на «максимальном» расстоянии от Р, и поэтому могут быть подняты «большие» грузы (КС = у / х > 1). Заметьте, что «усилие» и «нагрузка» действуют в противоположных направлениях. К другим примерам рычагов второго рода относятся пробочники для открывания бутылочных пробок, щипцы для раскалывания орехов, лодочные весла и клапаны паровых машин.

    На рисунке б показан пинцет, держащий марку. Рычаг третьего рода также имеет особые значения КС и MB. Из рисунка КС = у / х, и поэтому, так как у меньше х, ясно, что КС < 1, и отсюда МВ < 1. Это означает, что усилие больше нагрузки, и поэтому сила, приложенная пинцетом к марке, может контролироваться. Это гарантирует то, что марка не будет повреждена, когда ее берут и держат пинцетом. Другими примерами рычагов третьего рода являются сахарные щипцы и предплечие руки человека, берущего предмет (с локтем, выступающим в качестве «опоры»).

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved