Важіль - найдавніший механізм для підняття тяжкостей. Він являє собою поперечину, яка обертається навколо точки опори. Незважаючи на те, що зараз дуже чимало всяких інших пристосувань, важіль своєї актуальності не втратив. Він є складовою багатьох сучасних пристроїв. Щоб ці пристрої працювали, необхідно розрахувати довжину плеча важеля точно так само, як це доводилося робити ще Архімеду. Важелі використовувалися і в давніші часи, але перше письмове пояснення залишив саме великий грецький вчений. Саме він зв 'язав воєдино довжину плеча важеля, сили і вантажу.
Вам знадобиться
- прилади:
- - прилад для вимірювання довжини;
- - калькулятор.
- математичні та фізичні формули і поняття:
- - закон збереження енергії;
- - визначення плеча важеля;
- - визначення сили;
- - властивості подібних трикутників;
- - вага вантажу, який необхідно перемістити.
Інструкція
1. Накресліть схему важеля, позначивши на ній сили F1 і F2, що діють на обидва його плеча. Позначте плечі важеля як D1 і D2. Плечі позначаються від точки опори до точки додатку сили. На схемі побудуйте 2 прямокутні трикутники, їх катетами буде відстань, на яку необхідно перемістити одне плече важеля і на яке переміститься при цьому інше плече і власне плечі важеля, а гіпотенузою - відстань між точкою програми сили і точкою опори. У вас виходять подібні трикутники, оскільки в разі додатку сили до одного плеча друге відхилиться від вихідної горизонталі на точно такий же кут, що і перше.
2. Обчисліть відстань, на яку необхідно перемістити важіль. Якщо вам дано реальний важіль, який необхідно перемістити на реальну відстань, просто вимірюйте довжину потрібного відрізка за допомогою лінійки або рулетки. Позначте цю відстань як Δh1.
3. Вирахуйте роботу, яку повинна зробити сила F1, щоб пересунути важіль на потрібну вам відстань. Робота обчислюється за формулою A = F * ^ h, В даному випадку формула буде виглядати як A1 = F1 * Δh1, де F1 - сила, що діє на перше плече, а Δh1- вже відома вам відстань. За тією ж самою формулою вирахуйте роботу, яку повинна здійснити сила, що діє на друге плече важеля. Ця формула виглядатиме як A2 = F2 * Δh2.
4. Згадайте закон збереження енергії для замкнутої системи. Робота, яку здійснює сила, що діє на перше плече важеля, повинна бути рівна тій, яку здійснює протидіюча їй сила на другому плечі важеля. Тобто виходить, що А1 = А2, а F1 * Δh1 = F2 * Δh2.
5. Згадайте співвідношення сторін у подібних трикутниках. Відношення катетів одного з них дорівнює відношенню катетів іншого, тобто Δh1/Δh2 = D1/D2, де D - довжина одного та іншого плеча. Замінивши співвідношення на рівні ним у відповідних формулах, отримуємо наступну рівність:F1*D1=F2*D2.
6. Вирахуйте передавальну кількість I. Вона дорівнює навантаженню і докладеній силі для її пересування, тобто i = F1/F2 = D1/D2.