Qadim zamonlardan beri insoniyat jismoniy mehnatini har qanday usul bilan osonlashtirishga intilgan. Oddiy mexanizmlar bu muammoni hal qilish vositasiga aylandi. Ushbu maqolada tutqich va blok, shuningdek, tutqichlar va bloklar tizimi kabi ixtirolar muhokama qilinadi.
Leverage nima va u qachon ishlatilgan?
Bu oddiy mexanizm bilan hamma bolaligidan tanish boʻlsa kerak. Fizikada tutqich - bu nur (tayoq, taxta) va bitta tayanchning kombinatsiyasi. Og'irlikni ko'tarish yoki jismlarga tezlikni etkazish uchun tutqich bo'lib xizmat qiladi. Nur ostidagi tayanchning holatiga qarab, tutqich kuchga yoki yuklarning harakatlanishiga olib kelishi mumkin. Aytish kerakki, tutqich jismoniy miqdor sifatida ishning qisqarishiga olib kelmaydi, u faqat uning bajarilishini qulay tarzda qayta taqsimlashga imkon beradi.
Erkak uzoq vaqtdan beri leveragedan foydalanib keladi. Demak, u qadimgi misrliklar tomonidan piramidalarni qurishda foydalanganligi haqida dalillar mavjud. Tutqich ta'sirining birinchi matematik tavsifi miloddan avvalgi 3-asrga to'g'ri keladi va Arximedga tegishli. O'z ichiga olgan ushbu mexanizmning ishlash printsipini zamonaviy tushuntirishkuch momenti tushunchasi faqat 17-asrda, Nyuton klassik mexanikasi shakllanishi davrida paydo boʻlgan.
Tuzoq qoidasi
Tutqich qanday ishlaydi? Bu savolga javob kuch momenti tushunchasida mavjud. Ikkinchisi kuchning qo'lini moduliga ko'paytirish natijasida olingan bunday qiymat deb ataladi, ya'ni:
M=Fd
D kuchning qoʻli - tayanch nuqtasidan F kuch qoʻllash nuqtasigacha boʻlgan masofa.
Tutqich o'z ishini bajarayotganda, unga uchta turli kuch ta'sir qiladi:
- tashqi kuch, masalan, odam tomonidan qo'llaniladi;
- odam tutqich bilan harakatlanmoqchi boʻlgan yukning ogʻirligi;
- tayanchning tayanch tomondan tutqich nuriga ta'sir qiladigan reaktsiyasi.
Tayanchning reaksiyasi qolgan ikki kuchni muvozanatlashtiradi, shuning uchun dastak kosmosda oldinga siljimaydi. Aylanma harakatni ham bajarmasligi uchun barcha kuchlar momentlarining yig'indisi nolga teng bo'lishi kerak. Kuch momenti har doim qandaydir o'qqa nisbatan o'lchanadi. Bunday holda, bu o'q tayanch nuqtasidir. Ushbu o'qni tanlash bilan tayanchning reaktsiya kuchi ta'sirining yelkasi nolga teng bo'ladi, ya'ni bu kuch nol momentni hosil qiladi. Quyidagi rasmda birinchi turdagi odatiy tutqich ko'rsatilgan. Oklar F tashqi kuchini va R yukining og'irligini belgilaydi.
Bu kuchlar uchun momentlar yigʻindisini yozing, bizda:
RdR+ (-FdF)=0
Momentlar yig'indisining nolga tengligi dastagi qo'llarining aylanishining yo'qligini ta'minlaydi. LahzaF kuchi manfiy ishora bilan olinadi, chunki bu kuch qo'lni soat yo'nalishi bo'yicha, R kuchi esa soat miliga teskari burilishga intiladi.
Ushbu ifodani quyidagi shakllarda qayta yozsak, biz dastagi uchun muvozanat shartlarini olamiz:
RdR=FdF;
dR/dF=F/R
Biz kuch momenti tushunchasidan foydalangan holda yozma tenglikni oldik. Miloddan avvalgi III asrda. e. Yunon faylasuflari bu fizik tushuncha haqida bilishmagan, shunga qaramay, Arximed eksperimental kuzatishlar natijasida dastagining qoʻllariga taʼsir etuvchi kuchlar nisbati va bu qoʻllarning uzunligi oʻrtasida teskari bogʻliqlikni oʻrnatgan.
Ro'yxatga olingan tengliklar shuni ko'rsatadiki, qo'l uzunligining qisqarishi dR kichik F va a kuchlari yordamida katta og'irliklarni ko'tarish imkoniyati paydo bo'lishiga yordam beradi. uzun qo'l dF R yuk.
Fizikada blok nima?
Blok - bu yana bir oddiy mexanizm bo'lib, silindrsimon sirtning perimetri bo'ylab yivli dumaloq silindrdir. Jo'yak arqon yoki zanjirni mahkamlash uchun xizmat qiladi. Blok aylanish o'qiga ega. Rasmda blokning qanday ishlashini ko‘rsatuvchi misol ko‘rsatilgan.
Bu blok sobit deb ataladi. Bu kuchni oshirmaydi, lekin uning yo'nalishini o'zgartirishga imkon beradi.
Oʻzgarmas blokdan tashqari harakatlanuvchi blok ham mavjud. Harakatlanuvchi va qoʻzgʻalmas blok tizimi quyida koʻrsatilgan.
Agar lahzalar qoidasi ushbu tizimga tatbiq etilsa, biz olamizkuchning oshishi ikki baravar, lekin shu bilan birga biz yo'lda bir xil miqdorni yo'qotamiz (F=60 N rasmda).
Tutqichlar va bloklar tizimi
Oldingi paragraflarda aytib o'tilganidek, leveraj yo'l yoki kuchga ega bo'lish uchun ishlatilishi mumkin, blok esa kuchga ega bo'lish va uning harakat yo'nalishini o'zgartirish imkonini beradi. Ko'rib chiqilgan oddiy mexanizmlarning bu xususiyatlari tutqichlar va bloklar tizimlarida qo'llaniladi. Bu tizimlarda har bir element biroz kuch oladi va uni boshqa elementlarga o‘tkazadi, shunda biz asl kuchni chiqish sifatida olamiz.
Tutqich va blokning ishlash qulayligi va ulardan konstruktiv foydalanishning moslashuvchanligi bunday kombinatsiyadan murakkab mexanizmlarni yaratishga imkon beradi.
Oddiy mexanizmlar tizimlaridan foydalanishga misollar
Aslida bizni oʻrab turgan har qanday mashinalar tutqichlar va bloklar tizimidir. Mana eng mashhur misollar:
- yozuv mashinkasi;
- piano;
- kran;
- katlanuvchi iskala;
- sozlanishi mumkin karavotlar va stollar;
- odam suyaklari, bo'g'imlari va mushaklari to'plami.
Agar ushbu tizimlarning har biridagi kirish kuchi ma'lum bo'lsa, chiqish kuchini tizimning har bir elementiga tutqich qoidasini ketma-ket qo'llash orqali hisoblash mumkin.
