Msawazo katika fizikia ni hali ya mfumo, ambayo iko katika mapumziko ya kulinganisha na vitu vinavyozunguka. Takwimu ni utafiti wa hali ya usawa. Moja ya taratibu, ujuzi wa hali ya usawa kwa ajili ya uendeshaji ambayo ni ya umuhimu wa msingi, ni lever. Zingatia katika makala ni aina gani za usaidizi.
Ni nini kwenye fizikia?
Kabla ya kuzungumzia aina za viunzi (katika fizikia, daraja la 7 hupitisha mada hii), hebu tufafanue kifaa hiki. Lever ni utaratibu rahisi unaokuwezesha kubadilisha nguvu katika umbali na kinyume chake. Lever ina kifaa rahisi, inajumuisha boriti (bodi, fimbo), ambayo ina urefu fulani, na msaada mmoja. Msimamo wa usaidizi haujawekwa, hivyo inaweza kuwa iko katikati ya boriti na mwisho wake. Tunatambua mara moja kwamba nafasi ya usaidizi kwa ujumla huamua aina ya lever.
Hii ya mwisho imekuwa ikitumiwa na mwanadamu tangu zamani. Kwa hivyo, inajulikana kuwa huko Mesopotamia ya zamani au huko Misiri, kwa msaada wake, waliinua maji kutoka mito au kusonga mawe makubwa wakati huo.ujenzi wa miundo mbalimbali. Kutumika kikamilifu lever katika Ugiriki ya kale. Ushahidi pekee ulioandikwa ambao umesalia wa matumizi ya utaratibu huu rahisi ni "Parallel Lives" ya Plutarch, ambapo mwanafalsafa anatoa mfano wa matumizi ya mfumo wa vitalu na levers na Archimedes.
Dhana ya torque
Kuelewa kanuni ya uendeshaji wa aina tofauti za levers katika fizikia inawezekana ikiwa utasoma suala la usawa wa utaratibu unaozingatiwa, ambao unahusiana kwa karibu na dhana ya wakati wa nguvu.
Wakati wa nguvu ni thamani inayopatikana kwa kuzidisha nguvu kwa umbali kutoka kwa uhakika wa matumizi yake hadi mhimili wa mzunguko. Umbali huu unaitwa "bega ya nguvu". Wacha tuashiria F na d - nguvu na bega lake, mtawaliwa, kisha tunapata:
M=Fd
Muda wa nguvu hutoa uwezo wa kuzunguka mhimili huu wa mfumo mzima. Mifano wazi ambayo unaweza kuona wakati wa kufanya kazi ni kufyatua nati kwa ufunguo au kufungua mlango kwa mpini ulio mbali na bawaba za mlango.
Torque ni wingi wa vekta. Katika kutatua matatizo, mara nyingi mtu anapaswa kuzingatia ishara yake. Ikumbukwe kwamba nguvu yoyote inayosababisha mfumo wa miili kuzunguka kinyume cha saa hutengeneza muda wa nguvu kwa ishara +.
Salio la lever
Kielelezo kilicho hapo juu kinaonyesha kiwiko cha kawaida na nguvu zinazoikabili zimewekwa alama. Baadaye katika kifungu hicho itasemwa kuwa ni -uboreshaji wa aina ya kwanza. Hapa, barua F na R zinaashiria nguvu ya nje na uzito fulani wa mzigo, kwa mtiririko huo. Unaweza pia kuona kwamba usaidizi umepunguzwa kutoka katikati, kwa hivyo urefu wa mikono dF na dR si sawa.
Katika tuli inaonyeshwa kuwa lever haisogei kama utaratibu mzima, jumla ya nguvu zote zinazoikabili lazima iwe sawa na sifuri. Tumebainisha mawili tu kati yao. Kwa kweli, pia kuna ya tatu, ambayo ni kinyume na hizi mbili na sawa na jumla yao - hii ni majibu ya usaidizi.
Ili lever isifanye mizunguko, ni muhimu kwamba jumla ya dakika zote za nguvu iwe sawa na sufuri. Bega ya nguvu ya majibu ya msaada ni sifuri, kwa hiyo haina kuunda muda. Inabakia kuandika nyakati za nguvu F na R:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Hali iliyorekodiwa ya usawa wa leva kama fomula, pia imetolewa:
dR/dF=F/R
Usawa huu unamaanisha kwamba ili lever isizunguke, nguvu ya nje lazima iwe kubwa mara nyingi (chini) kuliko uzito wa mzigo unaoinuliwa, ni mara ngapi mkono wa nguvu hii ni mdogo (kubwa) kuliko mkono ambao uzito hubebea mizigo.
Maneno uliyopewa yanamaanisha kuwa ni mara ngapi tunashinda njiani kwa usaidizi wa utaratibu unaozingatiwa, tunapoteza nguvu sawa.
Lever ya aina ya kwanza
Ilionyeshwa katika aya iliyotangulia. Hapa tunasema tu kwamba kwa lever ya aina hii, msaada iko kati ya vikosi vya kaimu F na R. Kulingana na uwiano wa urefu wa silaha, lever hiyo inaweza.inatumika kwa kunyanyua uzito na kuongeza kasi ya mwili.
Mizani ya mitambo, mkasi, msuli wa kucha, manati ni mifano ya viunzi vya aina ya kwanza.
Katika kesi ya usawa, tuna mikono miwili ya urefu sawa, hivyo usawa wa lever unapatikana tu wakati nguvu F na R ni sawa kwa kila mmoja. Ukweli huu hutumiwa kupima uzito wa misa isiyojulikana kwa kuilinganisha na thamani ya marejeleo.
Mkasi na kisuli kucha ni mifano kuu ya kupata nguvu lakini kupoteza njiani. Kila mtu anajua kwamba karibu na mhimili wa mkasi karatasi ya karatasi imewekwa, ni rahisi zaidi kuikata. Kinyume chake, ukijaribu kukata karatasi na vidokezo vya mkasi, basi kuna uwezekano mkubwa kwamba wataanza "kutafuna". Kadiri mpini wa mkasi au kichota kucha kirefu, ndivyo inavyokuwa rahisi zaidi kutekeleza operesheni inayolingana.
Kama manati, huu ni mfano wazi wa kupata kwa msaada wa lever njiani, na kwa hivyo katika kuongeza kasi ambayo bega lake hutoa kwa projectile.
Lever ya aina ya pili
Katika viunzi vyote vya aina ya pili, kiunga kiko karibu na ncha moja ya boriti. Mpangilio huu unasababisha kuwepo kwa bega moja tu kwenye lever. Katika kesi hiyo, uzito wa mzigo daima iko kati ya msaada na nguvu ya nje F. Mpangilio wa vikosi katika lever ya aina ya pili husababisha matokeo muhimu tu: kupata nguvu.
Mifano ya aina hii ya kujiinua ni toroli, ambayo hutumika kubeba mizigo mizito, na nutcracker. Katika hali zote mbili, hasara njiani haina thamani yoyote hasi. Kwa hivyo, katika kesi ya mwongozomikokoteni, ni muhimu tu kuweka mzigo kwa uzito wakati unasonga. Katika hali hii, nguvu inayotumika ni mara kadhaa chini ya uzito wa mzigo.
Lever ya aina ya tatu
Muundo wa aina hii ya lever kwa njia nyingi unafanana na ile ya awali. Msaada katika kesi hii pia iko kwenye moja ya mwisho wa boriti, na lever ina mkono mmoja. Walakini, eneo la vikosi vya kaimu ndani yake ni tofauti kabisa kuliko kwenye lever ya aina ya pili. Sehemu ya matumizi ya nguvu F ni kati ya uzito wa mzigo na usaidizi.
Jembe, vizuizi, fimbo ya kuvulia samaki na kibano ni mifano ya kutosheleza ya aina hii ya matumizi. Katika matukio haya yote, tunashinda njiani, lakini kuna hasara kubwa katika nguvu. Kwa mfano, ili kushikilia mzigo mzito na kibano, unahitaji kutumia nguvu kubwa F, kwa hivyo kutumia zana hii haimaanishi kushikilia vitu vizito nayo.
Kwa kumalizia, tunakumbuka kuwa aina zote za levers hufanya kazi kwa kanuni sawa. Hawatoi faida katika kazi ya kuhamisha bidhaa, lakini hukuruhusu tu kusambaza tena kazi hii kwa mwelekeo wa utekelezaji wake rahisi zaidi.
