Ubinadamu kwa muda mrefu umetumia mashine na mbinu rahisi kurahisisha kazi ya kimwili kuwa rahisi na rahisi. Moja ya taratibu hizi ni lever. Ni nini lever katika fizikia, fomula gani inaelezea usawa wake, na ni aina gani za lever - maswali haya yote yanafichuliwa katika makala.
dhana
Lever katika fizikia ni utaratibu unaojumuisha boriti au ubao na tegemeo moja. Msaada kwa ujumla hugawanya boriti katika sehemu mbili zisizo sawa, ambazo huitwa silaha za lever. Mwisho unaweza kufanya harakati za kuzunguka kuzunguka fulcrum.
Kwa kuwa ni njia rahisi, lever imeundwa kufanya kazi ya kimwili kwa faida iwe katika nguvu au katika usafiri. Vikosi vilivyotumika hutenda kwenye mikono ya lever wakati wa uendeshaji wake. Mmoja wao ni nguvu ya upinzani. Inaundwa na uzito wa mzigo unaohitaji kuhamishwa (kuinuliwa). Nguvu ya pili ni nguvu fulani ya nje, ambayo mara nyingi hutumiwa kwenye mkono wa lever kwa msaada wa mikono ya binadamu.
Picha iliyo hapo juu inaonyesha lever ya kawaida iliyo namabega mawili. Baadaye katika makala itaelezwa kwa nini inarejelea uwezo wa aina ya pili.
Sheria ya lever inaonekana kama hii:
LazimishaLazimisha mkono=MzigoPakia mkono
Muda wa nguvu
Hebu tuchukue hatua fulani kutoka kwa mada ya lever katika fizikia na tuzingatie kiasi muhimu cha kimwili ili kuelewa utendakazi wake. Ni kuhusu wakati wa nguvu. Ni zao la nguvu na urefu wa mkono wa matumizi yake, ambayo kihisabati imeandikwa kama ifuatavyo:
M=Fd
Ni muhimu kutochanganya, mkono wa nguvu d na mkono wa lever, kwa ujumla, hizi ni dhana tofauti.
Muda wa nguvu unaonyesha uwezo wa mfumo wa pili kufanya zamu. Kwa hivyo, watu wengi wanajua kuwa ni rahisi zaidi kufungua mlango kwa mpini kuliko kuusukuma karibu na bawaba, au ni rahisi zaidi kuifungua nati kwenye boli kwa ufunguo mrefu kuliko kwa ufupi.
Muda wa nguvu ni vekta. Ili kuelewa uendeshaji wa utaratibu rahisi wa lever katika fizikia, inatosha kujua kwamba wakati huo unachukuliwa kuwa chanya ikiwa nguvu inaelekea kugeuza mkono wa lever kinyume cha saa. Ikiwa ina mwelekeo wa kugeuka kuelekea mwelekeo wa saa, basi wakati huo unapaswa kuchukuliwa kwa ishara ya kutoa.
Salio la lever katika fizikia
Ili kurahisisha kuelewa ni chini ya hali gani lever itakuwa katika usawa, zingatia takwimu ifuatayo.
Nguvu mbili zinaonyeshwa hapa: mzigo R na nguvu ya nje F iliyotumika kushinda hilimizigo. Mikono ya vikosi hivi ni sawa na dR na dF, mtawalia. Kwa kweli, kuna nguvu nyingine - mmenyuko wa usaidizi, ambao hufanya kwa wima hadi juu katika hatua ya kuwasiliana kati ya boriti na msaada wa lever. Kwa kuwa bega la nguvu hii ni sawa na sifuri, haitazingatiwa zaidi wakati wa kuamua hali ya usawa.
Kulingana na tuli, mzunguko wa mfumo hauwezekani ikiwa jumla ya matukio ya nguvu za nje ni sawa na sufuri. Hebu tuandike jumla ya matukio haya, kwa kuzingatia ishara yao:
RdR- FdF=0.
Usawa ulioandikwa unaonyesha hali ya msawazo wa kutosha kwa lever. Ikiwa sio nguvu mbili zinazofanya kwenye lever, lakini zaidi, basi hali hii bado itabaki. Badala ya jumla ya dakika mbili za nguvu, itakuwa muhimu kupata jumla ya nyakati zote za nguvu za kaimu na kuzilinganisha na sifuri.
Ushindi ni mkubwa na uko njiani
Neno la nyakati za nguvu za lever katika fizikia, ambalo liliandikwa katika aya iliyotangulia, litaandikwa upya katika fomu ifuatayo:
RdR=FdF
Kutoka kwa fomula iliyo hapo juu ifuatavyo:
dR / dF=F / R.
Usawa huu unasema kwamba ili kudumisha usawa, ni muhimu kwamba nguvu F iwe kubwa mara nyingi zaidi ya uzito wa mzigo R, ni mara ngapi mkono wake dF chini ya mkono d R. Kwa kuwa mkono mkubwa katika mchakato wa kusonga lever husafiri kwa njia ndefu kuliko mkono mdogo, tunapata fursa ya kufanya kazi sawa kwa kutumia lever kwa njia mbili:
- tumia nguvu zaidi F na usogeze bega kwaumbali mfupi;
- tumia nguvu kidogo F na usogeze bega umbali mrefu.
Katika kesi ya kwanza, mtu anazungumzia faida juu ya njia katika mchakato wa kusonga mzigo R, katika kesi ya pili, mtu anapata faida kwa nguvu, tangu F < R.
Kiingilio kinatumika wapi na ni nini?
Kulingana na hatua ya matumizi ya nguvu za lever katika fizikia na mahali pa usaidizi, utaratibu rahisi zaidi unaweza kuwa wa aina tatu:
- Hiki ni kiwiko cha mikono miwili, ambapo nafasi ya kuunga mkono hutolewa kwa usawa kutoka kwenye ncha zote mbili za boriti. Kulingana na uwiano wa urefu wa mikono, aina hii ya lever inakuwezesha kushinda wote kwa njia na kwa nguvu. Mifano ya matumizi yake ni pamoja na mizani, koleo, mikasi, kisuli kucha, bembea ya mtoto.
- Lever ya aina ya pili ni mkono mmoja, yaani, msaada uko karibu na ncha yake moja. Katika kesi hiyo, nguvu ya nje hutumiwa kwa mwisho mwingine wa boriti, na nguvu ya mzigo hufanya kazi kati ya msaada na nguvu ya nje, ambayo inakuwezesha kushinda kwa nguvu hii sana. Toroli au nutcracker ni mifano kuu ya aina hii ya matumizi.
- Aina ya tatu ya utaratibu inawakilishwa na mifano kama vile fimbo ya uvuvi au kibano. Lever hii pia ni mkono mmoja, lakini nguvu ya nje iliyotumiwa tayari iko karibu na msaada kuliko hatua ya matumizi ya mzigo. Muundo huu wa utaratibu rahisi unakuwezesha kushinda kwenye barabara, lakini kupoteza kwa nguvu. Ndiyo maana ni vigumu kushikilia samaki mdogo kwenye uzito mwishoni mwa fimbo ya uvuvi au kitu kizito na kibano.
Ili kusisitiza tena, lever katika fizikia inaruhusu tuiwe rahisi kufanya kazi hii au ile ya kuhamisha bidhaa, lakini haikuruhusu kushinda katika kazi hii.
