Шумейко, А. В. Силы, действующие в простом механизме блок / А. В. Шумейко, О. Г. Веташенко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 2 (32). — С. 38-42. — URL: https://moluch.ru/young/archive/32/1875/ (дата обращения: 24.08.2023).
В учебниках физики для 7 класса при изложении материала о подъёме груза простым механизмом блок авторы учебников рассматривают разное количество сил, действующих на блок или трос. Для выяснения, что за силы и на какие предметы они действуют в простом механизме блок при подъёме груза, и написана эта статья.
Ключевые слова: неподвижный блок, подвижный блок, сила упругости троса, сила трения.
В учебнике физики для 7 класса автора А. В. Пёрышкина на рис.177 нарисован подъём груза простым механизмом неподвижный блок и на рис.178 силы F 1 и F 2 действуют на блок в точках А и В , а в учебнике О. Ф. Кабардина на рис.22.3 нарисован неподвижный блок, с тросом и сила F действует на трос, а сила тяжести mg действует на груз.
Как нарисовать лодку с парусом за 7 минут.Акварель для начинающих #рисование
То же самое происходит и в изложении материала о подвижном блоке: в учебнике А. В. Пёрышкина рис.179, на блок действуют две силы Р и F рис.180, а в учебнике О. Ф. Кабардина на том же самом подвижном блоке три силы: сила тяжести mg на грузе и две силы F натяжения троса рис.22.4.
Выяснение сил, действующих в простом механизме блок, начнём с неподвижного блока, изображенного на рис.1. Груз висит на одном из концов троса, далее трос огибает верхнюю полуокружность блока и за второй конец троса происходит подъём груза. На груз действует сила притяжения Земли F тяж г , которая направлена вертикально вниз. Под действием силы тяжести груза в тросу возникает сила упругости F упр т , направленная по тросу и одинаковая по всей длине троса рис.2.
Рис.1. Рис.2. Рис.3. Рис.4.
На рис.3 трос огибает верхнюю полуокружность блока и по всей длине этой полуокружности действуют силы тяжести: груза и троса, а также сила необходимая для подъёма груза. При сложении всех этих параллельных сил равнодействующая сила тяжести F тяж б приложена к центру блока и направлена вертикально вниз, одновременно создавая силу упругости обоймы блока F упр б , направленную по обойме блока вверх. На рис.4, при подъёме груза, трос движется по верхней полуокружности вращая блок и создавая силу трения скольжения F тр между тросом и блоком.
На рис.5 для определения силы, необходимой для поднятия груза, уберём силу тяжести блока F тяж б и силу упругости блока F упр б , так как они не влияют на величину силы поднятия груза . Остались три силы: сила тяжести груза F тяж г , сила упругости троса F упр т и сила трения F тр . Вспомним, что в покое или при равномерном подъёме сила упругости троса равна силе тяжести груза F упр т = F тяж г , а сила трения F тр препятствует подъёму. Поэтому для равномерного подъёма груза необходима сила F п, равная сумме сил упругости троса и силы трения F п = F упр т + F тр . Это равенство справедливо для поднятия груза полной силой , а на рис.142 в Элементарном учебнике физики под редакцией академика Л. Г. Ландсберга маляры и альпинисты поднимают себя половинной силой .
Как нарисовать лодку карандашом | Рисуем лодку | Как нарисовать пейзаж на закате | Артилайк
Рис. 5.Рис. 142Рис. 6Рис. 7
На рис.142 человек сидит на сидении, которое прикреплено к тросу, огибающему верхнюю часть неподвижного блока, за второй конец троса человек руками поднимает себя. На рис.6 нарисуем действующие силы подъёма человека. Земля притягивает человека, поэтому на сидение действует половина веса тела человека Р ч, вторая половина веса приходится на руки, которые производят подъём человека. Под действием деления веса человека в тросу возникают силы упругости F упр 1 и F упр 2 , каждая из которых будет в 2 раза меньше веса человека F упр =
Р ч. Наглядно это можно представить как на рис.7, груз поднимают за два независимых троса, и вес груза разделится между тросами, и сила упругости каждого троса будет в два раза меньше веса груза. F упр =
Р г .
Подведём итог по силам, действующим на неподвижном блоке:
- Сила необходимая для подъёма груза на неподвижном блоке равна сумме силы упругости троса и силе трения Fп=Fупр+Fтр.
- Величина силы упругости троса зависит от способа крепления поднимаемого груза. Если груз закреплён за один из концов троса (за одну ветвь троса) то сила упругости равна весу груза Fупр= Рг , а если груз закреплён за оба конца троса (за две ветви троса) то сила упругости равна половине веса груза Fупр =
Рассмотрим силы, действующие на подвижный блок рис.9. Груз висит на подвижном блоке, который своей нижней полуокружностью висит на тросу, один конец этого троса закреплён, а подъём подвижного блока с грузом происходит за второй конец троса. На рис.10 обозначим действующие силы на подвижный блок: Земля притягивает груз висящий на подвижном блоке и поэтому в центре подвижного блока действует сила веса груза Р г, а на концах троса силы упругости F упр 1 и F упр 2 , каждая из которых в 2 раза меньше веса груза из-за того, что вес груза распределился поровну между концами (ветвями) троса, как будто груз висит на двух отдельных тросах рис.11.
При подъёме груза блок будет вращаться и создавать силу трения скольжения между подвижным блоком и тросом рис.12, из которого видно, что поднимая груз за один конец троса мы прикладываем силу упругости (которая в 2 раза меньше веса груза) и силу трения F п = F упр 2 + F тр . Выигрыш в силе в 2 раза даёт трос, а не подвижный блок и это можно проверить с помощью рис.181 из учебника А. В. Пёрышкина, на котором нарисован неподвижный блок, который не даёт выигрыша в силе и подвижный блок — дающий выигрыш в силе в 2 раза. Общий выигрыш в силе этой комбинации блоков при подъёме груза 2 раза.
Рис.181. Выигрыш в силе 2 разаРис.13 (изменённый рис.181). Выигрыш в силе 3 раза.
Если в этот рисунок добавить еще один неподвижный блок (не дающий выигрыш в силе) и закрепить конец троса за груз рис.13 (изменённый рис.181), то выигрыш в силе данной комбинации блоков при подъёме груза будет равен трем, потому что вес груза разделится на три части, так как висит на трёх частях (ветвях) троса. Отсюда следует, что доказательство в учебнике А. В. Пёрышкина о том, что неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а подвижный блок даёт выигрыш в силе является ошибочным, так как выигрыш в силе при подъёме груза на простом механизме блок даёт сила упругости троса (верёвки, цепи), а модуль выигрыша равен количеству частей (ветвей) троса, на которых висит груз, так как вес груза делится на их количество.
- Кабардин О. Ф. Физика. 7 класс: учеб. для общеобразоват. организаций /О. Ф. Кабардин, — 6-е изд. — М.: Просвещение, 2018, — 174 с.: ил. — ISBN 978–5–09–060739–1.
- Ландсберг Г. С.(ред). Элементарный учебник физики, том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М. Наука 1985 г.
- Пёрышкин А. В. Физика 7 кл.; учебник / А. В. Пёрышкин, — 9-е изд., пер. — М.: Дрофа, 2019, — 224 с.: ил. ISВN 978–5–358–09796–4.
Основные термины (генерируются автоматически): неподвижный блок, подъем груза, сила, вес груза, трос, конец троса, подвижной блок, подвижный блок, сила трения, сила упругости.
Источник: moluch.ru
Рисунок сила архимеда (47 фото)
Скачать
Сила Архимеда схема
Закон Архимеда Выталкивающая сила
Архимедова сила физика 7 класс формула
Тело погруженное в жидкость
Сила Архимеда рисунок пример
Сила Архимеда 7 класс физика
Сила Архимеда
Скачать
Сила Архимеда чертеж
Сила Архимеда равна весу тела погружаемого в жидкость
Скачать
Сила Архимеда рисунок физика
Сила Архимеда рисунок
Архимедова сила погруженного тела
Выталкивающая сила Архимеда формула
Сила Архимеда формула для газа
Сила Архимеда рисунок физика
Закон Архимеда картинки
Сила Архимеда направлена
Закон Архимеда схема
Скачать
Сила Архимеда физика точка приложения
Закон Архимеда иллюстрация
Силы, действующие на жидкость схема
Закон Архимеда рисунок
Формулы по физике 7 класс сила Архимеда
Архимед закон Архимеда
Архимедова сила закон Архимеда
Закон Архимеда ванна
Скачать
Сила тяжести сила Архимеда и сила
Точка приложения выталкивающей силы
Условия плавания тел физика 7 класс
Задачи на погружение тела в воду
Объем физика формула 7 сила Архимеда
Скачать
Сила Архимеда корабль
Закон Архимеда
Сила Архимеда для детей
Закон Архимеда
Скачать
Сила Архимеда
Сила Архимеда 7 класс физика
Архимед картинки для презентации
Архимед закон вытеснения воды
Определить силу Архимеда действующую на тело погруженное в воду
Сила Архимеда рисунок точка приложения направление
Закон Архимеда сила Выталкивающая целиком
Изобразите силы действующие на тело
Сила Архимеда и сила тяжести
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Источник: papik.pro
Урок№18. Графическое изображение силы. Сложение сил
Смысл этой фразы в том, что нельзя оставлять за спиной какие-то неясности в пройденном материале, иначе потом будет ещё сложнее.
В данной теме будет идти речь о сложении сил. В предыдущих темах было показано, что существуют разные силы, которые могут действовать на тело одновременно. Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает все находящиеся на ней тела. Вследствие этой силы возникает ещё одна сила, которая называется весом тела. Вес тела действует на опору или подвес.
В теле, которое деформируют (или пытаются деформировать) возникает сила упругости, стремящаяся вернуть тело в исходное положение. Когда тело покоится на той или иной опоре, то силу тяжести уравновешивает сила упругости, и поэтому тело не изменяет свою скорость.
Что значит, уравновешивает? Это значит, что силы тяжести и упругости имеют одинаковый модуль, но направлены в противоположные стороны. В итоге, так называемая равнодействующая сила (или результирующая сила) равна нулю. Итак, равнодействующая сила – это сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил.
Сила упругости и сила тяжести действуют на тело одновременно и уравновешивают друг друга, то есть, в конечном итоге, не производят никакого действия. Именно поэтому, равнодействующая сила равна нулю.
Если две абсолютно одинаковых машины связать тросом и заставить их ехать в разные стороны, то ни одна из них не сдвинется с места.
Причина та же самая – равнодействующая сила равна нулю, поскольку силы, с которыми машины действуют на трос, равны по модулю и противоположны по направлению. Если заменить одну из машин, на более мощную, то она сможет сдвинуться с места.
В этом случае, равнодействующая сила уже не будет равна нулю. Она будет равна разности между большей и меньшей силой. Направление равнодействующей силы будет в сторону, в которую направлена большая сила. Что будет происходить, если силы направлены в одну и ту же сторону? Равнодействующая сила будет равна сумме модулей этих сил.
Например, если в телегу запрячь не одну, а две лошади, то они будут тянуть телегу сильнее. Равнодействующая сила будет равна сумме сил обеих лошадей.
Рассмотрим, как графически изображать силы. В одной из прошлых тем упоминалось, что на рисунках и чертежах, стрелочки, которыми обозначают силы, рисуют пропорционально модулям этих сил. Вернёмся к примеру с машинами, и изобразим силу каждой из них графически. Итак, пусть зеленая машина развивает тягу, равную F1 = 15 кН, а красная машина – силу тяги, равную F2 = 12 кН.
Прежде чем изображать силы графически, необходимо выбрать удобный единичный отрезок: в приведенном случае удобно выбрать 3 кН. Тогда, длина стрелочки, изображающей силу тяги зеленого автомобиля должна быть равна 5 единичным отрезкам. Аналогично, длина стрелочки, изображающей силу тяги красного автомобиля должна быть равна 4 единичным отрезкам.
Равнодействующая сила будет равна 3 кН. Таким образом, на рисунке равнодействующая сила показана стрелочкой длиной в 1 единичный отрезок. Равнодействующая сила будет направлена в ту же сторону, что и сила F1, поскольку модуль силы F1 больше модуля силы F2.
Рассмотрим теперь другой пример: ежик массой 800 г держит на спине яблоко 300 г. Известно, что сила тяжести вычисляется по формуле
И на ёжика, и на яблоко будет действовать сила тяжести. Сила тяжести, действующая на тело массой 100 г, равна 0,98 Н. Это значение можно взять за единичный отрезок.
Поскольку масса яблока втрое больше, чем 100 г, силу тяжести, действующую на яблоко, изображаем стрелочкой с длиной в 3 единичных отрезка. Тогда длина стрелочки, изображающая силу тяжести, действующую на ёжика должна быть равна 8 единичным отрезкам, поскольку масса ёжика в 8 раз больше 100 г. Известно что, сила тяжести всегда направлена вертикально вниз. Тогда, равнодействующая сила, действующая на поверхность земли под ёжиком, будет равна сумме сил тяжестей, действующих на ёжика и на яблоко. Длина стрелочки, обозначающей равнодействующую силу должна быть равна 11 единичным отрезкам. Таким образом, модуль равнодействующей силы равен
Задача 1. Пользуясь рисунком, найдите массу животных.
Задача 2. В тот момент, когда человек отталкивался от земли, чтобы прыгнуть, на него действовала результирующая сила, равная 40 Н и направленная вертикально вверх. Найдите модуль и направление силы, с которой человек оттолкнулся от земли в момент прыжка, если его масса равна 60 кг.
Задача 3. Один магнит закреплен под крышкой стола. Когда на стол положили второй магнит, он начал действовать на стол с силой, равной 3 Н, а когда его перевернули, он начал действовать на стол с силой 2,8 Н. Учитывая то, что магниты притягивались и отталкивались с одинаковой по модулю силой, найдите модуль этой силы.
Основные выводы:
– Результирующая (или равнодействующая) сила – это сила, которая оказывает на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил.
– Результирующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а её модуль равен сумме модулей составляющих сил.
– Результирующая сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил. Если к телу приложены две силы равные по модулю и противоположные по направлению, то равнодействующая сила равна нулю.
Источник: urok55.ru