В этой статье вы узнаете, что такое закон кредитного плеча. Также мы покажем вам пример, объясняющий, как закон рычага влияет на действующие на него силы. Кроме того, вы можете практиковать закон рычага, выполняя пошаговые упражнения.
По логике вещей, прежде чем понять, в чем состоит закон рычага, мы должны четко понимать, что такое рычаг. Вот почему мы рекомендуем вам посетить следующий пост, прежде чем продолжить объяснение:
Что такое закон рычага?
Закон рычага – это закон, связывающий различные силы, действующие на рычаг. Поэтому закон рычага используется для решения задач, связанных с рычагами.
Более конкретно, закон рычага гласит, что произведение мощности на длину вашей руки эквивалентно произведению сопротивления на длину вашей руки.
Таким образом, закон рычага позволяет математически связать сопротивление, то есть силу, действующую на рычаг со стороны груза, с мощностью, то есть силой, которую необходимо приложить для преодоления нагрузки.
Формула закона рычага
Формула закона рычага математически связывает мощность с сопротивлением рычага. Более конкретно, закон рычага гласит, что мощность, умноженная на плечо мощности, равна сопротивлению, умноженному на плечо сопротивления.
Золото:
- Точка опоры или точка опоры (F) : это часть рычага, на которой он остается. Таким образом, он поддерживает весь вес перекладины, а также тел над ней.
- Усилие или мощность (P) : сила, прикладываемая к рычагу для противодействия нагрузке на другой стороне.
- Нагрузка или сопротивление (R) : сила, которую необходимо преодолеть.
- Силовой рычаг (BP) : это расстояние между силой и точкой опоры.
- Рукава сопротивления (BR) : это расстояние между сопротивлением и точкой поддержки.
Обратите внимание, что закон рычага верен только в том случае, если рычаг находится в равновесии, то есть в покое. Таким образом, если рычаг перемещается, уравнение рычага не выполняется.
Пример закона рычага
В качестве примера в этом разделе мы увидим, как изменяется величина силы, которую необходимо приложить для противодействия сопротивлению, в зависимости от длины плеч рычага.
Во-первых, мы посмотрим, что происходит, когда точка опоры находится прямо посередине силы и сопротивления:
Применим формулу закона рычага для расчета значения мощности:
Итак, если точка опоры находится точно на полпути между мощностью и сопротивлением, сила, которая должна быть приложена к рычагу, эквивалентна сопротивлению.
Во-вторых, разберем случай, когда точка поддержки находится ближе к сопротивлению, чем к силе:
Таким образом, когда плечо мощности длиннее плеча сопротивления, значение мощности меньше значения сопротивления.
Наконец, мы изучаем случай, когда точка поддержки находится ближе к силе, чем к сопротивлению:
В заключение, когда точка опоры ближе к силе, чем к сопротивлению, для уравновешивания весов должна быть приложена сила, превышающая сопротивление.
Решенные упражнения закона рычага
Прежде чем выполнять упражнения, мы рекомендуем вам посетить следующую ссылку, в которой мы объясняем различные типы рычагов, поскольку для каждого типа рычагов есть упражнение, и вы должны четко понимать, что представляет собой каждый тип, чтобы решить проблемы. .
Упражнение 1
Тело массой 50 кг помещено рядом с рычагом первой степени, изготовленным из жесткого стержня длиной 300 см. Если расстояние между грузом и точкой опоры равно 180 см, сколько должно весить тело, расположенное по другую сторону рычага, чтобы оно находилось в равновесии?
Рычаг в этой задаче имеет первую степень и нам известны только сопротивление (50 кг) и плечо сопротивления (180 см). Однако, поскольку мы знаем длину стержня, мы можем рассчитать плечо мощности, вычитая общую длину стержня за вычетом длины плеча сопротивления:
Затем мы можем определить значение мощности, применив правило рычага:
Подставляем данные в формулу:
И, наконец, решаем неизвестное в уравнении:
Упражнение 2
В тачку помещаем предмет массой 70 кг на расстоянии 50 см от точки опоры. Если часть, на которой удерживается тачка, находится на расстоянии 140 см от точки опоры, какое усилие мы должны приложить, чтобы иметь возможность перевезти предмет с помощью тачки?
Тачка – это рычаг второй степени, так как сопротивление находится между точкой опоры и силой. Следовательно, для решения задачи необходимо применить закон рычага:
Подставляем известные нам данные в уравнение:
И, наконец, решаем неизвестное в уравнении:
Поэтому вы должны приложить усилие, эквивалентное поднятию 25 кг.
Упражнение 3
В рычаге третьей степени необходимо приложить силу, эквивалентную 60 Н, для противодействия сопротивлению в 15 Н, расположенному на расстоянии 80 см от точки опоры. Вычислите, на каком расстоянии от точки опоры прикладывается сила.
В этой задаче о рычаге третьей степени нас просят определить силовой рычаг. Итак, для решения задачи нам необходимо применить уравнение рычага:
Подставляем известные нам данные в уравнение:
И решаем неизвестное в уравнении:
Поэтому мощность должна быть подана на расстоянии 20 см от точки опоры.