В этой статье объясняется, что такое рычаги. Таким образом, вы узнаете, из чего состоит рычаг в физике, различные типы рычагов и формулу, позволяющую решать проблемы с рычагами. Кроме того, вы можете попрактиковаться в теории, выполняя пошаговые упражнения для рычагов.
Что такое лифт?
Рычаг — это простая машина, передающая силу и движение. Другими словами, рычаг — это механическое устройство, служащее для увеличения силы, приложенной к объекту, его скорости или пройденного расстояния.
Как правило, рычаги состоят из жесткого стержня, который может вращаться вокруг точки опоры, называемой точкой опоры.
Рычаг очень старый, считается, что он был изобретен еще в доисторические времена. Действительно, рычажный механизм очень прост в изготовлении, а также очень полезен, поскольку позволяет значительно увеличить силу, действующую на предмет.
Особенности рычага
Учитывая определение рычага, давайте посмотрим, каковы различные части этой простой машины:
- 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) : это сила, приложенная к рычагу для противодействия нагрузке на другой стороне.
- Заряд или сопротивление (R) : это сила, которую необходимо преодолеть.
- Силовое плечо (BP) : это расстояние между силой и точкой опоры.
- Плечо сопротивления (BR) : расстояние между сопротивлением и точкой опоры.
закон рычага
Чтобы рычаг первой степени был сбалансирован, должно выполняться уравнение, согласно которому мощность, умноженная на силовой рычаг, равна сопротивлению, умноженному на плечо сопротивления.
Таким образом , формула закона рычага выглядит следующим образом:
Золото:
-
это сила (или усилие).
-
это оружие власти.
-
сопротивление (или нагрузка).
-
является рукой сопротивления.
типы рычагов
Существует три типа рычагов, основанных на взаимном расположении силы, сопротивления и точки опоры. Поэтому каждый тип рычага поясняется ниже.
премиум-рычаг
Рычаг первой степени , также называемый рычагом первого класса , представляет собой тот рычаг, который имеет груз на каждом из своих концов и который в промежуточном положении является точкой опоры.
Поэтому основной характеристикой рычагов первой степени является то, что они имеют точку опоры (или точку опоры) между усилием (или мощностью) и нагрузкой (или сопротивлением).
Например, коромысло, ножницы, щипцы или плоскогубцы являются основными рычагами. Даже человеческое тело может действовать как рычаг первой степени, когда мы пытаемся поднять вес.
Кроме того, можно проанализировать три различных класса рычагов первой степени:
- Рычаг первой степени с центрированной точкой опоры : точка опоры находится прямо посередине рычага, то есть расстояние от точки опоры до силы такое же, как расстояние от точки опоры для сопротивления.
- Рычаг первой степени с точкой поддержки, близкой к сопротивлению : точка поддержки ближе к сопротивлению, чем к силе. Таким образом, плечо мощности длиннее плеча сопротивления, и, следовательно, мощность меньше сопротивления.
- Рычаг первой степени с точкой опоры, близкой к силе : точка опоры ближе к силе, чем к сопротивлению. Таким образом, плечо сопротивления длиннее плеча мощности, и, следовательно, мощность больше сопротивления.
рычаг второй степени
Рычаг второй степени , также называемый рычагом второго класса , — это тип рычага, в котором нагрузка (или сопротивление) находится между точкой опоры (или опорой) и усилием (или мощностью).
Таким образом, рычаги второй степени имеют точку опоры на одном конце рычага, а на другом конце необходимо приложить вертикальную восходящую силу для подъема груза.
Например, тачки, щелкунчики и открывалки – это рычаги второй степени.
Следовательно, в рычагах второй степени плечо силы всегда больше плеча сопротивления. Поэтому в рычагах второй степени мощность всегда меньше сопротивления.
рычаг третьей степени
Рычаг третьей степени , также известный как рычаг третьего рода , — это рычаг, который прилагает усилие (или мощность) между точкой опоры (или опорой) и нагрузкой (или сопротивлением).
То есть рычаги третьей степени имеют точку опоры на одном конце, сопротивление на другом конце и мощность где-то между двумя концами рычага.
Например, удочки, пинцеты и кусачки для ногтей являются рычагами третьей степени.
Следовательно, поскольку сопротивление всегда будет дальше от точки опоры, чем мощность, в рычагах третьей степени плечо сопротивления всегда больше, чем плечо мощности. Следовательно, реализуемая мощность также превышает сопротивление.
Решаемые упражнения на рычагах
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:
Таким образом, 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 ветвь власти. Итак, для решения задачи 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.