Mula noong sinaunang panahon, hinangad ng sangkatauhan sa anumang paraan upang mapadali ang kanilang pisikal na paggawa. Ang mga simpleng mekanismo ay naging isang paraan upang malutas ang problemang ito. Tinatalakay ng artikulong ito ang mga imbensyon gaya ng lever at block, pati na rin ang sistema ng mga lever at block.
Ano ang leverage at kailan ito ginamit?
Marahil lahat ay pamilyar sa simpleng mekanismong ito mula pagkabata. Sa pisika, ang isang pingga ay isang kumbinasyon ng isang sinag (rod, board) at isang suporta. Nagsisilbing pingga para sa pagbubuhat ng mga timbang o para sa bilis ng komunikasyon sa mga katawan. Depende sa posisyon ng suporta sa ilalim ng beam, ang pingga ay maaaring humantong sa isang pakinabang alinman sa puwersa o sa paggalaw ng mga naglo-load. Dapat sabihin na ang lever ay hindi humahantong sa isang pagbawas sa trabaho bilang isang pisikal na dami, pinapayagan ka lamang nitong muling ipamahagi ang pagpapatupad nito sa isang maginhawang paraan.
Matagal nang gumagamit ang tao ng leverage. Kaya, may katibayan na ginamit ito ng mga sinaunang Egyptian sa pagtatayo ng mga pyramids. Ang unang matematikal na paglalarawan ng epekto ng pingga ay nagsimula noong ika-3 siglo BC at kabilang kay Archimedes. Isang modernong paliwanag ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng mekanismong ito na kinasasangkutanang konsepto ng sandali ng puwersa ay lumitaw lamang noong ika-17 siglo, sa panahon ng pagbuo ng mga klasikal na mekanika ni Newton.
Panuntunan ng lever
Paano gumagana ang lever? Ang sagot sa tanong na ito ay nakapaloob sa konsepto ng sandali ng puwersa. Ang huli ay tinatawag na ganoong halaga, na nakukuha bilang resulta ng pagpaparami ng braso ng puwersa sa pamamagitan ng modulus nito, iyon ay:
M=Fd
Ang braso ng puwersa d ay ang distansya mula sa fulcrum hanggang sa punto ng paggamit ng puwersa F.
Kapag ginawa ng isang lever ang trabaho nito, may tatlong magkakaibang pwersa na kumikilos dito:
- panlabas na puwersa na inilapat, halimbawa, ng isang tao;
- ang bigat ng karga na gustong ilipat ng isang tao gamit ang isang pingga;
- reaksyon ng suporta na kumikilos mula sa gilid ng suporta hanggang sa lever beam.
Ang reaksyon ng suporta ay nagbabalanse sa iba pang dalawang puwersa, kaya ang pingga ay hindi umuusad sa kalawakan. Upang hindi rin ito gumanap ng rotational motion, kinakailangan na ang kabuuan ng lahat ng mga sandali ng pwersa ay katumbas ng zero. Ang sandali ng puwersa ay palaging sinusukat na may kaugnayan sa ilang axis. Sa kasong ito, ang axis na ito ay ang fulcrum. Sa pagpili ng axis na ito, ang balikat ng pagkilos ng puwersa ng reaksyon ng suporta ay magiging katumbas ng zero, iyon ay, ang puwersa na ito ay lumilikha ng isang zero na sandali. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng isang tipikal na pingga ng unang uri. Ang mga arrow ay minarkahan ang panlabas na puwersa F at ang bigat ng pagkarga R.
Isulat ang kabuuan ng mga sandali para sa mga puwersang ito, mayroon tayong:
RdR+ (-FdF)=0
Ang pagkakapantay-pantay sa zero ng kabuuan ng mga sandali ay tumitiyak sa kawalan ng pag-ikot ng mga braso ng lever. sandaliKinukuha ang force F na may negatibong senyales dahil ang puwersang ito ay may posibilidad na paikutin ang lever clockwise, habang ang force R ay may posibilidad na gawin itong counterclockwise.
Rewriting this expression in the following forms, we get the equilibrium conditions for the lever:
RdR=FdF;
dR/dF=F/R
Nakuha namin ang nakasulat na pagkakapantay-pantay gamit ang konsepto ng sandali ng puwersa. Noong ika-3 siglo BC. e. Hindi alam ng mga pilosopong Griyego ang tungkol sa pisikal na konseptong ito, gayunpaman, itinatag ni Archimedes ang kabaligtaran na ugnayan sa pagitan ng ratio ng mga puwersang kumikilos sa mga braso ng pingga at ang haba ng mga bisig na ito bilang resulta ng mga eksperimentong obserbasyon.
Ang mga naitala na pagkakapantay-pantay ay nagpapakita na ang pagbaba sa haba ng braso dR ay nakakatulong sa paglitaw ng posibilidad ng pagbubuhat ng malalaking pabigat sa tulong ng isang maliit na puwersa F at a mahabang braso dF R cargo.
Ano ang block sa physics?
Ang Block ay isa pang simpleng mekanismo, na isang bilog na silindro na may uka sa perimeter ng cylindrical na ibabaw. Ang tudling ay nagsisilbing panatag sa lubid o kadena. Ang bloke ay may axis ng pag-ikot. Ang figure ay nagpapakita ng isang halimbawa ng isang bloke na nagpapakita kung paano ito gumagana.
Ang block na ito ay tinatawag na fixed. Hindi ito nagbibigay ng karagdagang lakas, ngunit nagbibigay-daan sa iyong baguhin ang direksyon nito.
Bukod sa nakapirming bloke, mayroong gumagalaw na bloke. Ang movable at fixed block system ay ipinapakita sa ibaba.
Kung ilalapat ang panuntunan ng mga sandali sa sistemang ito, makukuha natinang pagtaas ng lakas ay dalawang beses, ngunit sa parehong oras ay nawawala ang parehong halaga sa daan (sa figure F=60 N).
Ang sistema ng mga lever at block
Tulad ng nabanggit sa mga nakaraang talata, maaaring gamitin ang leverage upang makakuha ng landas o kapangyarihan, habang hinahayaan ka ng block na makakuha ng kapangyarihan at baguhin ang direksyon ng pagkilos nito. Ang mga katangiang ito ng itinuturing na mga simpleng mekanismo ay ginagamit sa mga sistema ng mga lever at bloke. Sa mga system na ito, ang bawat elemento ay kumukuha ng ilang puwersa at inililipat ito sa iba pang mga elemento upang makuha natin ang orihinal na puwersa bilang isang output.
Ang kadalian ng operasyon ng lever at block at ang flexibility ng kanilang structural na paggamit ay ginagawang posible na bumuo ng mga kumplikadong mekanismo mula sa naturang kumbinasyon.
Mga halimbawa ng paggamit ng mga sistema ng mga simpleng mekanismo
Sa katunayan, anumang mga makina na nakapaligid sa atin ay mga sistema ng mga lever at block. Narito ang mga pinakatanyag na halimbawa:
- typewriter;
- piano;
- crane;
- folding scaffolding;
- mga adjustable na kama at mesa;
- isang set ng mga buto, kasukasuan at kalamnan ng tao.
Kung ang input force sa bawat isa sa mga system na ito ay kilala, ang output force ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglalapat ng lever rule sa bawat elemento ng system.
