Matagal nang gumagamit ang sangkatauhan ng mga simpleng makina at mekanismo upang gawing mas madali at mas simple ang pisikal na paggawa. Ang isa sa mga mekanismong ito ay ang pingga. Ano ang lever sa physics, anong formula ang naglalarawan sa balanse nito, at anong mga uri ng lever - lahat ng mga tanong na ito ay ibinunyag sa artikulo.
Konsepto
Ang lever sa physics ay isang mekanismo na binubuo ng isang beam o board at isang suporta. Karaniwang hinahati ng suporta ang sinag sa dalawang hindi pantay na bahagi, na tinatawag na mga lever arm. Ang huli ay maaaring magsagawa ng rotational na paggalaw sa paligid ng fulcrum.
Bilang isang simpleng mekanismo, ang lever ay idinisenyo upang magsagawa ng pisikal na trabaho na may pakinabang alinman sa kapangyarihan o sa transit. Ang inilapat na puwersa ay kumikilos sa mga braso ng pingga sa panahon ng operasyon nito. Isa na rito ang kapangyarihan ng paglaban. Ito ay nilikha ng bigat ng kargada na kailangang ilipat (buhatin). Ang pangalawang puwersa ay ilang panlabas na puwersa, na sa karamihan ng mga kaso ay inilalapat sa braso ng lever sa tulong ng mga kamay ng tao.
Ang larawan sa itaas ay nagpapakita ng karaniwang pingga na maydalawang balikat. Mamaya sa artikulo ay ipapaliwanag kung bakit ito tumutukoy sa leverage ng pangalawang uri.
Ang panuntunan ng lever ay ganito:
PuwersaSapilitang braso=Mag-loadMag-load ng braso
Sandali ng puwersa
Gumawa tayo ng ilang digression mula sa tema ng lever sa physics at isaalang-alang ang isang mahalagang pisikal na dami para maunawaan ang operasyon nito. Ito ay tungkol sa sandali ng puwersa. Ito ang produkto ng puwersa at ang haba ng braso ng paggamit nito, na nakasulat sa matematika tulad ng sumusunod:
M=Fd
Mahalagang huwag malito, ang braso ng puwersa d at ang braso ng pingga, sa pangkalahatan, ito ay magkaibang mga konsepto.
Ang sandali ng puwersa ay nagpapakita ng kakayahan ng huli na gumawa ng turn sa system. Kaya, alam ng maraming tao na mas madaling buksan ang pinto sa pamamagitan ng hawakan kaysa itulak ito malapit sa mga bisagra, o mas madaling tanggalin ang nut sa bolt gamit ang isang mahabang wrench kaysa sa isang maikli.
Moment of force ay isang vector. Upang maunawaan ang pagpapatakbo ng isang simpleng mekanismo ng pingga sa pisika, sapat na malaman na ang sandali ay itinuturing na positibo kung ang puwersa ay may posibilidad na paikutin ang braso ng lever nang pakaliwa. Kung ito ay may posibilidad na lumiko sa direksyon ng clockwise na direksyon, kung gayon ang sandali ay dapat kunin gamit ang isang minus sign.
Lever balance sa physics
Para mas madaling maunawaan sa ilalim ng kung anong kundisyon ang magiging balanse ng lever, isaalang-alang ang sumusunod na figure.
Dalawang puwersa ang ipinapakita dito: isang load R at isang panlabas na puwersa F na inilapat upang mapagtagumpayan itoload. Ang mga braso ng mga puwersang ito ay katumbas ng dR at dF, ayon sa pagkakabanggit. Sa katunayan, mayroong isa pang puwersa - ang reaksyon ng suporta, na kumikilos nang patayo pataas sa punto ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng sinag at ang suporta ng pingga. Dahil ang balikat ng puwersang ito ay katumbas ng zero, hindi na ito isasaalang-alang pa kapag tinutukoy ang kondisyon ng equilibrium.
Ayon sa statics, imposible ang pag-ikot ng system kung ang kabuuan ng mga sandali ng mga panlabas na puwersa ay katumbas ng zero. Isulat natin ang kabuuan ng mga sandaling ito, na isinasaalang-alang ang kanilang palatandaan:
RdR- FdF=0.
Ang nakasulat na pagkakapantay-pantay ay sumasalamin sa sapat na kondisyon ng equilibrium para sa pingga. Kung hindi dalawang puwersa ang kumikilos sa pingga, ngunit higit pa, kung gayon ang kundisyong ito ay mananatili pa rin. Sa halip na ang kabuuan ng dalawang sandali ng pwersa, kakailanganing hanapin ang kabuuan ng lahat ng mga sandali ng kumikilos na pwersa at ipantay ang mga ito sa zero.
Malakas ang panalo at on the way
Ang expression para sa mga sandali ng lever forces sa physics, na isinulat sa nakaraang talata, ay muling isusulat sa sumusunod na anyo:
RdR=FdF
Mula sa formula sa itaas ay sumusunod:
dR / dF=F / R.
Sinasabi ng pagkakapantay-pantay na ito na upang mapanatili ang balanse, kinakailangan na ang puwersa F ay mas maraming beses na mas malaki kaysa sa bigat ng kargada R, kung gaano karaming beses ang braso nito dF mas mababa sa braso d R. Dahil ang mas malaking braso sa proseso ng paggalaw ng lever ay naglalakbay sa mas mahabang landas kaysa sa mas maliit na braso, nagkakaroon tayo ng pagkakataong gawin ang parehong gawain gamit ang lever sa dalawang paraan:
- ilapat ang higit pang puwersa F at ilipat ang balikat samaikling distansya;
- lagyan ng maliit na puwersa F at igalaw ang balikat nang malayuan.
Sa unang kaso, ang isa ay nagsasalita ng isang pakinabang sa daan sa proseso ng paglipat ng load R, sa pangalawang kaso, ang isa ay nakakakuha ng pagtaas sa lakas, dahil F < R.
Saan ginagamit ang leverage at ano ang mga ito?
Depende sa punto ng paggamit ng mga puwersa ng lever sa physics at sa posisyon ng suporta, ang pinakasimpleng mekanismo ay maaaring may tatlong uri:
- Ito ay isang dalawang-braso na lever, kung saan ang posisyon ng suporta ay pantay na tinanggal mula sa magkabilang dulo ng beam. Depende sa ratio ng mga haba ng mga armas, ang ganitong uri ng pingga ay nagpapahintulot sa iyo na manalo pareho sa paraan at sa lakas. Kabilang sa mga halimbawa ng paggamit nito ang kaliskis, pliers, gunting, nail puller, baby swing.
- Ang lever ng pangalawang uri ay single-arm, ibig sabihin, ang suporta ay matatagpuan malapit sa isa sa mga dulo nito. Sa kasong ito, ang panlabas na puwersa ay inilalapat sa kabilang dulo ng sinag, at ang puwersa ng pagkarga ay kumikilos sa pagitan ng suporta at panlabas na puwersa, na nagpapahintulot sa iyo na manalo sa mismong puwersang ito. Ang kartilya o nutcracker ay mga pangunahing halimbawa ng ganitong uri ng pagkilos.
- Ang ikatlong uri ng mekanismo ay kinakatawan ng mga halimbawa tulad ng pamingwit o sipit. Ang pingga na ito ay isa ring braso, ngunit ang panlabas na inilapat na puwersa ay mas malapit na sa suporta kaysa sa punto ng paglalagay ng pagkarga. Ang disenyo ng isang simpleng mekanismo ay nagbibigay-daan sa iyo upang manalo sa kalsada, ngunit matalo sa lakas. Kaya naman mahirap hawakan ang isang maliit na isda sa bigat sa dulo ng isang pamingwit o isang mabigat na bagay na may sipit.
Upang ulitin, pinapayagan lang ng isang lever sa physicsgawin itong maginhawa upang gawin ito o ang gawaing iyon ng paglipat ng mga kalakal, ngunit hindi ka pinapayagang manalo sa gawaing ito.
