Fizikte denge, sistemin çevresindeki nesnelere göre göreceli olarak durgun olduğu bir durumdur. Statik, denge koşullarının incelenmesidir. Çalışması için temel öneme sahip denge koşullarının bilgisi olan mekanizmalardan biri kaldıraçtır. Makalede ne tür kaldıraç olduğunu düşünün.
Fizikte nedir?
Kaldıraç türlerinden bahsetmeden önce (fizikte 7. sınıf bu konuyu geçer), bu cihazı tanımlayalım. Kol, kuvveti mesafeye veya tam tersi şekilde dönüştürmenize izin veren basit bir mekanizmadır. Kolun basit bir cihazı vardır, belirli bir uzunluğa sahip bir kiriş (tahta, çubuk) ve bir destekten oluşur. Desteğin konumu sabit değildir, bu nedenle hem kirişin ortasına hem de sonuna yerleştirilebilir. Desteğin konumunun genellikle kaldıraç tipini belirlediğini hemen not ediyoruz.
İkincisi çok eski zamanlardan beri insan tarafından kullanılmaktadır. Bu yüzden eski Mezopotamya'da veya Mısır'da onun yardımıyla nehirlerden su yükselttikleri veya sırasında büyük taşları taşıdıkları bilinmektedir.çeşitli yapıların inşaatı. Eski Yunanistan'da kolu aktif olarak kullandı. Bu basit mekanizmanın kullanımına dair günümüze ulaşan tek yazılı kanıt, filozofun Arşimet tarafından blok ve kaldıraç sisteminin kullanımına bir örnek verdiği Plutarch'ın "Paralel Yaşamlar"ıdır.
Tork kavramı
Kuvvet momenti kavramıyla yakından ilgili olan, incelenen mekanizmanın dengesi konusunu incelerseniz, fizikte farklı türdeki kaldıraçların çalışma prensibini anlamak mümkündür.
Kuvvet momenti, kuvvetin uygulandığı noktadan dönme eksenine olan uzaklığı ile çarpılmasıyla elde edilen değerdir. Bu mesafeye "kuvvetin omzu" denir. F ve d'yi gösterelim - sırasıyla kuvvet ve omuz, o zaman şunu elde ederiz:
M=Fd
Kuvvet momenti, tüm sistemin bu ekseni etrafında dönme yeteneği sağlar. Kuvvet anını gözlemleyebileceğiniz canlı örnekler, bir somunu anahtarla sökmek veya kapı menteşelerinden uzakta bir kapı koluyla açmaktır.
Tork bir vektör miktarıdır. Sorunları çözerken, genellikle işaretini dikkate almak gerekir. Vücut sisteminin saat yönünün tersine dönmesine neden olan herhangi bir kuvvetin + işaretiyle bir kuvvet momenti oluşturduğu unutulmamalıdır.
Kol dengesi
Yukarıdaki şekil tipik bir kolu göstermektedir ve ona etki eden kuvvetler işaretlenmiştir. Makalede daha sonra söylenecek ki -birinci türden kaldıraç. Burada F ve R harfleri sırasıyla bir dış kuvveti ve yükün belirli bir ağırlığını belirtir. Desteğin merkezden kaymış olduğunu da görebilirsiniz, bu nedenle dF ve dR kollarının uzunlukları birbirine eşit değildir.
Statikte, kaldıracın bütün bir mekanizma olarak hareket etmediği, üzerine etki eden tüm kuvvetlerin toplamının sıfıra eşit olması gerektiği gösterilmiştir. Biz bunlardan sadece ikisini not ettik. Aslında, bu ikisinin zıttı ve toplamlarına eşit olan üçüncü bir tane daha var - bu destek tepkisidir.
Kolun dönme hareketi yapmaması için tüm kuvvetlerin momentlerinin toplamının sıfıra eşit olması gerekir. Desteğin tepki kuvvetinin omzu sıfırdır, bu nedenle bir an oluşturmaz. Geriye F ve R kuvvetlerinin momentlerini yazmak kalıyor:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Kayıtlı kaldıraç denge koşulu, formül olarak da verilmiştir:
dR/dF=F/R
Bu eşitlik, kaldıracın dönmemesi için dış kuvvetin kaldırılan yükün ağırlığından kat kat daha fazla (daha az) olması gerektiği, bu kuvvetin kolunun kaç kat daha az olduğu anlamına gelir (ağırlığın yüke etki ettiği koldan daha büyük).
Verilen ifade, söz konusu mekanizmanın yardımıyla yolda kaç kez kazandığımızı, aynı miktarda güç kaybettiğimizi ifade eder.
İlk türden kaldıraç
Önceki paragrafta gösterilmişti. Burada sadece bu tür bir kaldıraç için desteğin F ve R etkili kuvvetleri arasında bulunduğunu söylüyoruz. Kolların uzunluklarının oranına bağlı olarak, böyle bir kolhem ağırlık kaldırmak hem de vücuda ivme kazandırmak için kullanılabilir.
Mekanik terazi, makas, çivi çakma aleti, mancınık birinci tür kaldıraçlara örnektir.
Bir denge durumunda, aynı uzunlukta iki kola sahibiz, bu nedenle kolun dengesi yalnızca F ve R kuvvetleri birbirine eşit olduğunda elde edilir. Bu gerçek, kütlesi bilinmeyen cisimleri bir referans değeriyle karşılaştırarak tartmak için kullanılır.
Makas ve tırnak makası, güç kazanmanın ancak yol boyunca kaybetmenin başlıca örnekleridir. Herkes, bir kağıt yaprağının makasın eksenine ne kadar yakın olursa, kesmenin o kadar kolay olduğunu bilir. Aksine, kağıdı makasın uçlarıyla kesmeye çalışırsanız, "çiğnemeye" başlamaları olasılığı yüksektir. Makas veya çivi çektirmenin sapı ne kadar uzun olursa, ilgili işlemi yapmak o kadar kolay olur.
Mancınığa gelince, bu, yolda bir kaldıraç yardımıyla ve dolayısıyla omzunun mermiye verdiği ivmede kazanmanın canlı bir örneğidir.
İkinci türden kaldıraç
İkinci türün tüm kollarında, destek kirişin uçlarından birinin yakınında bulunur. Bu düzenleme, manivelada sadece bir omzun varlığına yol açar. Bu durumda, yükün ağırlığı her zaman destek ile dış kuvvet F arasında yer alır. İkinci tür kaldıraçtaki kuvvetlerin düzenlenmesi tek yararlı sonuca yol açar: güç kazanımı.
Ağır yükleri taşımak için kullanılan el arabası ve fındıkkıran bu tür kaldıraçlara örnektir. Her iki durumda da yoldaki kaybın herhangi bir negatif değeri yoktur. Yani, manuel durumdael arabalarında, yükü hareket halindeyken ağırlıkta tutmak önemlidir. Bu durumda uygulanan kuvvet, yükün ağırlığından birkaç kat daha azdır.
Üçüncü türden kaldıraç
Bu tür bir kolun tasarımı birçok yönden öncekine benzer. Bu durumda destek, kirişin uçlarından birinde de bulunur ve kolun tek bir kolu vardır. Bununla birlikte, içindeki hareket eden kuvvetlerin konumu, ikinci türden bir kaldıraçtan tamamen farklıdır. F kuvvetinin uygulama noktası, yükün ağırlığı ile destek arasındadır.
Kürek, bariyer, olta ve cımbız bu tür kaldıraçların çarpıcı örnekleridir. Bütün bu durumlarda, yolda kazanıyoruz, ancak önemli bir güç kaybı var. Örneğin, ağır bir yükü cımbızla tutmak için büyük bir F kuvveti uygulamanız gerekir, bu nedenle bu aracı kullanmak onunla ağır nesneleri tutmak anlamına gelmez.
Sonuç olarak, tüm kaldıraç türlerinin aynı prensipte çalıştığını not ediyoruz. Mal taşıma işinde bir kazanç sağlamazlar, sadece bu işi daha uygun uygulama yönünde yeniden dağıtmanıza izin verirler.
