Keseimbangan dalam fizik ialah keadaan sistem, di mana ia berada dalam keadaan rehat relatif terhadap objek sekeliling. Statik ialah kajian keadaan keseimbangan. Salah satu mekanisme, pengetahuan tentang keadaan keseimbangan untuk operasi yang mempunyai kepentingan asas, ialah tuas. Pertimbangkan dalam artikel jenis leverage.
Apakah itu dalam fizik?
Sebelum bercakap tentang jenis tuas (dalam fizik, gred 7 lulus topik ini), mari kita tentukan peranti ini. Tuas ialah mekanisme mudah yang membolehkan anda menukar daya kepada jarak dan sebaliknya. Tuas mempunyai peranti mudah, ia terdiri daripada rasuk (papan, rod), yang mempunyai panjang tertentu, dan satu sokongan. Kedudukan sokongan tidak tetap, jadi ia boleh terletak di tengah-tengah rasuk dan di hujungnya. Kami segera ambil perhatian bahawa kedudukan sokongan secara amnya menentukan jenis tuil.
Yang terakhir ini telah digunakan oleh manusia sejak dahulu lagi. Jadi, diketahui bahawa di Mesopotamia kuno atau di Mesir, dengan bantuannya, mereka menaikkan air dari sungai atau memindahkan batu besar semasapembinaan pelbagai struktur. Aktif menggunakan tuil di Greece purba. Satu-satunya bukti bertulis yang masih wujud mengenai penggunaan mekanisme mudah ini ialah "Kehidupan Selari" Plutarch, di mana ahli falsafah memberikan contoh penggunaan sistem blok dan tuas oleh Archimedes.
Konsep tork
Memahami prinsip pengendalian pelbagai jenis tuas dalam fizik adalah mungkin jika anda mengkaji isu keseimbangan mekanisme yang sedang dipertimbangkan, yang berkait rapat dengan konsep momen daya.
Momen daya ialah nilai yang diperoleh dengan mendarab daya dengan jarak dari titik penggunaannya ke paksi putaran. Jarak ini dipanggil "bahu daya". Mari kita nyatakan F dan d - daya dan bahunya, masing-masing, maka kita dapat:
M=Fd
Momen daya memberikan keupayaan untuk berputar mengelilingi paksi keseluruhan sistem ini. Contoh yang jelas di mana anda boleh memerhatikan momen daya dalam tindakan ialah membuka nat dengan sepana atau membuka pintu dengan pemegang yang jauh dari engsel pintu.
Tork ialah kuantiti vektor. Dalam menyelesaikan masalah, seseorang sering perlu mengambil kira tandanya. Perlu diingat bahawa mana-mana daya yang menyebabkan sistem badan berputar mengikut lawan jam mencipta momen daya dengan tanda +.
Imbangan tuas
Rajah di atas menunjukkan tuil biasa dan daya yang bertindak ke atasnya ditanda. Kemudian dalam artikel itu akan dikatakan bahawa ia adalah -leverage jenis pertama. Di sini, huruf F dan R masing-masing menunjukkan daya luaran dan berat beban tertentu. Anda juga dapat melihat bahawa sokongan diimbangi dari tengah, jadi panjang lengan dF dan dR tidak sama antara satu sama lain.
Dalam statik ditunjukkan bahawa tuil tidak bergerak secara keseluruhan mekanisme, jumlah semua daya yang bertindak ke atasnya mestilah sama dengan sifar. Kami telah mencatat hanya dua daripadanya. Malah, terdapat juga yang ketiga, yang bertentangan dengan kedua-dua ini dan sama dengan jumlah mereka - ini adalah tindak balas sokongan.
Agar tuil tidak membuat pergerakan putaran, adalah perlu bahawa jumlah semua momen daya adalah sama dengan sifar. Bahu daya tindak balas sokongan adalah sifar, jadi ia tidak mencipta momen. Tinggal untuk menulis momen daya F dan R:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Keadaan keseimbangan tuas direkodkan sebagai formula, juga diberikan:
dR/dF=F/R
Kesamaan ini bermakna agar tuil tidak berputar, daya luaran mestilah sebegitu kali lebih besar (kurang) daripada berat beban yang diangkat, berapa kali lengan daya ini kurang (lebih besar) daripada lengan di mana berat bertindak kargo.
Perkataan yang diberikan bermakna bahawa berapa kali kita menang dalam perjalanan dengan bantuan mekanisme yang sedang dipertimbangkan, kita kehilangan jumlah kekuatan yang sama.
Tuas jenis pertama
Ia telah ditunjukkan dalam perenggan sebelumnya. Di sini kita hanya mengatakan bahawa untuk tuil jenis ini, sokongan terletak di antara daya bertindak F dan R. Bergantung pada nisbah panjang lengan, tuil tersebut bolehboleh digunakan untuk mengangkat berat dan untuk memberikan pecutan badan.
Penimbang mekanikal, gunting, penarik paku, lastik ialah contoh tuas jenis pertama.
Dalam kes neraca, kita mempunyai dua lengan yang sama panjang, jadi keseimbangan tuas dicapai hanya apabila daya F dan R adalah sama antara satu sama lain. Fakta ini digunakan untuk menimbang jisim yang tidak diketahui dengan membandingkannya dengan nilai rujukan.
Gunting dan penarik kuku adalah contoh utama untuk mendapatkan kekuatan tetapi kalah dalam perjalanan. Semua orang tahu bahawa lebih dekat dengan paksi gunting sehelai kertas diletakkan, lebih mudah untuk memotongnya. Sebaliknya, jika anda cuba memotong kertas dengan hujung gunting, maka terdapat kebarangkalian tinggi bahawa mereka akan mula "mengunyah"nya. Lebih panjang pemegang gunting atau penarik kuku, lebih mudah untuk melakukan operasi yang sepadan.
Mengenai lastik, ini adalah contoh jelas untuk mendapatkan dengan bantuan tuil dalam perjalanan, dan oleh itu dalam pecutan yang diberikan bahunya kepada peluru.
Tuas jenis kedua
Dalam semua tuas jenis kedua, sokongan terletak berhampiran salah satu hujung rasuk. Susunan ini membawa kepada kehadiran hanya satu bahu pada tuil. Dalam kes ini, berat beban sentiasa terletak di antara sokongan dan daya luaran F. Susunan daya dalam tuil jenis kedua membawa kepada satu-satunya hasil yang berguna: penambahan kekuatan.
Contoh leveraj jenis ini ialah kereta sorong, yang digunakan untuk membawa beban berat, dan pemecah kacang. Dalam kedua-dua kes, kerugian sepanjang perjalanan tidak mempunyai sebarang nilai negatif. Jadi, dalam kes manualkereta sorong, ia hanya penting untuk mengekalkan beban pada berat semasa ia bergerak. Dalam kes ini, daya yang dikenakan adalah beberapa kali kurang daripada berat beban.
Tuas jenis ketiga
Reka bentuk tuil jenis ini dalam banyak cara serupa dengan yang sebelumnya. Sokongan dalam kes ini juga terletak di salah satu hujung rasuk, dan tuil mempunyai satu lengan. Walau bagaimanapun, lokasi kuasa bertindak di dalamnya adalah berbeza sama sekali daripada di tuil jenis kedua. Titik penggunaan daya F adalah antara berat beban dan sokongan.
Penyodok, penghadang, pancing dan pinset ialah contoh menarik bagi jenis leverage ini. Dalam semua kes ini, kami menang dalam perjalanan, tetapi terdapat kehilangan kekuatan yang ketara. Contohnya, untuk menahan beban berat dengan pinset, anda perlu menggunakan daya F yang besar, jadi menggunakan alat ini tidak bermakna memegang objek berat dengannya.
Sebagai kesimpulan, kami perhatikan bahawa semua jenis tuas berfungsi pada prinsip yang sama. Mereka tidak memberi keuntungan dalam kerja mengalihkan barangan, tetapi hanya membenarkan anda mengagihkan semula kerja ini ke arah pelaksanaannya yang lebih mudah.
