Maszyny proste

Maszyny proste Od najdawniejszych czasów ludzie konstruowali urządzenia zwane maszynami prostymi, które ułatwiały im wykonywanie pracy. Maszyny proste - są to urządzenia, które pozwalają na użycie niewielkiej siły przy podnoszeniu, przesuwaniu. Istotą ich działania jest zamiana pracy siły działającej na pewnej drodze na pracę mniejszej siły na odpowiednio dłuższej drodze.

Dźwignia dwustronna To belka lub pręt zawieszony lub podparty, na który po obu stronach osi obrotu działaj co najmniej jedna siła o zgodnych zwrotach. Schemat: , - ramiona dźwigni

Warunek równowagi sił na dźwignię dwustronną Aby dźwignia była w równowadze, siły przyłożone po obu stronach jej ramion muszą być odwrotnie proporcjonalne do długości ramion:

Przykłady dźwigni dwustronnej Nożyce Kombinerki Obcęgi Żuraw do czerpania wody ze studnii

Odmiana dźwigni dwustronnej jest blok, zwany też krążkiem. Wyróżniamy dwa rodzaje krążków: Krążki stałe: krążki ruchome: Krążek stały jest przykładem dźwigni dwustronnej równoramiennej, w której r1=r2. Z tego powodu nie zmienia on wartości siły F, a jedynie jej kierunek. Warunek równowagi: Krążek ruchomy: Krążek, na którym zawieszone jest ciało podnoszone to krążek ruchomy. Ciężar podnoszonego ciała rozkłada się na dwie równe i równoległe siły, z których jedna jest siłą czynną.          

Dźwignia jednostronna To belka lub pręt podparty lub zawieszony, na którym po tej samej stronie osi obrotu działają co najmniej dwie siły o przeciwnych zwrotach.

Warunek równowagi dla dźwigni jednostronnej: Dla dźwigni jednostronnej warunek równowagi (prawo równowagi) jest takie samo jak dla dźwigni dwustronnej, czyli:

Przykład dźwigni jednostronnej Dziadek do orzechów taczki

Kołowrót Jednym z rodzajów maszyn prostych wykorzystywanych w życiu codziennym jest kołowrót, którego schemat jest przedstawiony poniżej: Warunek równowagi kołowrotu (taki sam jak przy powyższych maszynach prostych)

Przykłady kołowrotów Kierownica w samochodzie Klamki w drzwiach Pedał w rowerze Kurki przy zlewozmywaku Kołowrót wykorzystywany do transportu wody ze studni

Równia pochyła W wielu przypadkach zamiast podnosić przedmiot na znaczną wysokość, wtacza się go lub wciąga po równi pochyłej. Równia pochyła jest to ciało sztywne, którego jedna powierzchnia stanowi płaszczyznę ustawioną pod pewnym kątem do kierunku działania siły (rys. poniżej). l h I – długość równi pochyłej h – wysokość równi pochyłej

Warunek równowagi dla równi pochyłej Wartość siły F utrzymującej ciało w równowadze na równi jest tyle razy mniejsza od wartości jego ciężaru G, ile razy wysokość równi h jest mniejsza od długości równi l.

Przykłady równi pochyłej: Schody Podjazdy Skocznie narciarskie Jej odmianą są również kliny używane jako: siekiery, noże, igły , gwoździe.

Zadania

Jacek za pomocą dźwigni dwustronnej chce podnieść paczkę o ciężarze 1200N. Ramię r1=2m, a ramię r2=0,5m. Jaka siła jest potrzebna do zrównoważenia dźwigni? Dane: Szukane: Rozwiązanie: Wykorzystujemy warunek równowagi równi: Odp.: Siła 300N jest potrzebna do zrównoważenia siły.

Jaką siłą musi działać Basia na ramię kołowrotu, aby wyciągnąć ze studni wiadro z wodą o ciężarze F2=150N. Ramię kołowrotu ma długość r1=60cm, a promień wału na który nawija się lina r2=15cm. Dane: Szukane: Rozwiązanie: Odp.: Basia musi działać siłą 37,5N.

Jaką najmniejszą siłą musi działać Łukasz na beczkę o ciężarze 500N, aby wtoczyć ją po pochylni o długości 2m na przyczepę o wysokości 1m? Porównaj pracę wykonaną tym sposobem z pracą, jaką trzeba by wykonać bez użycia równi pochyłej. Dane: Rozwiązanie: Wykorzystując zależność otrzymamy: Szukane: Odp.: Łukasz musi działać siłą 250N. W tym przypadku zyskujemy na sile, ale nie zyskujemy na pracy W1=W2

STOSUJĄC MASZYNY PROSTE, ZYSKUJEMY NA SILE, ALE NIE ZYSKUJEMY NA PRACY!!!