Простые машины

Рычаг

Перекладина, которая вращается вокруг оси, представляет собой элементарное механическое устройство — рычаг. Архимед первым исследовал действие рычага с научной точки зрения и установил, что длина плеча рычага обратно пропорциональна силе, действующей на рычаг.

Рычаг

Если мы приложим малую силу к длинному плечу рычага, то это действие аналогично приложению большей силы к короткому плечу рычага.

Закон рычага гласит: рычаг находится в равновесии, если по обе стороны от оси вращения произведение длины рычага и силы одинаково.

Правило рычага

Наклонная плоскость

Если мы хотим поднять тяжелый ящик на какую-то высоту h, то это можно проделать различными способами.

Поднимая ящик вертикально вверх, надо приложить силу F, равную силе гравитации Fg.

Если мы будем тащить ящик по наклонной плоскости, то этот процесс окажется более легким, чем непосредственное поднятие. В данном случае сила тяги прикладывается параллельно наклонной плоскости.

В случае с наклонной плоскостью ящик проделает более длинный путь s, чем при непосредственном поднятии, но зато появится возможность сэкономить силу. Чем больше s, тем меньшую силу F нужно приложить.

Использование наклонной плоскости для уменьшения силы

Блоки

Если надо поднять очень тяжелые предметы, то можно использовать блок. Но закрепленный блок отнюдь не экономит силу, а распределяет ее. Значение высоты подъема h равно длине подъема s, следовательно приложенная сила равна силе тяжести.

Распределение силы

Если использовать комбинацию из различных блоков, то силу тяги можно уменьшить, так как сила тяжести распределится на все имеющиеся тросы и крепления подъемника. Это устройство называется полиспаст.

Рассмотрим следующий пример. Длина s намного, предположим в два раза, больше высоты h. В таком случае сила тяжести разделится на две силы, по одной на каждую из веревок блока. Отсюда следует, что сила тяги равна силе тяжести, деленной на количество креплений.

Полипласт

В этом примере сила тяги равна лишь одной четвертой силы тяжести, так как в подъеме участвуют уже четыре троса. Но обратим внимание на то, что здесь длина s в четыре раза больше высоты h.

Уменьшение силы тяги за счет увеличения длины

Физика: