Перейти к содержимому
Блог сайта Физя.рф
Блог сайта Физя.рф

Урок 51. Золотое правило механики

 

Перед вами гидравлическая машина.

 

 

Она состоит из 2-х сообщающихся сосудов с разными площадями поперечного сечения. Внутри располагается жидкость и по поршню в каждом цилиндре.

При перемещении малого поршня на расстояние h1, большой поршень перемещается на расстояние h2. Для перемещения, к малому поршню прикладывается сила F1, а большой поршень действует на прессуемое или поднимаемое тело с силой F2.

Было установлено, что во сколько раз сила F2 больше, чем сила F1, во столько раз расстояние h1 больше расстояния h2. Получается во сколько раз выигрыш в силе, во столько же раз получается проигрыш в расстоянии, на которое перемещается поршень.

Эта закономерность имеет общий характер. Она применима и к любым вариантам рычага.

Перед вами рычаг.

 

 

Отметим силы и плечи. Повернём его вокруг точки опоры. Отметим новые положения сил и плеч.

Отметим расстояния, пройденные точками приложения сил. Точка, к которой приложена сила F1 прошла расстояние S1. А точка, к которой приложена сила F2 прошла расстояние S2.

Во сколько раз l2 меньше, чем l1, во столько же раз S2 меньше, чем S1.

Получается такое соотношение: l2/l1 = S2/S1.

Запишем условия равновесия рычага: F1/F2 = l2/l1.

Исходя из первого отношения, заменим l2/l1 на S2/S1.

Получится F1/F2 = S2/S1.

F1/F2 показывает во сколько раз сила F1 меньше силы F2. А S2/S1 показывает во сколько раз расстояние S2 меньше расстояния S1.

То есть первое — это выигрыш в силе, а второе — это проигрыш в расстоянии.

Это математическое выражение золотого правила механики:

 

А формулируется оно следующим образом. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.

 

 

 

Воспользовавшись правилом пропорции, получим следующее равенство: F1·S1 = F2·S2.

В реальной ситуации, с правой стороны расположен груз, который действует на рычаг с силой F2. Для его равномерного поднятия, к нему должна быть приложена сила F, равная по модулю F2, но направленная в противоположную сторону.

Исходя из определения механической работы, левый член уравнения является работой силы F1, а правый — работой силы F.

Отсюда получается такая формула: А1 = А2.

Это также является золотым правилом механики, но выраженным через работу. Формулируется оно следующим образом. Работа по приведению простого механизма в действие, равна работе, совершаемой этим механизмом.

Золотое правило механики подразумевает отсутствие сил трения и невесомость деталей механизма. Так как в реальном мире присутствуют как силы трения, так и вес деталей, то прикладываемая работа оказывается больше работы, совершаемой механизмом.

Касаемо выигрыша в силе, он оказывается меньше, чем проигрыш в расстоянии.

В связи с этим справедлива более строгая формулировка золотого правила механики. Выигрыш в силе, при использовании простых механизмов, не превышает проигрыш в расстоянии.

 

 

  • I. Введение в физику
    • Урок 1 . Физика – наука о природе
    • Урок 2. Научные методы изучения природы
    • Урок 3. Физические величины и единицы их измерения
    • Урок 4. Измерение физических величин. Цена деления шкалы измерительного прибора. Нониус
    • Урок 5. Вычисление и измерение площади фигур
    • Урок 6. Вычисление и измерение объемов тел
    • Урок 7. Точность измерений
    • Урок 8. Преобразование единиц измерения физических величин
    • Урок 9. Мега-, макро- и микромир
  • II. Строение вещества
    • Урок 10. Атомы и молекулы
    • Урок 11. Броуновское движение. Диффузия
    • Урок 12. Взаимодействие молекул. Смачивание и несмачивание
    • Урок 13. Агрегатные состояния вещества
  • III. Взаимодействие тел
    • Урок 14. Механическое движение. Скорость
    • Урок 15. Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения
    • Урок 16. Координаты тела. График движения. График скорости
    • Урок 17. Инерция. Взаимодействие тел. Инертность
    • Урок 18. Масса тела. Единицы массы
    • Урок 19. Измерение массы тела на весах
    • Урок 20. Плотность. Единицы плотности
    • Урок 21. Сила. Единицы силы. Изображение сил
    • Урок 22. Сила тяжести
    • Урок 23. Сила упругости. Закон Гука
    • Урок 24. Измерение сил. Динамометр
    • Урок 25. Вес тела
    • Урок 26. Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая
    • Урок 27. Сила трения. Коэффициент трения
    • Урок 28. Трение качения. Трение в жидкостях и газах
  • IV. Давление
    • Урок 29. Давление. Единицы давления
    • Урок 30. Методы увеличения и уменьшения давления
    • Урок 31. Давление газа
    • Урок 32. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля
    • Урок 33. Давление в жидкости и газе
    • Урок 34. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда
    • Урок 35. Сообщающиеся сосуды
    • Урок 36. Атмосферное давление
    • Урок 37. Барометр-анероид
    • Урок 38. Атмосферное давление на разных высотах
    • Урок 39. Манометры
    • Урок 40. Жидкостный поршневой насос
    • Урок 41. Гидравлический пресс
    • Урок 42. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Закон Архимеда
    • Урок 43. Плавание тел
    • Урок 44. Плавание судов
    • Урок 45. Воздухоплавание
  • V. Работа. Мощность. Энергия
    • Урок 46. Механическая работа
    • Урок 47. Мощность
    • Урок 48. Простые механизмы. Рычаг
    • Урок 49. Момент силы
    • Урок 50. Блоки
    • Урок 51. Золотое правило механики
    • Урок 52. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма
    • Урок 53. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращения энергии
© 2025 Блог сайта Физя.рф