Άρθρα

Μοχλοί


Φανταστείτε την ακόλουθη κατάσταση: πρέπει να σηκώσετε μια τσάντα γεμάτη παντοπωλεία.

Η συνολική μάζα του σάκκου είναι 120 kg. Λίγοι άνθρωποι επιτυγχάνουν, και συνήθως μόνο εκείνοι που προετοιμάζονται γι 'αυτό. Ωστόσο, σε όλη την ιστορία, οι άνθρωποι έπρεπε συχνά να σηκώσουν πέτρες ή αντικείμενα και δεν είχαν μηχανές για να τους βοηθήσουν.

Για πάνω από 22 αιώνες, ένας άνθρωπος που ονομάστηκε Αρχιμήδης (287 - 212 π.Χ.) βρήκε μια εξαιρετικά απλή μέθοδο για την επίλυση αυτού του προβλήματος: ανακάλυψε το μοχλούς.

Ένας μοχλός δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια άκαμπτη ράβδος που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα υπομόχλιο.

Στα μέσα του 3ου αι. Π.Χ. ο Αρχιμήδης δήλωσε:Δώσε μου ένα μοχλό που θα κινήσει τον κόσμο

Πώς θα μπορούσατε, με τη βοήθεια ενός μοχλού, να σηκώσετε ένα σακί 120 κιλών με την ίδια δύναμη που θα σηκώσατε ένα σάκο ρυζιού 20 κιλών; Με άλλα λόγια, πώς ανυψώνετε μια μάζα έξι φορές το βάρος, κάνοντας την ίδια δύναμη που θα την άρειτε;

Απλή! Μόνο η απόσταση μεταξύ του σημείου της άκαμπτης ράβδου στην οποία εφαρμόζετε τη δύναμη και το υπομόχλιο (από το Ρ έως το Α) είναι έξι φορές μεγαλύτερη από την απόσταση από τη μάζα έως το υπομόχλιο (από A έως R).

Ας το ονομάσουμε:

  • Ανθεκτική δύναμη - είναι η δύναμη που θέλουμε να εξισορροπήσουμε. Στο παραπάνω παράδειγμα, είναι το βάρος της τσάντας παντοπωλείου.
  • Ισχυρή δύναμη - είναι η δύναμη που θα στηρίξει την αντίσταση. Στο παράδειγμα, είναι η δύναμη που κάνουμε.

Τύποι μοχλών

INTER-FIXED:

Αυτό συμβαίνει όταν ο υποκείμενος (Α) είναι μεταξύ της εφαρμογής της ισχυρής δύναμης (Ρ) και της εφαρμογής της ανθεκτικής δύναμης (R).

INTERPONTENT:

Αυτό συμβαίνει όταν η εφαρμογή της ισχυρής δύναμης (Ρ) είναι μεταξύ της εφαρμογής της ανθεκτικής δύναμης (R) και του υπομονιού (A).

ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΥΝ:

Αυτό συμβαίνει όταν η εφαρμογή της ανθεκτικής δύναμης (R) είναι μεταξύ της εφαρμογής της ισχυρής δύναμης (Ρ) και του υπομοχλίου (Α).

Εξίσωση μοχλών

Θα ζητήσουμε μαθηματική βοήθεια για να βρούμε μια έκφραση για την ακόλουθη κατάσταση.

Εξισορροπήστε μια πολύ μεγάλη μάζα κάνοντας μια δύναμη πολύ μικρότερη από το βάρος αυτής της μάζας που θέλουμε να διατηρήσουμε.

Ας το ονομάσουμε:

R: σκληρή αξία δύναμης - τη δύναμη που θέλουμε να ισορροπήσουμε.

P: η αξία της ισχυρής δύναμης - είναι η δύναμη που θα στηρίξει την αντίσταση.

ΒR: βραχίονας αντίστασης - είναι η απόσταση από το κέντρο βάρους του κορμού έως το υπομόχλιο.

ΒP: βραχίονας ισχύος - είναι η απόσταση από το σημείο εφαρμογής δύναμης στο υπομόχλιο.

Το: Fulcrum

Διαπιστώνουμε ότι η ισορροπία θα επιτευχθεί όταν:

Παράδειγμα εφαρμογής

Ας υπολογίσουμε τη δύναμη που πρέπει να κάνει ο δολοφόνος για να μεταφέρει 80 κιλά γης με τη βοήθεια ενός καροτσιού μήκους 1,80 μέτρων. Γνωρίζοντας ότι η απόσταση μεταξύ του κέντρου βάρους του όγκου εδάφους και του κέντρου του τροχού είναι 90 cm.

Πρώτα ας δούμε τι είδους μοχλό έχουμε.

Δεδομένου ότι αυτό που βρίσκεται στη μέση του καροτσιού είναι το έδαφος, δηλαδή η αντίσταση, ο μοχλός είναι διασταυρούμενος.

Έχουμε:

βραχίονας αντοχής = 90 cm = 0,9 m

βραχίονας ισχύος = 1,80 μ

αντίσταση = 80 kgf.

Επομένως

Η φυσική ερμηνεία αυτού του υπολογισμού είναι η εξής: ο τοίχος πρέπει να εξαναγκάζει το μισό βάρος της γης για να σηκώσει το φορείο και να φέρει το φορτίο.

VΓνωρίσατε τη μεγάλη χρησιμότητα μιας τόσο απλής μηχανής;