Temat: Kiedy siły powodują obrót ciała? Dzięki maszynom prostym

Temat: Kiedy siły powodują obrót ciała?
Dzięki maszynom prostym możemy wykonać taką samą pracę co bez nich, jednak na ciało możemy działać z
mniejszą siłą.
Maszyny proste objaśnia jeden wzór:
Niektórzy nazywają to złotą zasadą mechaniki: można n-krotnie zmniejszać siłę, ale trzeba w tym celu n-krotnie
wydłużyć drogę. Innymi słowy: trzeba n-krotnie zwiększyć przesunięcie lub ramię działania siły (czyli r).
Dźwignia dwustronną
Dźwignia dwustronna jest w równowadze gdy:
Iloczyn długości jednego ramienia i wartości siły działającej na to ramię jest równy iloczynowi długości
drugiego ramienia i wartości siły działającej na to ramię:
Dźwignia jednostronną
Dźwignia jednostronna, podobnie jak i dwustronna posiada dwa ramiona. Z tą jednak różnicą, że oba one
znajdują się po tej samej stronie osi obrotu dźwigni (z racji tego, że punktu podparcia znajduje się na jednym z
końców dźwigni) i co więcej ramiona te po części nakładają się na siebie.
Kołowrót
Zasada działania kołowrotu jest praktycznie identyczna z zasadą działania dźwigni. Różnica polega na tym, że
korzystając z kołowrotu, można podnosić i przesuwać przedmioty na znaczne odległości. Poza tym kołowrót jest
mechanizmem bardziej skomplikowanym od dźwigni, gdyż składa się z takich elementów, jak korba, wał, czy
linka.
Kołowrót pod względem działania, może w pewnych momentach przypominać mechanizm działania dźwigni
jednostronnej, a w innych dwustronnej.
Urządzenie to znalazło zastosowanie w studniach, z których wyciąga się wodę za pomocą kołowrotu
studziennego.
Wzór :
Równia pochyła
Równia pochyła to najczęściej deska położona pod pewnym kątem do poziomu. Dzięki zastosowaniu równi
pochyłej, możliwe staje się wyniesienie ciała obdarzonego ciężarem na znaczną wysokość, przy stosunkowo
niewielkiej sile działającej na to ciało (mniejszej od jego ciężaru). Dzięki temu, że powierzchnia równi jest
nachylona pod pewnym kątem do poziomu, siła ciężkości działająca na ciało rozkłada się na dwie składowe.
Aby przesunąć ciało w górę równi musimy zastosować tylko siłę przewyższającą jedną z tych składowych.
Chociaż droga w tym wypadku jest większa, niż gdyby to ciało bezpośrednio podnieść do góry, to siła do
potrzebna na wyniesienie ciała na tą wysokość jest znacznie mniejsza.
Wartość siły utrzymującej ciało w równowadze na równi pochyłej jest tyle razy mniejsza od wartości jego
ciężaru, ile razy wysokość równi jest mniejsza od jej długości.
Blok nieruchomy
Cechą charakterystyczną bloku nieruchomego jest to, że siła przyłożona do wolnego końca liny jest co do
wartości równa sile, jaką należałoby przyłożyć w przypadku podnoszenia ciężaru bez użycia urządzenia
(dźwigni, bloku). Pozornie wydaje się więc, że użycie bloku nie ma dużego sensu. Dowiedziono jednak, że
zastosowanie bloku nieruchomego ułatwia wykonanie pracy nad ciałem ciężkim. O wiele prościej jest użyć
dźwigni, celem uniesienia ciężaru, ciągnąć jedynie linę pionowo w dół, niż unieść ciężar ciągnąc go pionowo ku
górze.
Przy korzystaniu z bloku nieruchomego nie zmienia się wartość siły - zmienia się jej kierunek działania.
Blok nieruchomy jest w równowadze gdy: F1=F2
Blok ruchomy
Wartość siły, jaką należy przyłożyć, stosując blok ruchomy, jest dwa razy mniejsza niż podnoszony ciężar.
Blok ruchomy jest w równowadze gdy: F1=2F2