Question

Сделать реферат по рычагам в быту, в природе и в технике с уравнением. И примерами. Помогите пожалуйста Заранее спасибо ​

Answer 1

Рыча́г — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точки опоры.

Рычаг относится к простейшим механизмам. Представляет собой жёсткую балку, имеющую возможность вращаться вокруг точки опоры (подвеса). Части балки от точки опоры до точки приложения сил, называют плечами рычага. Относительно точки опоры, места приложения сил могут быть по разные стороны (рычаг I рода) или с одной стороны (рычаг II рода)[1].

Рычаг используется для создания большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Частными случаями рычага являются также два других простейших механизма: Дифференциальный ворот и Блок.

Принцип работы рычага является прямым следствием закона сохранения энергии. Чтобы переместить рычаг на расстояние {\displaystyle \Delta h_{1}} сила, действующая со стороны груза, должна совершить работу равную:

{\displaystyle \ A_{1}=F_{1}\Delta h_{1}}.

Если посмотреть с другой стороны, сила, приложенная с другой стороны, должна совершать работу

{\displaystyle \ A_{2}=F_{2}\Delta h_{2}},

где {\displaystyle \Delta h_{2}} — это перемещение конца рычага, к которому приложена сила {\displaystyle F_{2}}. Чтобы выполнялся закон сохранения энергии для замкнутой системы, работа действующей и противодействующей сил должны быть равны, то есть:

{\displaystyle \ A_{1}=A_{2}},{\displaystyle \ F_{1}\Delta h_{1}=F_{2}\Delta h_{2}}.

По определению подобия треугольников, отношение перемещений двух концов рычага будет равно отношению его плеч:

{\displaystyle {\frac {\Delta h_{1}}{\Delta h_{2}}}={\frac {D_{1}}{D_{2}}}}, следовательно{\displaystyle \ F_{1}D_{1}=F_{2}D_{2}}.

Учитывая, что произведение силы и расстояния от точки опоры до линии действия силы является модулем момента силы, можно сформулировать принцип равновесия для рычага. Рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил (с учётом знака), приложенных к нему, равна нулю. (Точнее, если векторная сумма моментов сил, приложенных к нему, равна нулю.)

Для рычагов, как и для других механизмов, вводят характеристику, показывающую механический эффект, который можно получить за счёт рычага. Такой характеристикой является передаточное отношение, оно показывает, как соотносятся нагрузка и приложенная сила:

{\displaystyle i={\frac {F_{1}}{F_{2}}}={\frac {D_{2}}{D_{1}}}}.

Нужно отметить, что как и у любого механизма, у рычага полезная работа меньше полной. Например, у большинства рычагов коэффициент полезного действия (КПД) равен ~ 80 %. Остальные 20 процентов работы расходуются на преодоление силы трения шарнира (подшипника), воздуха и т. п.

Составной рычаг представляет собой систему из двух и более простых рычагов, соединённых таким образом, что выходное усилие одного рычага является входным для следующего. Например, для системы из двух последовательно связанных рычагов, если на входное плечо первого рычага приложена сила {\displaystyle F_{1}}, на другом конце этого рычага выходное усилие окажется {\displaystyle F_{2}}, и связаны они будут с помощью передаточного отношения:

{\displaystyle i_{1}={\frac {F_{1}}{F_{2}}}}.

При этом на входное плечо второго рычага будет воздействовать такое же усилие {\displaystyle F_{2}}, а выходным усилием второго рычага и всей системы будет {\displaystyle F_{3}}, передаточное отношение второй ступени будет равно:

{\displaystyle i_{2}={\frac {F_{2}}{F_{3}}}}.

При этом механический эффект всей системы, то есть всего составного рычага, будет вычисляться как отношение входного и выходного усилия для всей системы, то есть:

{\displaystyle i={\frac {F_{1}}{F_{3}}}={\frac {F_{1}}{F_{3}}}{\frac {F_{2}}{F_{2}}}={\frac {F_{1}}{F_{2}}}{\frac {F_{2}}{F_{3}}}=i_{1}i_{2}}.

Таким образом, передаточное отношение составного рычага, состоящего из двух простых будет равно произведению передаточных отношений входящих в него простых рычагов.

Составной рычаг в общем случае, состоящий из n простых рычагов

Такой же подход решения можно применять и для более сложной системы, состоящей, в общем случае из n рычагов. В этом случае в системе будет присутствовать 2n плеч. Передаточное отношение для такой системы будет вычисляться по формуле:

{\displaystyle i_{C}={\frac {F_{R1}}{F_{(2n-1)-P}}}={\frac {F_{R1}}{F_{23}}}\cdot {\frac {F_{23}}{F_{45}}}\cdot ...\cdot {\frac {F_{(2n-2)-(2n-1)}}{F_{(2n-1)-P}}}={\frac {B_{2}}{B_{1}}}\cdot {\frac {B_{4}}{B_{3}}}\cdot ...\cdot {\frac {B_{(2n)}}{B_{(2n-1)}}}}.

Как видно из формулы для этого случая также верно, что передаточное отношение составного рычага равно произведению передаточных отношений входящих в него элементов.

Различают рычаги 1 рода, в которых точка опоры располагается между точками приложения сил, и рычаги 2 рода, в которых точки приложения сил располагаются по одну сторону от опоры. Среди рычагов 2 рода выделяют рычаги 3 рода[5], с точкой приложения «входящей» силы ближе к точке опоры, чем нагрузки, что даёт выигрыш в скорости и пути.

Answer 2

Рычаги в быту, природе и технике

Рычаги являются одним из основных простых механизмов, которые мы используем в повседневной жизни, а также в природе и технике. Рычаги позволяют нам усилить силу, применяемую для выполнения работы, или изменить направление силы. Они состоят из жесткого стержня, который вращается вокруг опоры, и силы, которая применяется к рычагу.

Уравнение рычага

Уравнение рычага позволяет нам определить соотношение между силами, действующими на различных концах рычага. Оно выражается следующим образом:

F1 * d1 = F2 * d2

где F1 и F2 - силы, действующие на различных концах рычага, а d1 и d2 - расстояния от опоры до точек приложения сил.

Примеры рычагов в быту

В быту мы часто используем рычаги для усиления силы или изменения направления силы. Некоторые примеры рычагов в быту включают:

1. Дверные ручки: При открывании двери мы применяем силу к дверной ручке, которая действует на рычаг, чтобы открыть дверь.

2. Кухонные ножницы: Кухонные ножницы - это пример рычага, который позволяет нам легко резать пищу, применяя меньшую силу.

3. Качели: Качели также являются примером рычага. Мы применяем силу, чтобы двигаться вперед и назад, используя рычаговую систему.

Примеры рычагов в природе

В природе мы также можем найти примеры рычагов, которые используются различными организмами для выполнения работы. Некоторые примеры включают:

1. Когти животных: Когти у животных, таких как кошки, представляют собой рычаги, которые помогают им удерживать добычу или перемещаться по деревьям.

2. Рыбий плавник: Плавники у рыб также являются рычагами, которые помогают им двигаться в воде и маневрировать.

Примеры рычагов в технике

В технике рычаги широко используются для усиления силы или изменения направления силы. Некоторые примеры рычагов в технике включают:

1. Молоток: Молоток - это пример рычага, который используется для забивания гвоздей. Мы применяем силу на одном конце молотка, чтобы создать большую силу на другом конце и забить гвоздь.

2. Кувалда: Кувалда - это еще один пример рычага, который используется для разрушения или формирования материалов. Мы применяем силу на одном конце кувалды, чтобы создать большую силу на другом конце.

3. Домкрат: Домкрат - это устройство, используемое для подъема тяжелых предметов. Он работает на основе принципа рычага, где мы применяем силу на одном конце, чтобы поднять или опустить другой конец.

Заключение

Рычаги играют важную роль в нашей жизни, природе и технике. Они позволяют нам усилить силу или изменить направление силы, что делает выполнение работы более эффективным. Уравнение рычага помогает нам определить соотношение между силами, действующими на различных концах рычага. Надеюсь, эта информация была полезной для вашего реферата!