Tasakaal on füüsikas süsteemi olek, milles see on ümbritsevate objektide suhtes suhtelises puhkeolekus. Staatika on tasakaalutingimuste uurimine. Üks mehhanisme, mille toimimise tasakaalutingimuste tundmine on põhimõttelise tähtsusega, on hoob. Mõelge artiklis, millised on finantsvõimenduse tüübid.
Mis see füüsikas on?
Enne kui räägime kangide tüüpidest (füüsikas läbib selle teema 7. klass), defineerime selle seadme. Kangi on lihtne mehhanism, mis võimaldab teisendada jõudu vahemaaks ja vastupidi. Kangil on lihtne seade, see koosneb talast (laud, varras), millel on teatud pikkus, ja ühest toest. Toe asend ei ole fikseeritud, seega võib see asuda nii tala keskel kui ka selle otsas. Märgime kohe, et toe asend määrab üldiselt kangi tüübi.
Viimast on inimene kasutanud juba ammusest ajast. Niisiis on teada, et Vana-Mesopotaamias või Egiptuses tõstsid nad selle abil jõgedest vett või teisaldasid tohutuid kive.erinevate konstruktsioonide ehitamine. Kasutas kangi aktiivselt Vana-Kreekas. Ainus kirjalik tõend, mis selle lihtsa mehhanismi kasutamisest on säilinud, on Plutarkhose "Paralleelsed elud", kus filosoof toob näite plokkide ja hoobade süsteemi kasutamisest Archimedese poolt.
Pöördemomendi mõiste
Erinevat tüüpi hoobade tööpõhimõtte mõistmine füüsikas on võimalik, kui uurida vaadeldava mehhanismi tasakaalu küsimust, mis on tihed alt seotud jõumomendi mõistega.
Jõumoment on väärtus, mis saadakse jõu korrutamisel selle rakenduspunkti ja pöörlemistelje vahelise kaugusega. Seda kaugust nimetatakse "jõu õlaks". Tähistame F ja d - vastav alt jõudu ja selle õla, siis saame:
M=Fd
Jõumoment annab võimaluse pöörata kogu süsteemi selle telje ümber. Ilmekad näited, mille puhul saate jälgida jõu mõju, on mutri lahti keeramine mutrivõtmega või ukse avamine käepidemega, mis on uksehingedest kaugel.
Pöördemoment on vektorsuurus. Probleemide lahendamisel tuleb sageli arvestada selle märgiga. Tuleb meeles pidada, et iga jõud, mis paneb kehade süsteemi vastupäeva pöörlema, loob jõumomendi märgiga +.
Hangi tasakaal
Ül altoodud joonisel on kujutatud tüüpiline hoob ja sellele mõjuvad jõud on märgitud. Hiljem artiklis öeldakse, et see on -esimest liiki finantsvõimendus. Siin tähistavad tähed F ja R vastav alt välisjõudu ja koormuse teatud kaalu. Samuti on näha, et tugi on keskelt nihutatud, seega ei ole harude dF ja dR pikkused üksteisega võrdsed.
Staatikas on näidatud, et hoob ei liigu terve mehhanismina, kõigi sellele mõjuvate jõudude summa peab olema võrdne nulliga. Oleme neist märkinud ainult kaks. Tegelikult on olemas ka kolmas, mis on nende kahe vastand ja võrdne nende summaga – see on toetusreaktsioon.
Selleks, et hoob ei teeks pöörlevaid liigutusi, on vajalik, et kõigi jõudude momentide summa oleks võrdne nulliga. Toe reaktsioonijõu õlg on null, seega ei tekita momenti. Jääb üle kirjutada jõudude F ja R momendid:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Salvestatud kangi tasakaalutingimus valemina, antud ka:
dR/dF=F/R
See võrdsus tähendab, et hoova mittepöörlemiseks peab välisjõud olema nii mitu korda suurem (väiksem) kui tõstetava koorma kaal, mitu korda on selle jõu õlg väiksem (suurem) kui käsi, millele raskus mõjub lastile.
Antud sõnastus tähendab, et mitu korda me teel võidame vaadeldava mehhanismi abil, kaotame sama palju jõudu.
Esimest tüüpi kang
Seda näidati eelmises lõigus. Siinkohal ütleme lihts alt, et seda tüüpi kangi puhul asub tugi mõjuvate jõudude F ja R vahel. Olenev alt õlgade pikkuste suhtest võib selline hoobkasutada nii raskuste tõstmiseks kui ka kehale kiirenduse andmiseks.
Mehaanilised kaalud, käärid, naelatõmbaja, katapult on esimest tüüpi hoobade näited.
Tasakaalu puhul on meil kaks ühepikkust kätt, seega saavutatakse kangi tasakaal ainult siis, kui jõud F ja R on üksteisega võrdsed. Seda fakti kasutatakse tundmatu massiga kehade kaalumiseks, võrreldes seda võrdlusväärtusega.
Käärid ja küünetõmbaja on suurepärased näited sellest, kuidas jõudu juurde tuleb, kuid teekonnal kaotatakse. Kõik teavad, et mida lähemale kääride teljele asetatakse paberileht, seda lihtsam on seda lõigata. Vastupidi, kui proovite paberit kääride otstega lõigata, siis on suur tõenäosus, et nad hakkavad seda "närima". Mida pikem on kääride või naelatõmbaja käepide, seda lihtsam on vastavat toimingut sooritada.
Mis puudutab katapulti, siis see on ilmekas näide teel kangi abil saavutamisest ja seega ka kiirendusest, mille selle õlg mürsule annab.
Teist tüüpi hoob
Kõigi teist tüüpi kangide puhul asub tugi tala ühe otsa lähedal. See paigutus viib selleni, et kangil on ainult üks õlg. Sel juhul paikneb koormuse kaal alati toe ja välisjõu F vahel. Teist tüüpi kangis olevate jõudude paigutus annab ainsa kasuliku tulemuse: tugevuse suurenemise.
Seda tüüpi hoova näiteks on käru, mida kasutatakse raskete koormate vedamiseks, ja pähklipureja. Mõlemal juhul ei oma tee kaotus negatiivset väärtust. Niisiis, manuaali puhulkärud, on oluline ainult hoida koormust kaalul, kui see liigub. Sel juhul on rakendatav jõud mitu korda väiksem kui koormuse kaal.
Kolmanda tüüpi hoob
Seda tüüpi kangi konstruktsioon on paljuski sarnane eelmisele. Tugi asub sel juhul ka tala ühes otsas ja kangil on üks õlg. Toimivate jõudude paiknemine selles on aga hoopis teistsugune kui teist tüüpi kangil. Jõu F rakenduspunkt on koorma massi ja toe vahel.
Kühvel, tõke, õngeritv ja pintsetid on seda tüüpi võimenduse ilmekad näited. Kõigil neil juhtudel võidame teel, kuid jõud on oluliselt vähenenud. Näiteks pintsettidega raske koorma hoidmiseks peate rakendama suurt jõudu F, nii et selle tööriista kasutamine ei tähenda raskete esemete hoidmist sellega.
Kokkuvõttes märgime, et kõik kangitüübid töötavad samal põhimõttel. Need ei anna kasu kaupade teisaldamise tööst, vaid võimaldavad teil seda tööd ainult mugavama rakendamise suunas ümber jaotada.
