Важіль - стрижень, що має вісь обертання - приклад простого механізму. Відстань від вісі обертання важеля до точки прикладання сили (підвісу вантажу) називається плечем сили. Плече сили позначають літерами \(l\) або \(d\), системна одиниця вимірювання плеча сили - метр (м).
Підвісимо зліва від вісі обертання на відстані \(d_{1}\) = 30 см тягарець вагою \(P_{1}=F_{1}\) = 1 Н. Справа від осі обертання підвісимо тягарець вагою \(P_{2}=F_{2}\) = 3 Н і пересуватимемо гачок (на якому кріпиться тягарець), доки важіль не буде зрівноважено. Це відбудеться тоді, коли тягарці загальною вагою 3 Н займуть положення на відстані \(d_{2}\) = 10 см від осі обертання.
Знайдемо відношення значень сил, з якими тягарці діють на важіль, і відношення плечей цих сил:
\(\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{1 Н}{2 Н}=\frac{1}{3}\):
\(\frac{d_{2}}{d_{1}}=\frac{10 см}{30 см}=\frac{1}{3}\):
Таким чином, отримуємо рівність - умови рівноваги важеля, або правило важеля:
\(\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{d_{2}}{d_{1}}\)
Зазвичай кажуть, що за допомогою важеля можна отримати виграш у силі. Однак виграш у силі завжди супроводжується програшем у відстані (плече меншої сили є більшим, діючи на коротке плече важеля програємо у силі, проте отримуємо виграш у відстані).
Для характеристики обертальної дії сили введено фізичну величину.Момент сили - фізична величина, яка дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на плече цієї сили:
\(M=F\cdot d\),
де \(M\) - момент сили, \(F\)- значення сили, \(d\)- плече сили. Одиниця моменту сили в СІ - ньютон-метр: [M=Н\cdot м]. Сила 1 Н створює момент сили 1 Нм, якщо плече сили 1 м. Умову рівноваги важеля у загальному випадку можна записати так:
Важіль перебуває в рівновазі, якщо сума моментів сил, які обертають важіль проти ходу годинникової стрілки, дорівнює сумі моментів сил, які обертають важіль за ходом годинникової стрілки.Найчастіше на важіль діють більше ніж дві сили.
Немає коментарів:
Дописати коментар