Прості механізми: важіль, рівновага сил на важелі

Із самих давніх пір людина застосовує різні допоміжні пристосування для полегшення своєї праці. Як часто, коли нам треба зрушити з місця дуже важкий предмет, ми беремо собі в помічники палицю або жердину. Це приклад простого механізму – важеля.

Застосування простих механізмів

Видів простих механізмів дуже багато. Це і важіль, і блок, і клин, і багато інших. Простими механізмами у фізиці називають пристосування, що служать для перетворення сили. Похила площина, яка допомагає укочувати або витягати важкі предмети наверх – це теж простий механізм. Застосування простих механізмів дуже поширене як у виробництві, так і в побуті. Найчастіше прості механізми застосовують для того, щоб отримати виграш у силі, тобто збільшити в кілька разів силу, що діє на тіло.

Важіль у фізиці – простий механізм

Один з найпростіших і розповсюджених механізмів, який вивчають у фізиці ще в сьомому класі – важіль. Важелем у фізиці називають тверде тіло, здатне обертатися навколо нерухомої опори.

Розрізняють два види важелів. У важеля першого роду точка опори знаходиться між лініями дії прикладених сил. У важеля другого роду точка опори розташована по одну сторону від них. Тобто, якщо ми намагаємося за допомогою лому зрушити з місця важкий предмет, то важіль першого роду – це ситуація, коли ми підкладаємо брусок під лом, натискаючи на вільний кінець лому вниз. Нерухомою опорою у нас в даному випадку буде брусок, а прикладені сили розташовуються по обидві сторони від нього. А важіль другого роду – це коли ми, підсунувши край брухту під тяжкість, тягнемо лом вгору, намагаючись таким чином привернути предмет. Тут точка опори знаходиться в місці упору брухту про землю, а прикладені сили розташовані по один бік від точки опори.

Закон рівноваги сил на важелі

Використовуючи важіль, ми можемо отримати виграш у силі і підняти непідйомний голими руками вантаж. Відстань від точки опори до точки прикладання сили називають плечем сили. Причому, можна розрахувати рівновагу сил на важелі за такою формулою:

F1/F2 = l2/l1, де

  • F1 і F2 – сили, що діють на важіль;
  • l2 і l1 – плечі цих сил.

Це і є закон рівноваги важеля, який свідчить: важіль знаходиться в рівновазі тоді, коли діючі на нього сили обернено пропорційні плечам цих сил. Цей закон був встановлений Архімедом ще в третьому столітті до нашої ери. З нього випливає, що меншою силою можна врівноважити більшу. Для цього необхідно, щоб плече меншої сили було більше плеча більшої сили. А виграш у силі, одержаної за допомогою важеля, визначається ставленням плечей прикладених сил.

Почавши використовуватися з глибокої давнини, важіль повсюдно застосовується і в наші дні, як на виробництві, наприклад, підйомні крани, так і в побуті, наприклад, ножиці, ваги і так далі.

Посилання на основну публікацію