Исследование рычага 1-го рода, блоков, гидравлического пресса

Для иллюстрации работы простых механизмов нужны собственно сами простые механизмы (смотри Приложения).

2.1 Рычаг 1-го рода. Для изготовления потребовались: три деревянные линейки по30 см, круглый металлический пруток, сварочный электрод, крепёжные детали, 6-мм фанера для стойки.

Три линейки просверливаем тонким сверлом посередине, в одной линейке отверстие расширяем и вставляем в него гайку. Эту линейку кладём между двух других, предварительно намазанных клеем ПВА. Оставляем сушиться под прессом. Затем от имеющегося отверстия с каждой стороны на одинаковом расстоянии друг от друга просверливаем толстым сверлом ещё по три отверстия, в них вставляем по размеру металлические втулочки. Получился рычаг, в котором можно подвешивать грузики на различных расстояниях от середины.

От металлического прутка в нашем случае отрезаем четыре одинаковые заготовки длиной примерно равной диаметру прутка. В каждой заготовке сверлим по оси сквозное отверстие диаметром 2,5 мм и нарезаем метчиком резьбу М3. Сварочный электрод очищаем от покрытия, нарезаем на шесть частей, каждую из которых с одного конца загибаем в виде крюка, а на втором конце плашкой нарезаем резьбу длиной примерно 10 мм, вкручиваем крюки в цилиндрики. Получили грузики: два с двумя крюками, два – с одним.

Из фанеры изготавливаем стойку, в верхней части просверливаем отверстие, вставляем в него длинный болт и через втулки затягиваем гайкой. На свободный конец навинчиваем рычаг (вот для чего у него в центре гайка). Развешиваем грузики. Установка готова (смотри Приложение 1).

Замечание: так как массы грузиков оказались неодинаковы (не было возможности изготовить их точно), то в рычаге опорное отверстие расположено выше линии отверстий под грузики. Сделано это для лучшей устойчивости рычага.

2.2 Блоки. Для изготовления потребовались: три простых и два двойных блока (продаются в магазине крепежа), прочная нить, грузики из предыдущего опыта, 6-мм фанера для стойки.

Из фанеры изготавливаем стойку с верхней полочкой. В полочке просверливаем отверстия и закрепляем в них концы двух нитей, два простых блока и один двойной блок как показано на фото в Приложении 2. Одну нить продеваем через подвижный блок и через два неподвижных. Вторую нить продеваем через подвижный и неподвижный двойные блоки и через простой неподвижный. Получили модели подвижного блока и полиспаста.

Замечание: подвижный блок теоретически даёт выигрыш в силе в 2 раза, полиспаст нашей конструкции – в 4 раза. Однако на полиспасте один грузик не "вытягивет" даже два грузика, подвешенных к подвижному двойному блоку. Это явление можно объяснить наличием силы трения в осях блоков, которая достигает величины, соизмеримой с весом грузиков. Если задаться целью создать более совершенную конструкцию, то необходимо в осях блоков применять подшипники или/и применять блоки бóльшего диаметра. Но и на построенной конструкции можно наблюдать эффект от различных схем механизмов. Если развесить все грузики и отпустить грузики на нитях, то грузик на полиспасте будет опускаться быстрее, чем на блоке.

2.2 Гидравлический пресс. Для изготовления потребовались: два медицинских шприца большого (внутренний диаметр 28,5 мм) и малого (внутренний диаметр 8,5 мм) диаметра без игл, соединительная трубочка, гантели 0,5 кг, 1 кг, 4 кг, толстая проволока, деревянный брусок, крепёжные детали, 6-мм фанера для стойки.

Измеряем диаметр большой гантели и из двух отрезков толстой проволоки по этому размеру сгибаем дуги, на концах нарезаем резьбу и закрепляем гайками на стойке. Это нам понадобится для устойчивости большой гантели (а маленькую удержим и в руке). Из деревянного бруска изготавливаем подставки под наши цилиндры, закрепляем детали на фанерной стойке (смотри Приложение 3). Соединяем цилиндры трубочкой. Вынимаем из цилиндров поршни, заполняем нашу гидравлическую систему водой, поршни устанавливаем обратно в цилиндры. Установка готова.

На поршни ставим грузы (гантели) 4 кг и 0,5 кг. Но малая гантель не может "перевесить" большую. Это так же, как и в предыдущем опыте, можно объяснить влиянием трения поршней о цилиндры. Однако, если заменить полукилограммовую гантель на килограммовую, то она "перевешивает" большую гантель.

3 Заключение

Построены действующие модели простых механизмов (рычага, блоков, гидравлического пресса), и показано как они работают. Не очень хорошее подтверждение теории блоков и гидравлического пресса связано с влиянием сил трения. Для более "тонких" исследований необходимо применять качественные материалы и детали. Однако, основные теоретические положения, описывающие работу механизмов, в основном подтвердились. Так, чтобы рычаг находился в равновесии, на длинное плечо необходимо действовать меньшей силой. Причём отношение сил такое же, как отношение плеч. Подвижный блок дал выигрыш в силе в 2 раза. Работу полиспаста и гидравлического пресса не удалось исследовать количественно, то есть получить результат в числах. Но эти модели всё же позволяют решить поставленную задачу – малой силой преодолеть большую.

4 Список использованных источников и литературы

1. Элементарный учебник физики: учебное пособие. В 3-х т. / Под ред. Г.С. Ландсберга. Т 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика.– 10-е изд., перераб.– М.:Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.– 608 с., ил.

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Рычаг

3. ru.wikipedia.org/wiki/Гидравлический_пресс

4. ГОСТ 7.32-2001 – Отчёт о научно-исследовательской работе

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Поиск по сайту: