Sujet : Blocs. "Règle d'or" de la mécanique.
Animé par un professeur de physique
MOU KSOSH N°2
Ryzhova E.V.
Objectifs du cours : 1. Donner la notion de blocs fixes et mobiles.
2. Calculez le gain de force pour le bloc en mouvement.
3. Formuler la « règle d’or » de la mécanique.
Équipement : ordinateur, présentation,
Physique 7e année.
Pendant les cours :
Plan de cours:
1. Vérifier l'achèvement des devoirs.
2. Présentation du nouveau matériel.
a) définition des blocs fixes et mobiles.
b) aucun gain de résistance pour un bloc fixe.
c) le gain de résistance apporté par le bloc mobile.
d) soulever la question de la possibilité de gagner au travail.
e) aucun gain de travail lors de l'utilisation de mécanismes simples.
f) utilisation de mécanismes simples.
3. Fixation du matériel.
4. Résumé de la leçon.
5. Devoirs.
1. Vérifier l'achèvement des devoirs.
L'enseignant vérifie les devoirs des élèves. Si les élèves rencontrent des difficultés, l'enseignant commente la bonne réalisation de la première partie de la tâche.
2. Présentation du matériel.
a) définition des blocs fixes et mobiles.
Les blocs sont roue avec rainure circonférentiellement pour une corde ou une chaîne dont l'axe est fixé rigidement à un mur ou poutre de plafond. Les blocs sont utilisés dans appareils de levage.
Système de blocage et les câbles conçus pour augmenter la capacité de charge sont appelés palan à chaîne (glisser 4).
b) aucun gain de résistance pour un bloc fixe.
Bloc mobile et fixe des mécanismes aussi anciens que des leviers. Déjà en 212 avant JC, à l'aide de crochets et de grappins reliés à des blocs, les Syracusains capturèrent le matériel de siège des Romains. Construction véhicules militaires et la défense de la ville menée Archimède (diapositive 5).
Bloc fixe Archimède le considérait comme un levier à bras égaux. Moments de pouvoir des deux côtés du bloc sont identiques=>les forces qui créent ces moments sont également identiques : Cela ne donne pas de gain de force, mais cela permet de changer la direction de la force, ce qui est parfois nécessaire.
c) le gain de résistance apporté par le bloc mobile.
P. Block coulissant Archimède a pris pour un levier à bras inégaux donnant gagner en force 2 fois (diapositive 6)
Par rapport au centre de rotation, agissent des moments de forces qui, à l'équilibre, doivent être égaux.
D) soulever la question de la possibilité de gagner au travail.
Archimède a étudié les propriétés mécaniques du bloc mobile et l'a appliqué dans la pratique. Selon Athénée, « de nombreuses méthodes ont été inventées pour lancer le gigantesque navire construit par le tyran syracusain Hiéron, mais le mécanicien Archimède a réussi seul à déplacer le navire avec l'aide de quelques personnes ; Archimède a construit un bloc et avec lui a lancé un énorme navire. ; il a d'abord inventé le dispositif de bloc"(diapositive 7.8)
e) aucun gain de travail lors de l'utilisation de mécanismes simples.
Les voiliers de sport, comme les voiliers du passé, je ne peux pas me passer de blocs poids. lors du réglage et du contrôle des voiles. Les navires modernes ont besoin de blocs pour soulever les signaux et les bateaux (diapositive 9)
Combinaison mobile et stationnaire blocs sur une ligne électrifiée chemin de fer pour régler la tension des fils (diapositive 10).
AVEC système de blocage peut être utilisé par les planeurs pour soulevant leurs appareils dans les airs (diapositive 11).
« règle d'or » de la mécanique (diapositive 12)
Les fois où nous gagnons en force, les fois où nous perdons en distance.
f) Utilisation de mécanismes simples.
La porte est deux roues, connectés ensemble et tournant autour d'un axe, Par exemple, Bien porte avec une poignée. Un dispositif aussi complexe et volumineux de la période médiévale - une porte ou roues de roulement largement utilisé dans l'exploitation minière. Ils étaient mis en mouvement par des personnes marchant sur les barres de la roue (diapositive 13)
La porte peut être considérée comme levier inégal : le gain de résistance qu'il apporte dépend du rapport des rayons R et r (diapositive 14)
Treuil - structure composée de deux portes avec engrenages intermédiaires dans le mécanisme d'entraînement.La capacité de charge des treuils modernes peut dépasser 100 kN. Ils travaillent sur des téléphériques, sur des appareils de forage et effectuent des travaux de construction, d'installation et de chargement et déchargement (diapositive 15)
ENGRENAGE- système de localisation en engagement roues dentées (engrenages) dans une certaine mesure similaire à la porte (diapositive 16).
Depuis l'Antiquité mécanismes simples souvent utilisé de manière globale, dans une variété de combinaisons.
Mécanisme combiné se compose de deux ou plus simple. Il ne s'agit pas nécessairement d'un dispositif complexe ; de nombreux mécanismes assez simples peuvent également être considérés comme combinés.
Par exemple, dans un hachoir à viande disponible grille(stylo), vis(pousser la viande) et coin(coupe-couteau). Flèches montre-bracelet tourné par le système roues dentées de diamètres différents, s'emboîtant les uns dans les autres. L'un des mécanismes combinés simples les plus connus est jack. Le cric est combinaison vis et portail.
Mécanismes simples- ce sont des travailleurs avec une expérience professionnelle de plus de 30 siècles, mais ils n'ont pas vieilli du tout (diapositive 18-19)
Les tours fonctionnent sur n'importe quel chantier de construction grues - Ce combinaison de leviers, blocs, portes. En fonction de la " spécialités" les robinets ont divers modèles et caractéristiques (diapositive 20,21,22).
Des mécanismes simples aideront déplacer la maison pour élargir la rue. Les cadres sont amenés sous la maison, descendus sur des rouleaux posés sur des rails et allumés treuils électriques (diapositive 23).
Plan incliné (diapositive 23-28).
3. Fixation du matériel.
Résolution de problèmes (diapositive 29).
1. Une corde est lancée sur un bloc fixe. Une extrémité est attachée à la ceinture de l’installateur et il tire l’autre vers le bas avec une certaine force. Quelle est cette force si le poids du travailleur est de 700 N ? Négliger les frottements dans le bloc et la masse de la corde.
2. Comme vous le savez, un bloc stationnaire ne donne aucun gain de solidité. Cependant, vérifié avec un dynamomètre, il s'avère que la force retenant la charge sur un bloc fixe est légèrement moins de force gravité de la charge, et avec un levage uniforme plus que cela. Qu'est-ce qui explique cela ?
3. Pourquoi le crochet qui supporte la charge sur les grues de chantier n'est-il pas fixé au extrémité du câble, et sur la cage du bloc mobile ?
Réponses (diapositive 30)
1. La force de gravité agissant sur l'installateur est équilibrée par la somme des forces élastiques des extrémités de la corde suspendue au bloc. La force de tension de chacun d’eux est donc égale à la moitié du poids de la personne. Cela signifie que le travailleur tire l’extrémité de la corde avec une force de 350 N.
2. Par l'action du frottement.
3.Cette fixation permet de réduire de moitié la tension du câble
(si l'on ne prend pas en compte les frottements dans les blocs).
4. Résumé de la leçon (diapositive 31)
1. Quel bloc est dit fixe et lequel est mobile ?
2. Dans quel but un bloc fixe est-il utilisé ?
3. Quel gain de résistance le bloc mobile apporte-t-il ?
4. Les blocs fixes et mobiles peuvent-ils être considérés comme des leviers ?
5. Quelle est la « règle d’or » de la mécanique ?
5. Devoirs(diapositive 32)
P. 59, 60 ; ex. 31 (1,2,3).
Lorsque les gens ont commencé à utiliser des blocs, des leviers et des portails, ils ont découvert que les mouvements effectués lors du fonctionnement de mécanismes simples s'avéraient associés aux forces développées par ces mécanismes.
Cette règle dans l'Antiquité était formulée ainsi : ce que l'on gagne en force, on le perd en chemin. Cette disposition est générale, mais très importante, et est appelée la règle d'or de la mécanique.
Équilibrons le levier en utilisant deux forces d'ampleur différente. Sur l'épaule l1 la force agit F 1 , sur l'épaule l2 la force agit F 2 , sous l'influence de ces forces, le levier est en équilibre, puis on met le levier en mouvement. Dans le même temps, le point d'application de la force F 1 passera le chemin S 1, et le point d'application de la force F 2 passera par le chemin S 2 (Fig. 1).
Riz. 1
Si l'on mesure les modules de ces forces et les chemins parcourus par les points d'application des forces, on obtient l'égalité : .
De cette égalité on voit combien de fois les forces appliquées au levier diffèrent, et combien de fois les chemins empruntés par les points d'application de la force différeront en raison inverse du même nombre de fois.
En utilisant les propriétés de proportion, nous traduisons cette expression sous une autre forme : 
- le produit de la force F 1 par le chemin S 1 est égal au produit de la force F 2 par le chemin S 2. Le produit de la force par le chemin est appelé travail, dans ce cas le travail est égal à A 1 = A 2. Le levier n'apporte aucun avantage au travail, la même conclusion peut être tirée pour tout autre mécanisme simple.
La règle d’or de la mécanique : aucun mécanisme ne donne de gain en fonctionnement. Tandis qu’on gagne en force, on perd en transit et vice versa.
Considérons un bloc stationnaire. Fixons le bloc dans l'axe et attachons deux poids aux cordes du bloc, puis déplaçons un poids vers le bas, le poids descendu a parcouru une distance S et la charge qui a monté a parcouru la même distance S.
Les forces sont égales, les chemins parcourus par les corps sont également égaux, cela veut dire que le travail est également égal, et un bloc immobile n'apporte pas de gain de travail.
Considérons un bloc en mouvement. Attachons une extrémité de la corde, passons-la à travers un bloc mobile, attachons la deuxième extrémité au dynamomètre et suspendons des poids au bloc. Marquons la position des poids sur le trépied, élevons les poids à une distance S 1, marquons-les également et remettons-les dans leur position d'origine, marquons maintenant la position du crochet du dynamomètre sur le trépied. Encore une fois, nous soulevons les charges à une distance S 1 et marquons dans ce cas la position du crochet du dynamomètre (Fig. 2).
Riz. 2
Pour soulever la charge à une hauteur S 1, il fallait étendre la corde presque deux fois plus loin que la distance parcourue par la charge. Le bloc mobile donne un gain de force, mais dans le travail il ne donne pas, le nombre de fois qu'on gagne en force, le nombre de fois qu'on perd en cours de route.
Condition. À l'aide d'un bloc mobile, le chargeur a élevé la boîte à outils à une hauteur de S 1 = 7 m, en appliquant une force F 2 = 160 N. Quel travail le chargeur A 2 a-t-il effectué ?
Pour trouver un emploi, vous avez besoin des éléments suivants : .
S 2 - la quantité de mouvement de la corde.
Le nombre de fois qu’on gagne en force, le nombre de fois qu’on perd en cours de route donc donc.
Réponse : le travail effectué par le chargeur est de 2,24 kJ.
Une pratique séculaire prouve qu'aucun mécanisme simple ne permet de gagner du travail : il est possible, tout en gagnant en force, de perdre en cours de route et vice versa - en fonction des conditions du problème à résoudre.
- Loukashik V.I., Ivanova E.V. Collection de problèmes de physique pour les classes 7-9 les établissements d'enseignement. - 17e éd. - M. : Éducation, 2004.
- Perychkine A.V. La physique. 7e année - 14e éd., stéréotype. - M. : Outarde, 2010.
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Devoirs
- Pourquoi utilise-t-on des mécanismes simples s’ils n’apportent pas d’avantages au travail ?
- A l'aide d'un levier, une charge pesant 200 kg a été levée. À quelle hauteur la charge était-elle élevée si la force agissant sur le bras long du levier effectuait un travail de 400 J ?
- A l'aide d'un bloc mobile, la charge a été soulevée de 3 m. Jusqu'où a-t-il fallu tendre l'extrémité libre de la corde ?
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