წონასწორობა ფიზიკაში არის სისტემის მდგომარეობა, რომელშიც ის შედარებით მშვიდ მდგომარეობაშია მიმდებარე ობიექტების მიმართ. სტატიკა არის წონასწორობის პირობების შესწავლა. ერთ-ერთი მექანიზმი, რომლის მუშაობისთვის წონასწორობის პირობების ცოდნა ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს, არის ბერკეტი. განიხილეთ სტატიაში რა ტიპის ბერკეტებია.
რა არის ეს ფიზიკაში?
სანამ ბერკეტების ტიპებზე ვისაუბრებთ (ფიზიკაში მე-7 კლასი გადის ამ თემას), განვსაზღვროთ ეს მოწყობილობა. ბერკეტი არის მარტივი მექანიზმი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გადაიყვანოთ ძალა მანძილზე და პირიქით. ბერკეტს აქვს მარტივი მოწყობილობა, იგი შედგება სხივისგან (დაფა, ღერო), რომელსაც აქვს გარკვეული სიგრძე და ერთი საყრდენი. საყრდენის პოზიცია არ არის დაფიქსირებული, ამიტომ ის შეიძლება განთავსდეს როგორც სხივის შუაში, ასევე მის ბოლოში. ჩვენ დაუყოვნებლივ აღვნიშნავთ, რომ საყრდენის პოზიცია ზოგადად განსაზღვრავს ბერკეტის ტიპს.
ამ უკანასკნელს ადამიანი უხსოვარი დროიდან იყენებდა. ასე რომ, ცნობილია, რომ ძველ მესოპოტამიაში ან ეგვიპტეში მისი დახმარებით მდინარეებიდან წყალს აზიდავდნენ ან უზარმაზარ ქვებს აძრობდნენ.სხვადასხვა სტრუქტურების მშენებლობა. ბერკეტს აქტიურად იყენებდნენ ძველ საბერძნეთში. ერთადერთი წერილობითი მტკიცებულება, რომელიც შემორჩა ამ მარტივი მექანიზმის გამოყენებას, არის პლუტარქეს „პარალელური ცხოვრება“, სადაც ფილოსოფოსი მოჰყავს არქიმედეს მიერ ბლოკებისა და ბერკეტების სისტემის გამოყენების მაგალითს.
ბრუნვის კონცეფცია
ფიზიკაში სხვადასხვა ტიპის ბერკეტების მოქმედების პრინციპის გაგება შესაძლებელია, თუ შეისწავლით განსახილველი მექანიზმის წონასწორობის საკითხს, რომელიც მჭიდროდ არის დაკავშირებული ძალის მომენტის კონცეფციასთან.
ძალის მომენტი არის მნიშვნელობა, რომელიც მიიღება ძალის გამრავლებით მანძილით მისი გამოყენების წერტილიდან ბრუნვის ღერძამდე. ამ მანძილს "ძალის მხრები" ეწოდება. ავღნიშნოთ F და d - ძალა და მისი მხრის შესაბამისად, მაშინ მივიღებთ:
M=Fd
ძალის მომენტი უზრუნველყოფს მთელი სისტემის ამ ღერძის გარშემო ბრუნვის შესაძლებლობას. ნათელი მაგალითები, რომლებშიც შეგიძლიათ დააკვირდეთ ძალის მომენტს მოქმედებაში, არის თხილის ამოღება ქანჩით ან კარის გაღება სახელურით, რომელიც შორს არის კარის ანჯამებიდან.
ბრუნი მომენტი არის ვექტორული სიდიდე. პრობლემების გადაჭრისას ხშირად უნდა გავითვალისწინოთ მისი ნიშანი. უნდა გვახსოვდეს, რომ ნებისმიერი ძალა, რომელიც იწვევს სხეულთა სისტემის ბრუნვას საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, ქმნის ძალის მომენტს + ნიშნით.
ბერკეტის ბალანსი
ზემოთ ფიგურაში ნაჩვენებია ტიპიური ბერკეტი და მასზე მოქმედი ძალები მონიშნულია. მოგვიანებით სტატიაში იტყვის, რომ ეს არის -პირველი სახის ბერკეტი. აქ ასოები F და R აღნიშნავენ გარე ძალას და დატვირთვის გარკვეულ წონას, შესაბამისად. თქვენ ასევე ხედავთ, რომ საყრდენი გადაადგილებულია ცენტრიდან, ამიტომ მკლავების სიგრძე dF და dR არ არის ერთმანეთის ტოლი.
F.
სტატიკაში ნაჩვენებია, რომ ბერკეტი არ მოძრაობს როგორც მთელი მექანიზმი, მასზე მოქმედი ყველა ძალის ჯამი უნდა იყოს ნულის ტოლი. ჩვენ აღვნიშნეთ მხოლოდ ორი მათგანი. ფაქტიურად არის მესამეც, რომელიც ამ ორის საპირისპიროა და მათი ჯამის ტოლია - ეს არის მხარდაჭერის რეაქცია.
იმისთვის, რომ ბერკეტმა არ გააკეთოს ბრუნვითი მოძრაობა, აუცილებელია, რომ ძალების ყველა მომენტის ჯამი იყოს ნულის ტოლი. საყრდენის რეაქციის ძალის მხრი ნულის ტოლია, ამიტომ ის არ ქმნის მომენტს. რჩება F და R ძალების მომენტების ჩაწერა:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
ჩაწერილი ბერკეტის წონასწორობის მდგომარეობა, როგორც ფორმულა, ასევე მოცემულია:
dR/დF=F/R
ეს ტოლობა ნიშნავს, რომ იმისათვის, რომ ბერკეტი არ ბრუნავდეს, გარე ძალა უნდა იყოს იმდენჯერ მეტი (აკლდა) ვიდრე აწეული ტვირთის წონა, რამდენჯერ ნაკლებია ამ ძალის მკლავი (მეტი) ვიდრე მკლავი, რომელზეც წონა მოქმედებს ტვირთზე.
მოცემული ფორმულირება ნიშნავს, რომ რამდენჯერ მოვიგეთ გზაზე განსახილველი მექანიზმის დახმარებით, იგივე ძალა ვკარგავთ.
პირველი ტიპის ბერკეტი
ეს იყო ნაჩვენები წინა აბზაცში. აქ უბრალოდ ვამბობთ, რომ ამ ტიპის ბერკეტისთვის საყრდენი მდებარეობს მოქმედ ძალებს შორის F და R. მკლავების სიგრძის თანაფარდობიდან გამომდინარე, ასეთ ბერკეტს შეუძლიაგამოიყენება როგორც წონის ასაწევად, ასევე სხეულის აჩქარებისთვის.
მექანიკური სასწორი, მაკრატელი, ფრჩხილის ამწევი, კატაპულტი პირველი ტიპის ბერკეტების მაგალითია.
ბალანსის შემთხვევაში გვაქვს ერთი და იგივე სიგრძის ორი მკლავი, ამიტომ ბერკეტის ბალანსი მიიღწევა მხოლოდ მაშინ, როცა ძალები F და R ერთმანეთის ტოლია. ეს ფაქტი გამოიყენება უცნობი მასის სხეულების ასაწონად საცნობარო მნიშვნელობასთან შედარების გზით.
მაკრატელი და ფრჩხილის ამჭერი ძალის მოპოვების, მაგრამ გზაში დაკარგვის მთავარი მაგალითია. ყველამ იცის, რომ რაც უფრო ახლოს არის მაკრატლის ღერძთან ფურცელი, მით უფრო ადვილია მისი მოჭრა. პირიქით, თუ მაკრატლის წვერით ცდილობთ ქაღალდის მოჭრას, დიდია ალბათობა იმისა, რომ მის „ღეჭვას“დაიწყებენ. რაც უფრო გრძელია მაკრატლის ან ფრჩხილის ამწევის სახელური, მით უფრო ადვილია შესაბამისი ოპერაციის შესრულება.
რაც შეეხება კატაპულტს, ეს არის გზაზე ბერკეტის დახმარებით მოპოვების თვალსაჩინო მაგალითი და, შესაბამისად, იმ აჩქარებაში, რომელსაც მისი მხრები ანიჭებს ჭურვს.
მეორე ტიპის ბერკეტი
მეორე ტიპის ყველა ბერკეტში საყრდენი მდებარეობს სხივის ერთ-ერთ ბოლოსთან ახლოს. ეს მოწყობა იწვევს მხოლოდ ერთი მხრის არსებობას ბერკეტთან. ამ შემთხვევაში, ტვირთის წონა ყოველთვის განლაგებულია საყრდენსა და გარე ძალას შორის F. ძალების განლაგება მეორე სახის ბერკეტში იწვევს ერთადერთ სასარგებლო შედეგს: სიძლიერის მომატებას.
ამ ტიპის ბერკეტების მაგალითებია ბორბალი, რომელიც გამოიყენება მძიმე ტვირთის გადასატანად და მაკნატუნა. ორივე შემთხვევაში, გზად დანაკარგს არ აქვს რაიმე უარყოფითი მნიშვნელობა. ასე რომ, სახელმძღვანელოს შემთხვევაშიბორბლებით, მნიშვნელოვანია მხოლოდ ტვირთის შენარჩუნება წონაზე მოძრაობისას. ამ შემთხვევაში გამოყენებული ძალა რამდენჯერმე ნაკლებია დატვირთვის წონაზე.
მესამე სახის ბერკეტი
ამ ტიპის ბერკეტის დიზაინი მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს წინას. საყრდენი ამ შემთხვევაში ასევე მდებარეობს სხივის ერთ-ერთ ბოლოზე, ხოლო ბერკეტს აქვს ერთი მკლავი. თუმცა, მასში მოქმედი ძალების მდებარეობა სრულიად განსხვავებულია, ვიდრე მეორე სახის ბერკეტში. F ძალის გამოყენების წერტილი არის ტვირთის წონასა და საყრდენს შორის.
ნიჩაბი, ბარიერი, სათევზაო ჯოხი და პინცეტი ამ ტიპის ბერკეტების თვალსაჩინო მაგალითია. ყველა ამ შემთხვევაში გზაში ვიმარჯვებთ, მაგრამ ძალებში მნიშვნელოვანი დანაკარგია. მაგალითად, პინცეტით მძიმე ტვირთის დასაჭერად საჭიროა დიდი F ძალის გამოყენება, ამიტომ ამ ხელსაწყოს გამოყენება არ ნიშნავს მასთან მძიმე საგნების დაჭერას.
დასკვნის სახით აღვნიშნავთ, რომ ყველა ტიპის ბერკეტი მუშაობს იმავე პრინციპით. ისინი არ აძლევენ სარგებელს საქონლის გადაადგილების საქმეში, არამედ მხოლოდ საშუალებას გაძლევთ გადაანაწილოთ ეს სამუშაო უფრო მოსახერხებელი განხორციელების მიმართულებით.
