Leve dhe blloko në fizikë. Shembuj të sistemeve të levave dhe blloqeve

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 17:56

Që nga kohërat e lashta, njerëzimi ka kërkuar me çdo mjet të lehtësojë punën e tyre fizike. Mekanizmat e thjeshtë janë bërë një mjet për të zgjidhur këtë problem. Ky artikull diskuton shpikje të tilla si leva dhe blloku, si dhe sistemi i levave dhe blloqeve.

Çfarë është leva dhe kur është përdorur?

Me siguri të gjithë e kanë njohur këtë mekanizëm të thjeshtë që nga fëmijëria. Në fizikë, një levë është një kombinim i një rreze (shufë, dërrasë) dhe një mbështetje. Shërben si levë për ngritjen e peshave ose për komunikimin e shpejtësisë me trupat. Në varësi të pozicionit të mbështetjes nën rreze, leva mund të çojë në një fitim ose në fuqi ose në lëvizjen e ngarkesave. Duhet thënë se leva nuk çon në një ulje të punës si sasi fizike, ajo ju lejon vetëm të rishpërndani ekzekutimin e saj në një mënyrë të përshtatshme.

Njeriu ka përdorur levën për një kohë të gjatë. Pra, ka prova se është përdorur nga egjiptianët e lashtë në ndërtimin e piramidave. Përshkrimi i parë matematikor i efektit të levës daton në shekullin III para Krishtit dhe i përket Arkimedit. Një shpjegim modern i parimit të funksionimit të këtij mekanizmi përfshinKoncepti i momentit të forcës lindi vetëm në shekullin e 17-të, gjatë formimit të mekanikës klasike të Njutonit.

Rregulli i levës

Si funksionon leva? Përgjigja për këtë pyetje gjendet në konceptin e momentit të forcës. Kjo e fundit quhet një vlerë e tillë, e cila fitohet si rezultat i shumëzimit të krahut të forcës me modulin e tij, domethënë:

M=Fd

Krahu i forcës d është distanca nga pikëmbështetja deri në pikën e zbatimit të forcës F.

Kur një levë bën punën e saj, mbi të veprojnë tre forca të ndryshme:

• forca e jashtme e aplikuar, për shembull, nga një person;
• pesha e ngarkesës që një person kërkon të lëvizë me një levë;
• reagimi i suportit që vepron nga ana e suportit në traun e levës.

Reagimi i mbështetësit balancon dy forcat e tjera, kështu që leva nuk lëviz përpara në hapësirë. Që të mos kryejë edhe lëvizje rrotulluese, është e nevojshme që shuma e të gjitha momenteve të forcave të jetë e barabartë me zero. Momenti i forcës matet gjithmonë në lidhje me një bosht. Në këtë rast, ky bosht është pikëmbështetja. Me këtë zgjedhje të boshtit, shpatulla e veprimit të forcës së reagimit të mbështetjes do të jetë e barabartë me zero, domethënë kjo forcë krijon një moment zero. Figura më poshtë tregon një levë tipike të llojit të parë. Shigjetat shënojnë forcën e jashtme F dhe peshën e ngarkesës R.

Shkruani shumën e momenteve për këto forca, ne kemi:

Rd_R+ (-Fd_F)=0

Barazimi me zero i shumës së momenteve siguron mungesën e rrotullimit të krahëve të levës. Momentforca F merret me shenjë negative sepse kjo forcë tenton ta kthejë levën në drejtim të akrepave të orës, ndërsa forca R tenton ta bëjë këtë kthesë në drejtim të kundërt.

Duke rishkruar këtë shprehje në format e mëposhtme, marrim kushtet e ekuilibrit për levën:

Rd_R=Fd_F;

d_R/d_F=F/R

Ne kemi marrë barazitë e shkruara duke përdorur konceptin e momentit të forcës. Në shekullin III para Krishtit. e. Filozofët grekë nuk dinin për këtë koncept fizik, megjithatë, Arkimedi vendosi një marrëdhënie të kundërt midis raportit të forcave që veprojnë në krahët e levës dhe gjatësisë së këtyre krahëve si rezultat i vëzhgimeve eksperimentale.

Barazitë e regjistruara tregojnë se një rënie në gjatësinë e krahut d_R kontribuon në shfaqjen e mundësisë së ngritjes së peshave të mëdha me ndihmën e një force të vogël F dhe një krahu i gjatë d_{F Ngarkesë R.}

Çfarë është një bllok në fizikë?

Blloku është një tjetër mekanizëm i thjeshtë, i cili është një cilindër i rrumbullakët me një brazdë përgjatë perimetrit të sipërfaqes cilindrike. Brazda shërben për të siguruar litarin ose zinxhirin. Blloku ka një bosht rrotullimi. Figura tregon një shembull të një blloku që tregon se si funksionon.

Ky bllok quhet fiks. Ai nuk jep një fitim në forcë, por ju lejon të ndryshoni drejtimin e tij.

Përveç bllokut fiks, ekziston një bllok lëvizës. Sistemi i bllokut të lëvizshëm dhe fiks është paraqitur më poshtë.

Nëse rregulli i momenteve zbatohet në këtë sistem, atëherë marrimfitimi në forcë është dy herë, por në të njëjtën kohë humbim të njëjtën sasi gjatë rrugës (në figurën F=60 N).

Sistemi i levave dhe blloqeve

Siç u përmend në paragrafët e mëparshëm, leva mund të përdoret për të fituar rrugën ose fuqinë, ndërsa blloku ju lejon të fitoni fuqi dhe të ndryshoni drejtimin e veprimit të tij. Këto veti të mekanizmave të konsideruar të thjeshtë përdoren në sistemet e levave dhe blloqeve. Në këto sisteme, çdo element merr njëfarë force dhe e transferon atë tek elementët e tjerë në mënyrë që të marrim forcën origjinale si rezultat.

Lehtësia e funksionimit të levës dhe bllokut dhe fleksibiliteti i përdorimit strukturor të tyre bëjnë të mundur krijimin e mekanizmave komplekse nga një kombinim i tillë.

Shembuj të përdorimit të sistemeve të mekanizmave të thjeshtë

Në fakt, çdo makinë që na rrethon janë sisteme levash dhe blloqesh. Këtu janë shembujt më të famshëm:

• makinë shkrimi;
• piano;
• vinç;
• skela palosëse;
• krevat dhe tavolina të rregullueshme;
• një grup kockash, nyjesh dhe muskujve të njeriut.

Nëse dihet forca hyrëse në secilin prej këtyre sistemeve, atëherë forca dalëse mund të llogaritet duke zbatuar rregullin e levës në mënyrë të njëpasnjëshme për secilin element të sistemit.