Пример использования рычага в природе

Пример использования рычага в природе

Правило моментов лежит в основе действия инструментов и машин, когда требуется выигрыш в силе или в пути.

1. В каком случае груз на палке легче нести?

При переноске груза и использовании палки, как рычага, человек прикладывает силу.
Смысл использования палки-рычага — это получить выигрыш в силе.
Здесь точка опоры рычага — это плечо человека.
Там, где прикладывается сила руки ( а желательно сделать ее минимальной), плечо силы должно быть большим, значит надо взяться за палку как можно дальше от точки опоры (от плеча).
А груз повесить ближе к плечу, уменьшая плечо силы груза.
Там, где меньшая сила — там большее плечо, там, где большая сила — меньшее плечо, при этом рычаг уравновешен и дает выигрыш в силе.

Если же взяться за палку на таком же расстоянии от плеча, на каком сзади весит груз, то выигрыша в силе не будет (для переноски груза надо будет держат палку с силой, равной весу груза).
Также не будет выигрыша в силе, если повесить груз сзади на самый конец палки, а взяться за палку спереди близко к плечу.

2. Для чего при гребле на лодке специально проигрывают в силе?

При гребле веслами на лодке человек проигрывает в силе.
Но почему это здесь выгодно?
Это увеличивает скорость движения лодки.
Весло — это рычаг.
На него при гребке действуют 2 силы: с одной стороны — сила руки человека, а с другой — сила сопротивления воды.
Весло крепится в уключине на борту, которая является точкой опоры для весла.
Длина весла от уключины до руки (плечо силы человека) значительно меньше, чем длина весла от уключины до загребной лопасти (плечо силы сопротивления воды).
Поэтому при гребке человек прикладывает силу большую, чем сила сопротивления воды.
Но, при гребке лопасть весла проходит большее расстояние, чем конец, за который держится человек.
Чем длиннее весла, тем большую силу приходится прикладывать человеку, тем быстрее движется лодка.

3. Действие ножниц как рычага.

Ножницы — это рычаг.
Ось вращения этого рычага проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц.
При работе с ножницами получают выигрыш в силе.
Действующей силой F1 является сила руки человека.
F2 — сила сопротивления материала, который режут ножницами.

а). Конторские ножницы для бумаги, имеют длинные лезвия и такой же длины ручки.
Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии.

б). Ножницы для резки металла: ручки гораздо длиннее лезвий.
Здес сила сопротивления металла велика и плечо силы руки приходится увеличивать.

в). Кусачки предназначены для перекусывания проволоки.
Здесь разница между длиной ручек и расстоянием режущей части от оси вращения еще больше.

4. Примеры применения рычагов в машинах и устройствах.

а). Тачка для перевозки грузов,
экскаватор,

ручка швейной машины,
педали и ручной тормоз велосипеда,
педали автомобиля и трактора,
клавиши пианино,
рукоятки тисков и верстаков,
рычаг сверлильного станка.

б). Рычажные лабораторные весы действуют как равноплечий рычаг,
весы для взвешивания грузовых вагонов, автомобилей также основаны на правиле рычага.

Источник



Рычаги в природе, быту и технике

Рычаг — один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком.

Тело человека как рычаг

К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага.

Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.

Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).

Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.

Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.

Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.

При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.

Рычаг в быту

Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.

Читайте также:  Законы природы в логике

То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.

При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.

Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.

Рычаги в технике

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.

Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.

Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.

Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.

Источник

Простые механизмы в живой природе

Урок физики по теме «Рычаги в природе и технике»

Простые механизмы в живой природе

В скелете животных и человека все кости, имеющие некото­рую свободу движения, являются рычагами, например, у чело­века — кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опо­ры — первый позвонок), фаланги пальцев. У кошек рычагами яв­ляются подвижные когти; у многих рыб — шипы спинного плав­ника; у членистоногих — большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков — створки раковины.

Рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выиг­рыш в скорости при проигрыше в силе. Это важно для приспосабливаемости и выживания.

Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых. Крылья некоторых насекомых начинают вибрировать согласно электрическим сигналам, которые проводятся нервами. Каждый из этих нервных сигналов проявляется в одном сокращении мышцы, которая в свою очередь двигает крыло. Две группы противоположных мышц, известных как «подниматель» и «опускатель», помогают крыльям подниматься и опускаться, натягивая в противоположные стороны. Стрекозы могут достигать в полете скорости до 40 км в час.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета нахо­дится в тесной зависимости от выполняемых данным органом жизненных функций. Например, длинные ноги борзой и оленя определяют их способность к быстрому бегу; короткие лапы кро­та рассчитаны на развитие больших сил при малой скорости; длинные челюсти борзой позволяют быстро схватить добычу на бегу, а короткие челюсти бульдога смыкаются медленно, но сильно держат (жевательная мышца прикреплена очень близко к клыкам, и сила мышц передается на клыки почти без ослаб­ления).

В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой по­движностью растительного организма. Типичный ры­чаг — ствол дерева и состав­ляющий его продолжение главный корень. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывает огромное сопротивление опрокидыванию (велико плечо сопротивления), поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие чисто по­верхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.

Интересные рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах (например, тычинки шалфея), а также в некоторых рас­крывающихся плодах.

Рассмотрим строение лугового шалфея (рис. 10). Вытянутая тычинка служит длинным плечом А рычага. На ее конце распо­ложен пыльник. Короткое плечо Б рычага как бы стережет вход в цветок. Когда насекомое (чаще всего шмель) заползает в цветок, оно нажимает на короткое плечо рычага. Длинное плечо при этом пыльником ударяет по спинке шмеля и оставляет на ней пыльцу. Перелетая на другой цветок, насекомое этой пыль­цой опыляет его.

В природе распространены гибкие органы, которые могут в широких пределах менять свою кривизну (позвоночник, хвост, пальцы, тело змей и многих рыб). Их гибкость обусловлена или сочетанием большого числа коротких рычагов с системой тяг, или сочетанием элементов, сравнительно негибких, с промежуточными элементами, легко поддающимися деформации (хобот слона, тело гусеницы и др.). Управление изгибанием во втором случае достигается системой продольных или косо расположенных тяг.

Источник

Методическая разработка урока "Рычаги в быту, природе, технике"

Нажмите, чтобы узнать подробности

Методическая разработка была подготовлена к уроку физики, который идет по планированию в 7 классе.

Просмотр содержимого документа
«Методическая разработка урока «Рычаги в быту, природе, технике»»

Методическая разработка урока «Рычаги в технике, природе, быту»

Опыт есть истинный учитель.

Леонардо да Винчи.

Цель урока: расширить знания учащихся о рычагах, познакомить с практическим использованием в жизни рычагов.

Оборудование урока: рисунки к опросу, карточки с заданиями, магниты на доску, сопроводительная презентация к уроку; динамометр, ножницы, листы бумаги со смайликами, линейка к практической работе

Планируемый результат:

учащиеся расширяют свои знания о рычагах и их использовании.

Читайте также:  Современная молодежь и природа

Личностные результаты:

Развитие опыта публичного выступления, умения делать выводы.

Метапредметные результаты:

Умение работать самостоятельно и в группе, закрепление понятия простой механизм, развитие навыка аналитической деятельности.

Предметные результаты:

Знание условия равновесия рычага и его применение на практике, умение различать виды рычагов.

Оформление доски: дата урока, эпиграф, на крайней левой доске магнитики и распечатанные рисунки, домашнее задание (тему вписываю позже).

Мотивация к учебной деятельности. Постановка учебной задачи.

Дети занимают свои места, звенит звонок, у входной двери стоит коробка, мешающая проходить.

-Здравствуйте, ребята! Я рада вас видеть! Давайте начнем наш урок. Но у нас какой-то беспорядок. Коробка у двери. Давайте-ка уберем!

Руку поднимает ученик, готовый прийти на помощь, пытается сдвинуть коробку, ничего не получается, тяжелая. Просится второй ученик помочь. Но он уже берет палку, которая стояла в уголке, и пользуясь ею, как рычагом, приподнимает коробку и сталкивает её в сторонку, с важным видом всем ученикам заявляя:

-Вот так, физику учить надо! — и поднимает указательный палец вверх.

Дети садятся на места.

-Спасибо, мальчики, выручили. (Обращаюсь к классу) А что же за знания нужны были нам сегодня, чтобы справиться с коробкой?

Ответы детей, среди которых конечно же звучат «Тема «Рычаг».

-Правильно. А на сегодняшнем уроке мы расширим ваши знания о рычагах и научимся видеть их в разных областях нашей жизни. Запишем в тетради число и тему урока «Рычаги в технике, быту и природе».

2) Актуализация знаний.

— Только чтобы сделать ваши знания глубже, надо вспомнить, что мы изучали ранее.Идет фронтальный опрос. .

Что такое рычаг?

-Укажите виды рычагов? (1,2,3 рода)

На крайней левой доске белые листы, закрепленные магнитами, висят под схемой, надо правильно распределить изображенные на рисунках примеры рычагов к какому роду они относятся.

-Распределите примеры, которые имеются, в схему:

Вызываю ребенка, который магнитиками крепит рисунки.

-Что называют плечом рычага? (Показать точки опоры и плечи)(эти же рисунки включаю через проектор и на крупных рисунках ученик указкой показывает плечи и точку опоры)

-Для чего используют рычаги? – (для получения выигрыша в силе)

ОСНОВНОЙ ВОПРОС УРОКА:

Закрепляется или пишется на доске.

Учащиеся выражают свое мнение (да,

нет, сомневаюсь). Однозначного ответа нет.

Оцениваем отвечающих по домашнему заданию. Переходим к следующему этапу урока.

Изучение нового материала.

-Давайте посмотрим, где же встречаются рычаги у нас в жизни. Результатом нашей работы должен стать кластер, где вы запишите основные моменты урока.

-Работаем в группах. Каждая группа получает задание, время на его выполнение, по истечении которого мы выслушаем отчёт каждой группы.

Задания группам выдаю на распечатанных листочках.

1) рычаги в быту.

Рычаги в быту

Рычаги широко распространены в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг. То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.

Другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.

Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги ь дверь.

Ручка швейной машины, клавиши пианино — все это примеры рычагов.

Задания к тексту «Рычаги в быту»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту.

3. Ответьте на вопрос: для чего используют рычаги в быту?

4. Сделайте выводы. (регламент 1 минута)

Рычаги в технике

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример – рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага – та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Рычаги можно встретить на стройке: экскаватор, подъемный кран, тачка, лом.

Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить кусачки, ножницы для резки металла, лопата.

Рычаги различного вида имеются у многих машин: педали или ручной тормоз велосипеда — все это примеры рычагов. Весы — тоже пример рычага.

Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен и в различных механизмах.

Задания к тексту «Рычаги в технике»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту.

3. Ответьте на вопрос: для чего используют рычаги в технике?

Читайте также:  Какой рнк не существует в природе

4. Сделайте выводы. .(регламент 1 минута)

рычаги в природе

Простые механизмы в живой природе

В скелете животных все кости, имеющие некото­рую свободу движения, являются рычагами, например, у кошек рычагами яв­ляются подвижные когти; у многих рыб — шипы спинного плав­ника; у членистоногих — большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков — створки раковины.

Рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выиг­рыш в скорости при проигрыше в силе. Это важно для приспосабливаемости и выживания. Например, длинные ноги борзой и оленя определяют их способность к быстрому бегу; короткие лапы кро­та рассчитаны на развитие больших сил при малой скорости; длинные челюсти борзой позволяют быстро схватить добычу на бегу, а короткие челюсти бульдога смыкаются медленно, но сильно держат (жевательная мышца прикреплена очень близко к клыкам, и сила мышц передается на клыки почти без ослаб­ления).

В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой по­движностью растительного организма. Типичный ры­чаг — ствол дерева и состав­ляющий его продолжение главный корень. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывает огромное сопротивление опрокидыванию (велико плечо сопротивления), поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие чисто по­верхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.

В природе распространены гибкие органы, которые могут в широких пределах менять свою кривизну (позвоночник, хвост, пальцы, тело змей и многих рыб). Их гибкость обусловлена или сочетанием большого числа коротких рычагов с системой тяг, или сочетанием элементов, сравнительно негибких, с промежуточными элементами, легко поддающимися деформации (хобот слона, тело гусеницы и др.). Управление изгибанием во втором случае достигается системой продольных или косо расположенных тяг.

Задания к тексту «Простые механизмы в живой природе»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту.

3. Ответьте на вопрос: почему некоторые рычаги в организмах животных устроены так, что они дают проигрыш в силе?

4. Сделайте выводы. .(регламент 1 минута)

Физпауза. А теперь мы с вами выполним не совсем обычное задание: встаньте, пожалуйста, у своих мест, положите свой учебник на ладонь и постарайтесь выполнить упражнения, не уронив его, а заодно задумайтесь об устройстве своего тела.

(упражнения: сгибание-разгибание рук в локтевом суставе, плечевом суставе, вставание на носки, наклон головы вперед-назад с одновременным удержанием учебника на ладони, проговаривание хором слова "рычаг".)

Что вы почувствовали? Вы почувствовали напряжение в мышцах? Спасибо, ребята, садитесь.

Что же вы обнаружили в своем теле, выполняя упражнения? Перечислите рычажные элементы в теле человека (кости рук, ног, пальцев, свод стопы, череп, нижняя челюсть).

рычаги в теле человека

Простые механизмы в теле человека

Движение играет огромную роль в жизни всех живых существ, В том числе и человека. Активные перемещения в пространство является основным отличием животных от растений. Движение и его скорость служат одними из главных приспособительных реакций животного к окружающей среде, что осуществляется двигательным аппаратом.

Двигательный аппарат человека состоит из костей, соединений между ними и мышц. Движения происходят в местах соединения костей. Мышечная ткань, основным свойством которой является способность сокращаться, приводит в движение костные рычаги. Кости и их соединения относятся к пассивной части двигательного аппарата, а мышцы – к его активной части.

Мышцы, действуя на кости, вращают их вокруг осей суставов. Такая система представляет собой особый рычаг.

В скелете человека все кости, имеющие некото­рую свободу движения, являются рычагами, например, кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опо­ры — первый позвонок), фаланги пальцев.

В двигательном аппарате человека мышцы проигрывают в силе, но выигрывают в расстоянии. Это создает значительные нагрузки на костно-мышечный аппарат, которые могут в несколько раз превышать перемещаемый или поднимаемый груз. Оказывается, рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выиг­рыш в скорости при потере в силе.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета нахо­дится в тесной зависимости от выполняемых данным органом жизненных функций. Зато очень важно то, что, проигрывая в силе, мы выигрываем в других отношениях. Небольшое сокращение длины мышцы позволяет в данном случае осуществить значительное перемещение ладони с грузом (мы можем поднять груз даже к плечу). Кроме того, мы выигрываем в скорости перемещения. Мышцы не могут очень быстро сокращаться; к счастью, при таком рычаге этого не требуется: скорость перемещения ладони с грузом оказывается в 10 раз больше скорости сокращения мышцы. Другими словами, проигрывая в 10 раз силе, мы во столько же раз выигрываем в длине и скорости перемещения груза.

Ребята, а хотите узнать, какую мускульную силу развивали ваши бицепсы при удержании учебника на ладони? Вы узнали, что кости рук являются рычагами. Как же можно решить эту задачу? Какое же правило нам понадобиться?

Действительно, мы перемещаемся примерно в 8-10 раз быстрее, чем сокращаются наши мышцы. Это очень важно в жизни и человека, и животных.

Задания к тексту «Простые механизмы в теле человека»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту.

3. По рис. согнутой в локте руки определите, какой проигрыш в силе дает такой рычаг? каков будет выигрыш в расстоянии?

4. Сделайте выводы. .(регламент 1 минута)

-Решаем задачу, оформляем у доски и в тетради.

5) Практическая работа.

-Давайте выполним практическую работу, поработаем с самым известным вам инструментом-ножницами.

Практическая работа.

Цель: проанализировать информацию о применении рычагов в быту.

Определить силу давления ножниц на лист бумаги, используя ножницы, динамометр.

Источник