Эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөн биеийн хөдөлмөрөө хөнгөвчлөхийн тулд ямар ч арга замаар эрэлхийлсээр ирсэн. Энгийн механизмууд энэ асуудлыг шийдэх хэрэгсэл болсон. Энэ нийтлэлд хөшүүрэг, блок, хөшүүрэг, блокны систем зэрэг шинэ бүтээлүүдийг авч үзэх болно.
Хөшүүрэг гэж юу вэ, хэзээ ашигласан бэ?
Хүн бүр багаасаа энэ энгийн механизмыг мэддэг байсан байх. Физикийн хувьд хөшүүрэг нь цацраг (саваа, самбар) ба нэг тулгуурын хослол юм. Биеийн жинг өргөх эсвэл хурдыг дамжуулах хөшүүрэг болдог. Цацрагийн доорхи тулгуурын байрлалаас хамааран хөшүүрэг нь хүч эсвэл ачааллын хөдөлгөөнийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Хөшүүрэг нь ажлын биет хэмжигдэхүүнийг багасгахад хүргэдэггүй бөгөөд зөвхөн түүний гүйцэтгэлийг тохиромжтой байдлаар дахин хуваарилах боломжийг олгодог.
Хүн хөшүүргийг удаан хугацаанд ашиглаж ирсэн. Тиймээс эртний Египетчүүд үүнийг пирамид барихад ашиглаж байсан гэсэн нотолгоо байдаг. Хөшүүргийн нөлөөний математикийн анхны тайлбар нь МЭӨ 3-р зуунаас гаралтай бөгөөд Архимедийнх юм. Энэ механизмын үйл ажиллагааны зарчмын орчин үеийн тайлбарХүчний моментийн тухай ойлголт зөвхөн 17-р зуунд Ньютоны сонгодог механик үүсэх үед үүссэн.
Хөшүүргийн дүрэм
Хөшүүрэг хэрхэн ажилладаг вэ? Энэ асуултын хариулт нь хүчний моментийн тухай ойлголтод агуулагддаг. Сүүлийнх нь хүчний гарыг модулиар нь үржүүлсний үр дүнд олж авсан ийм утга гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл:
M=Fd
Хүчний гар d нь тулгуур цэгээс хүч үйлчлэх F цэг хүртэлх зай юм.
Хөшүүрэг үүргээ гүйцэтгэх үед түүнд гурван өөр хүч үйлчилдэг:
- гадны хүч, жишээ нь хүн хэрэглэсэн;
- хүний хөшүүргээр хөдөлгөх гэж буй ачааны жин;
- тулгуурын хажуугаас хөшүүргийн дам нуруунд үйлчлэх тулгуурын хариу үйлдэл.
Тулгуурын хариу үйлдэл нь нөгөө хоёр хүчийг тэнцвэржүүлдэг тул хөшүүрэг нь орон зайд урагшлахгүй. Эргэлтийн хөдөлгөөн хийхгүй байхын тулд бүх хүчний моментуудын нийлбэр тэгтэй тэнцүү байх шаардлагатай. Хүчний моментийг үргэлж зарим тэнхлэгтэй харьцуулахад хэмждэг. Энэ тохиолдолд энэ тэнхлэг нь тулгуур цэг юм. Энэ тэнхлэгийг сонгохдоо тулгуурын урвалын хүчний үйл ажиллагааны мөр нь тэгтэй тэнцүү байх болно, өөрөөр хэлбэл энэ хүч нь тэг момент үүсгэдэг. Доорх зурагт эхний төрлийн ердийн хөшүүргийг харуулав. Сумнууд нь гадаад хүч F ба ачааны R жинг тэмдэглэнэ.
Эдгээр хүчний моментуудын нийлбэрийг бичвэл:
RdR+ (-FdF)=0
Моментуудын нийлбэрийг тэгтэй тэнцүүлэх нь хөшүүргийн гарыг эргүүлэхгүй байхыг баталгаажуулдаг. АгшинF хүчийг сөрөг тэмдгээр авсан, учир нь энэ хүч нь хөшүүргийг цагийн зүүний дагуу эргүүлэх хандлагатай байдаг бол R хүч нь цагийн зүүний эсрэг эргүүлэх хандлагатай байдаг.
Энэ илэрхийллийг дараах хэлбэрээр дахин бичихэд бид хөшүүргийн тэнцвэрийн нөхцөлийг олж авна:
RdR=FdF;
dR/dF=F/R
Хүчний моментийн тухай ойлголтыг ашиглан бид бичгийн тэгш байдлыг олж авсан. МЭӨ III зуунд. д. Грекийн философичид энэхүү физик ойлголтын талаар мэддэггүй байсан ч Архимед туршилтын ажиглалтын үр дүнд хөшүүргийн гарт үйлчлэх хүчний харьцаа болон эдгээр гарны уртын хооронд урвуу хамаарлыг тогтоожээ.
Бүртгэгдсэн тэгшитгэлүүд нь гарны урт багасах нь dR нь жижиг F хүчний тусламжтайгаар том жинг өргөх боломжийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг болохыг харуулж байна. урт гар dF R ачаа.
Физикт блок гэж юу вэ?
Блок бол өөр нэг энгийн механизм бөгөөд цилиндр гадаргуугийн периметрийн дагуу ховилтой дугуй цилиндр юм. Ховил нь олс эсвэл гинжийг бэхлэхэд үйлчилдэг. Блок нь эргэлтийн тэнхлэгтэй. Зурагт блок хэрхэн ажилладагийг харуулсан жишээг харуулж байна.
Энэ блокыг тогтмол гэж нэрлэдэг. Энэ нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй, харин чиглэлээ өөрчлөх боломжийг танд олгоно.
Тогтмол блокоос гадна хөдөлгөөнт блок байдаг. Хөдөлгөөнт болон суурин блокийн системийг доор харуулав.
Хэрэв энэ системд агшны дүрмийг хэрэгжүүлбэл бид үүнийг олж авнахүч чадлын өсөлт нь хоёр дахин их боловч бид замдаа ижил хэмжээгээр алддаг (F=60 N зурагт).
Хөшүүрэг ба блокуудын систем
Өмнөх догол мөрөнд дурьдсанчлан хөшүүргийг зам эсвэл хүчийг олж авахын тулд ашиглаж болох бол блок нь хүчийг олж авах, үйл ажиллагааныхаа чиглэлийг өөрчлөх боломжийг олгодог. Эдгээр энгийн механизмуудын шинж чанаруудыг хөшүүрэг, блокийн системд ашигладаг. Эдгээр системд элемент бүр тодорхой хүч авч, бусад элементүүд рүү шилжүүлснээр бид анхны хүчийг гаралт болгон авдаг.
Хөшүүрэг, блокийн ажиллахад хялбар байдал, тэдгээрийн бүтцийн ашиглалтын уян хатан байдал нь ийм хослолоос нарийн төвөгтэй механизмуудыг бүтээх боломжтой болгодог.
Энгийн механизмын системийг ашиглах жишээ
Үнэндээ биднийг хүрээлж буй аливаа машин нь хөшүүрэг, блокийн систем юм. Энд хамгийн алдартай жишээнүүд байна:
- бичгийн машин;
- төгөлдөр хуур;
- кран;
- эвхэгддэг шат;
- тохируулж болох ор, ширээ;
- хүний яс, үе мөч, булчингийн багц.
Хэрэв эдгээр систем бүрийн оролтын хүчийг мэдэж байгаа бол системийн элемент бүрт хөшүүргийн дүрмийг дараалан хэрэглэх замаар гаралтын хүчийг тооцоолж болно.
