家水供給人の人生にレバレッジを利用する。シンプルな仕組み

水供給

人の人生にレバレッジを利用する。シンプルな仕組み

関節によって接続された骨は、筋肉が収縮するときにレバーの役割を果たします。生体力学では、レバーは次のように区別されます。

第 1 種レバー、または「バランスレバー」、双腕 - 抵抗点と筋力の適用点が支点の反対側にあります。例としては、脊椎と頭蓋骨の接続があります。

第 2 種類のレバー、シングルアーム - 両方の力が支点の片側に、支点から異なる距離で加えられます。力の作用点と重力の作用点の位置に応じて 2 つのタイプが区別されます。

最初のタイプ - 力のてこ - 筋力を加える肩が抵抗（重力）の肩よりも長い場合。例 - つま先を持ち上げているときの足。
2 番目のタイプはスピードレバーです。筋力を加えるアームは抵抗のアームよりも短く、重力に対抗するアームが適用されます。例としては、曲げたときの肘関節があります。

12 首の筋膜と細胞空間。

V.N.による首の筋膜：

首の表層筋膜（皮下筋）。

頸部筋膜の表層（胸鎖乳突筋と僧帽筋）。

頸部筋膜の深層（胸骨甲状筋、胸骨舌骨筋、およびオモ舌骨筋）。

子宮頸部筋膜内（気管、食道、甲状腺、神経血管束） - 頭頂層、内臓層。

脊椎前筋膜（前斜角筋）。

13 首のトポグラフィー (三角形、斜角線および斜角間空間)。

プリスケーラ空間胸骨甲状腺、胸骨舌骨筋、および前斜角筋の端の間に位置し、前方に鎖骨下静脈があり、その後方に横隔神経および鎖骨下リンパ幹があります。

斜角間空間前斜角筋と中斜角筋の間にあり、その下は第 1 肋骨で囲まれています。前方には鎖骨下動脈があり、その後方には腕神経叢（鎖骨上部分）の幹があります。

フロント首の領域または前三角は、側面では胸鎖乳突筋の前端によって、上では顎、下顎の基部および枝、乳様突起によって、下では胸骨の頸静脈切痕によって制限されています。

顎から頸静脈切痕までの前方正中線は、その領域を次のように分割します。 内側の三角形：右と左。各内側の三角形の上部には次の特徴があります。 顎下三角、二腹筋の前腹と後腹、および下顎によって制限されます。これには、境界内に N. I. Pirogov によって記述されている、顎下唾液腺と小さな舌三角形が含まれています。

フロント– 顎舌骨筋の後端、

後方 -二腹筋の後腹の下端。

上– 舌下神経;

三角形の領域は舌骨筋とその下の筋肉によって占められています 舌動脈、N.I.に割り当てられた迅速なアクセスのため。ピロゴフは三角形を与えました。

前部の中央には頸動脈（眠い) 三角形、前方と下方はオモ舌骨筋の上腹部によって形成され、上方は二腹筋の後腹部によって形成され、後方は胸鎖乳突筋の前端によって形成されます。眠そうな三角地帯で彼らは通り過ぎる 内頸静脈、迷走神経、総頸動脈、その制限内で、甲状軟骨の上端のレベルで外側と内側に分けられます。三角形の下部では、総頸動脈が YI 頚椎の横突起の前結節に隣接しており、脈の触診や止血の際に総頸動脈が前結節（頸動脈結節）に押し付けられます。

前部領域の下部は次のように占められています。 肩甲気管境界内の三角形: 上外側 - 片舌骨筋の上腹、後下 - 胸鎖乳突筋の端、内側 - 前正中線。三角形の奥には気管と食道があります。

胸鎖乳突筋領域同じ名前の筋肉に対応し、外側三角形と内側三角形の間の良いガイドとして機能します。筋肉の前端は、頸動脈、内頸静脈、およびそれらの間に位置する迷走神経の投影線に対応します。

側部領域首には、胸鎖乳突筋の後端に沿った前縁、僧帽筋に沿った後縁、および鎖骨に沿った下縁があります。

を含む：

肩甲骨台形上部を占める三角形は、僧帽筋、胸鎖乳突筋（側面）の端と、オモ舌骨筋の下腹部（下側）の間に位置します。頸神経叢とその短い枝がその中に投影されています。

肩鎖骨三角形は鎖骨 (下側) と胸鎖乳突筋、肩甲舌骨筋 (下腹部) の筋肉の端によって形成されます。その内部 - カラエン空間には、鎖骨下静脈、動脈、腕神経叢の幹からなる首の水平な神経血管束があります（前後）。

後部領域頸部の上縁は上項部線に沿っており、側縁は僧帽筋の前縁に沿っており、下縁はYII頚椎の肩峰棘突起の線に沿っている。この領域は、上で説明した多層の後部筋肉群によって占められています。後頭部の下にあります 後頭下後直筋と頭斜筋で囲まれた三角形。

バックフォワード

注意！スライドプレビューは情報提供のみを目的としており、プレゼンテーションのすべての機能を表しているわけではありません。もし興味があればこの作品、完全版をダウンロードしてください。

レッスンの目的:最も単純で最も一般的な単純なメカニズムであるレバーを研究してください。

レッスンの目標:

教育的: レバーが何であるかを調べ、状態を調べますレバーバランス、レバーバランスの法則を適用することを教えます。
教育的: に対する認知的関心を育む新しい知識、新しい知識を独立して検索したいという欲求の発現のための条件を作成します。
発達: 教育活動の変化を通じて、知識を分析して結論を導き出し、注意力と観察力を養うためのスキルと能力を開発し続けます。
「シンプルな機構」の概念を導入し、レバーの平衡状態を解明します。

装置：コンピューター、プロジェクター、PowerPoint プレゼンテーション、定規レバー、分銅セット、はさみ、レバースケール、固定ブロック、タスクカード。

授業中

I. 参考知識の更新

学んだ内容の繰り返し。学生は「機械作業」というテーマのテストを受けるように求められます。力"。

II. 新しい教材の学習

デモンストレーション: ハサミ、レバースケール、固定ブロック、レバー定規。
勉強の紹介新しい話題。生徒たちは、「これらのデバイスとデバイスを結び付けるものは何ですか?」という問題のある質問をします。 （学生の意見も聞きます）調べてみましょう。

1. シンプルな仕組み(スライド1)

人間の身体能力には限界があるため、古代より人間の力をより大きな力に変換できる装置を使用してきました。このような装置、つまり単純な機構は、3,000 年前、古代エジプトのピラミッドの建設中に使用されました (スライド 2)。

レッスンのテーマを書き留めます。

単純な機構とは、力を変換するために使用される装置です。
単純なメカニズムの種類:レバー（ブロック、ゲート）; 傾斜面（くさび、ねじ）
目的– 筋力が向上します (スライド 3)。

– 今日は、単純なメカニズムのタイプの 1 つであるレバーについて説明します。

目標: レバーとは何か、その構造と目的は何であるかを理解します (スライド 4)。
人生経験から、人が重い物体を持ち上げるのは難しいことを知っています。彼が加える力は、物体の重力に打ち勝つには不十分な場合があります。これには、バールやレバーなどの簡単な装置が役に立ちます。

レバレッジのデモンストレーション。

レバーは、固定されたサポートの周りを回転できる剛体です。

レバーの構造を見てみましょう。これを図で表し、主要な部分をリストしてみましょう (スライド 5)。

について– 支点。
F1、F2– レバーに作用する力。
l1– 力の腕 F 1。
l 2– 力の腕 F 2 。

存在する 2種類のレバー: 第 1 種レバー、第 2 種レバー (スライド 6)。
生徒たちはレバーの図を見せられ、「これらの種類のレバーの違いは何ですか?」という問題のある質問をされました。
第 1 種類のレバーの場合、支持の固定点は加えられた力の作用線の間に位置します。 2 番目のタイプのレバーの場合、支持の固定点は加えられる力の作用線の片側に位置します。

レバレッジの目的は権力を獲得することです。

3. レバーの平衡状態

実証実験: レバーを使用して 6N の力と 3N の力のバランスをとります。（学生が呼ばれます）。結論: レバーのおかげで強度が 2 倍向上しました。
紀元前3世紀。アルキメデスは、力が増す法則を発見しました。今回はこのルールを確立していきます。

実証実験。

レバーのバランスをとり、測定結果を表に入力します。

経験NO.
1	6	2	2	6	3	3
2	6	2	3	4	2	2
3	6	2	6	2	1	1

生徒は表に記入して計算を実行します。 F2/F1、l1/l2。次に、表の最後の列で得られた結果を分析します。実験の結論を定式化し (スライド 7)、ルールを書き留めます。

レバーに作用する力がこれらの力の腕に反比例するとき、レバーは平衡状態にあります。

この規則から、てこの助けを借りて、より小さな力でより大きな力のバランスをとることができることがわかります。

4. レバレッジを利用する

レバーは日常生活やテクノロジーの分野で広く使用されています。レバー平衡の法則がアクションの基礎となりますさまざまな楽器およびデバイス (スライド 8)。
これで、レッスンの最初に尋ねられた質問に確実に答えることができると思います。

Ⅲ．統合

レバーとは何ですか?
レバーの均衡の法則は何ですか?
誰が設置したの？

問題解決（スライド9）。

テコのバランスの法則から、テコを使用すると、より小さな力でより大きな力のバランスをとることができることがわかります。伝説によると、アルキメデスは自分の発見の重要性を認識し、「支点をください。そうすれば地球を持ち上げてみましょう！」と叫びました。これが不可能であることを説明してください (スライド 10)。
なぜ金属ハサミは紙ハサミより柄が長いのでしょうか？ (スライド 11)
なぜドアハンドルドアの中央ではなく、回転軸から最も遠い端に取り付けられていますか？ (スライド 12)
どのレバーが平衡状態になりますか? (スライド 13)
№ 750

レバーのバランスが取れているとき、小さいアームには 300 N の力が作用し、大きいアームには 20 N の力が作用します。小さいアームの長さは 5 cm です (スライド 14)。）。

IV. 宿題(スライド15)

ペリシキン A.V. 物理。 7 年生: §55、56、例。 30(1)

V. 反省

レッスンをまとめます。フレーズを続けます:

今日授業で習ったのは…
興味深かった…
レッスンで得た知識は必ず役立ちます...

参考文献:

1) ペリシキン A.V. 物理。中学1年生
2) ルカシク V.I. 物理の問題を集めた問題集。 7～9年生。
3) マロン A.E. 物理。 7 年生: 教育および方法論のマニュアル。

テクノロジー、日常生活、自然におけるレバー

レバー - 小さな力で大きな力のバランスを取ることができる最も単純な機構。固定されたサポートの周りを回転する剛体です。レバーテクニックを使用する性質

レバーは、長いアームにかかる力を少なくして短いアームにより多くの力を得る (または、短いアームの動きを少なくして長いアームに多くの動きを与える) ために使用されます。レバーアームを十分に長くすることで、理論的にはあらゆる力を発生させることができます。

多くの場合、日常生活次のような単純なメカニズムを使用します。

*傾斜面、
*ブロックを使用して、
※クサビやネジも使用します。

人が必要とする力を軽減するために、鍬やパドルなどの道具が使用されました。 Steelyard により、力のレバレッジを変更できるようになり、秤の使用がより便利になりました。日常生活で使用される複合レバーの例としては、爪切りが挙げられます。クレーン、エンジン、ペンチ、ハサミ、その他何千もの機構や工具の設計にレバーが使用されています。

レバーは日常生活でもよく使われます。しっかりとねじ込まれたものを開けるのははるかに困難です。給水栓、3〜5 cmのハンドルがなかった場合、これは小さいですが非常に効果的なレバーです。ボルトやナットを緩めたり締めたりするために使用するレンチも同様です。レンチが長いほど、このナットを緩めるのが簡単になり、逆に、より強く締めることができます。各種機構、自動車、工作機械の修理など、特に大きくて重いボルトやナットを扱う場合は、柄が1メートルまでのレンチを使用してください。

別の輝く例日常生活で最も一般的なドアはレバーです。ヒンジの近くを押してドアを開けてみてください。ドアは非常に強く折れます。しかし、遠ざかるほどドアヒンジ力がかかる位置が特定されると、ドアを開けるのが容易になります。

棒高跳びもすごいですね明確な例。長さ約 3 メートルのレバーを使用します (走り高跳びのポールの長さは約 5 メートルです。したがって、ジャンプの瞬間のポールの曲がりから始まるレバーの長いアームは約 3 メートルです)。力を正しく加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛び上がります。

例としては、ハサミ、ワイヤーカッター、金属切断ハサミなどがあります。レバーさまざまな種類多くのマシンで利用可能: ハンドルミシン、自転車のペダルやハンドブレーキ、ピアノの鍵盤などはすべてレバーの例です。スケールもレバーの一例です。

古来より、単純な機構を組み合わせて、さまざまな組み合わせで使用することが多くありました。

結合機構は 2 つまたはもっと単純。それは必ずしも複雑なデバイスである必要はありません。多くの非常に単純なメカニズムを組み合わせて考えることもできます。

たとえば、ミートグラインダーには、ゲート（ハンドル）、ネジ（肉を押す）、ウェッジ（カッターナイフ）があります。矢腕時計互いに噛み合う異なる直径の歯車システムによって回転します。最も有名な単純な複合機構の 1 つはジャックです。ジャッキはネジとゲートを組み合わせたものです。

動物や人間の骨格では、ある程度自由に動くすべての骨がレバーになっています。たとえば、人間の場合、腕と脚、下顎、頭蓋骨、指の骨です。猫の場合、レバーは可動式の爪です。多くの魚の背びれには棘があります。節足動物では - 外骨格のほとんどの部分。二枚貝、貝弁では。骨格レバー機構は主に、強度を失いながら速度を高めるように設計されています。特に昆虫では速度が大幅に向上します。

興味深いレバー機構は、一部の花 (セージの雄しべなど) や一部の裂開果実にも見られます。

たとえば、人や動物の骨格や筋骨格系は、数十、数百のレバーで構成されています。肘関節を見てみましょう。橈骨と上腕骨は軟骨でつながっており、上腕二頭筋と上腕三頭筋も軟骨でつながっています。したがって、最も単純なレバー機構が得られます。

3kgのダンベルを手に持つと、どれくらいの力が筋肉に発達しますか? 骨と筋肉の接合部は骨ごとに1対8の比率で分割されているため、筋肉は24kgの力を発揮します。私たちは自分たちよりも強いことがわかりました。しかし、私たちの骨格のてこシステムでは、私たちの力を十分に発揮することができません。

わかりやすい例はもっとあります成功したアプリケーション体の筋骨格系におけるてこ作用の利点は、多くの動物 (あらゆる種類の猫、馬など) における後膝の逆向きです。

彼らの骨は私たちよりも長く、後ろ足の特殊な構造により、筋肉の力をより効率的に使用できます。はい、間違いなく、彼らの筋肉は私たちよりもはるかに強いですが、体重は桁違いに重いです。

平均的な馬の体重は約450kgで、約2メートルの高さまで簡単にジャンプできます。あなたも私も、体重は馬の 8 ～ 9 分の 1 ですが、そのようなジャンプを実行するには、走り高跳びのスポーツの達人である必要があります。

ハイジャンプについて思い出したので、人間が発明したレバーを使用するためのオプションを考えてみましょう。高い金庫 非常にわかりやすい例です。

長さ約3メートルのレバーを使用します（走り高跳び用のポールの長さは約5メートルですので、ジャンプの瞬間のポールの曲がりから始まるレバーの長い腕は約3メートルです）。力を正しく加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛び上がります。

日常生活のレバー

レバーは日常生活でもよく使われます。小さくても非常に効果的なレバーである 3 ～ 5 cm のハンドルがなかったら、しっかりとねじ込まれた水道の蛇口を開けるのははるかに困難になります。

ボルトやナットを緩めたり締めたりするために使用するレンチも同様です。レンチが長いほど、このナットを緩めるのが簡単になり、逆に、より強く締めることができます。

各種機構、自動車、工作機械の修理など、特に大きくて重いボルトやナットを扱う場合は、柄が1メートルまでのレンチを使用してください。

日常生活におけるレバーのもう 1 つの顕著な例は、最も普通のドアです。ヒンジの近くを押してドアを開けてみてください。ドアは非常に強く折れます。ただし、力がかかる位置がドアのヒンジから離れるほど、ドアを開けるのが容易になります。

ハサミ。

これは、回転軸がハサミの両方の半分を接続するネジを通過する単純なハサミ機構の一例です。建設現場で荷物を持ち上げるためにブロックを使用します。

ウインチまたはレバーは、井戸から水を汲み上げるために使用されます。丸太に打ち込まれたくさびは、ハンマーがくさびを叩くよりも大きな力で丸太を押し広げます。

レバー（織機で使用される、蒸気機関内燃機関では）、ネジ（ドリルの形で使用）、レバー（釘抜きの形で使用）、ピストン（ガス、蒸気、または液体の圧力を機械的仕事に変える）。

「科学への第一歩」

地方自治体の予算教育機関平均総合的な学校と徹底的な研究単品 No.32 サマラ

セクション: 物理学

主題：「パワーあるよ！頭脳はいりませんか？

アブラモフ・ダニラ

4B年生

MBOU中等学校第32校

行く。サマラ

作業長

シーベルト・ガリーナ・イワノヴナ

教師プライマリークラス

サマラ、2015

私。はじめに…………………………………………………………………………..3

Ⅱ。主要部分。レバーとその種類……………………………………5

Ⅲ。実践編………………………………………………………………..11

3.1 テクノロジーと日常生活におけるレバー……………………………………………………………….11

3.2. 研究室での仕事話題になっている

「レバーの平衡条件の解明」……………………………….12

3.3. 自宅での実験…………………………………………13

3.4. 原理に基づいて動作するデバイスとモデルの製造

レバー………………………………………………………………15

Ⅳ。結論……………………………….…………………………..…….17

文学…………………………………………..……………………...18

アプリケーション……………………………………………………………………………………19

導入

ある日、私たちは家族全員で車で森へ行きました。雨が降り始めていなければ、すべてが素晴らしかったです。彼は私たちを家に帰らせました。そして当然、雨に濡れた道路で立ち往生してしまいました。車を押しようとする試みはすべて無駄でした...そして父はこう言いました。「今すぐ力のある人に助けてもらえたらいいのに、息子よ！」しかし、近くに強い男も英雄もいなかったので、トラクターがやって来ました。彼はウインチをほどき、ケーブルを私たちの車に結び、5分以内に引き抜きました。

私は常に強くなり、真の助け手になり、ロシアの英雄のように、優しく、正直で、強くて器用になりたいと心から思っていました。しかしその後、私は自分自身に次の質問をしました。一般人タスク？」

私が指名しました仮説 - おそらく、人が強くなるのを助けるメカニズムがあるでしょう。(スライド 1 を参照).

目標研究 : 最も単純なメカニズムの動作原理を調べます。(スライド 1 を参照).

その答えを求めて、私は物理学に目を向けました。人間自身の力には限界があるので、人間は力を増強するためにしばしば装置を使用することを学びました。このような装置を単純機構と呼びます。これらには、レバーとその種類 - ブロックとゲートが含まれます。傾斜面とその種類 - ウェッジとスクリュー。

タスク :

1. レバレッジの起源と種類について学びます。

2. レバーを使った実験を行う。

3. 大人の助けを借りて、てこの原理で動作する装置をモデル化します。

4. 研究結果に基づいて電子プレゼンテーションを作成します。(スライド 1 を参照).

オブジェクト: レバーアーム。

アイテム： 人々の生活にレバレッジを適用すること。

メソッド : 文献やインターネットでの情報の検索、観察、記述と測定、実験作業、モデリング。

Ⅱ 。レバーとその種類。

「足がかりをください、そうすれば地球を動かします！」

アルキメデス

人間は合理的な存在です。彼に、獣よりも強く、より速くする装置を作成し、それらがなければ生きていけない状況で生きる機会を常に与えたのは、彼の心でした。

最初のそのような装置の 1 つはレバーでした。原始人ですら、普通の棒を重りを持ち上げるための道具に変えました。長い棒を石の下に滑り込ませ、それを支えとなる木の上に置くと、問題なく石を別の場所に移動することができました。ポールが長いほど作業が楽になります。レバーの発明は、原始人をその発展の道に沿って前進させました。

鍬とオールは、作業に必要な力を軽減するために人間によって発明されました。(スライド 1 を参照).

紀元前 5 千年紀、メソポタミアではてこの原理を利用してバランスをとる天秤が使用されていました。

レバーがなければ重いものを持ち上げることは不可能です石板ピラミッドの建設中に古代エジプト。高さ 147 メートルのクフ王のピラミッドの建設には、230 万個の石のブロックが使用され、最小のものの重さは 2.5 トンでした。

紀元前 1500 年頃、エジプトとインドにシャドゥフが出現しました。これは、水を入れた容器を持ち上げるための装置である現代の蛇口の祖先です。ロシアでも同様の装置が井戸から水を汲み上げるために使用され、「クレーン」と呼ばれていました。

したがって、レバーの作者の名前も、その発明の正確な日付もわかりません。しかし、古代の人々は数学的規則や物理法則を持たずに、直感と経験に頼って単純な機構を発明し、広く使用していたと完全に自信を持って言えます。

2.2 アルキメデス - メカニック。

レバー、ブロック、傾斜面は、古代に住んでいた科学者アルキメデスに興味を持ちました。古代ギリシャ古代の頃。紀元前3世紀。 e. アルキメデスは、力、荷重、てこの作用の概念を結び付けて、てこの動作原理を初めて書面で説明しました。彼によって定式化された平衡の法則は今日でも使用されており、次のように聞こえます。「レバーに作用する力がその力の腕に反比例するとき、レバーは平衡状態にあります。」. アルキメデスは、てこの原理の完全な理論を概説し、それを実際に適用することに成功しました。プルタルコスは、アルキメデスがシラクサの港に吊り上げと輸送を容易にするために多くのブロックレバー機構を構築したと報告しています。重い荷物。彼が発明した水をすくうためのアルキメデスのスクリュー（オーガー）は、今でもエジプトで使われています。アルキメデスは最初の力学理論家でもあります。彼は著書「On Balance」を書き始めます平面図» レバレッジの法則の証明付き。(スライド 1 を参照).

伝説によると、ヒエロンがエジプト王プトレマイオスへの贈り物として建造した重多層船シラキュースは進水できなかったという。アルキメデスはブロックのシステム (滑車ホイスト) を構築し、その助けを借りて、手を 1 回動かすだけでこの作業を行うことができました。伝説によると、アルキメデスは同時にこうも言いました。「自由に立つことができる別の地球があれば、私は地球を動かすでしょう」（別のバージョンでは、「支点を与えてください。そうすれば世界をひっくり返してみましょう」）。(スライド 1 を参照).

アルキメデスの工学的天才は、紀元前 212 年のローマ人によるシラクサ包囲中に特に力強く現れました。 e. 第二次ポエニ戦争中。しかし、その時彼はすでに75歳でした。アルキメデスは投擲可能な投擲機を開発した高速重さ約250kgの石や重い丸太を岸から船に投げ込む機構など。でここ数年この「古代の超兵器」の説明の真実性を検証するために、いくつかの実験が行われました。構築された構造はその完全な機能を示しました。

いわゆる「アルキメデスの足」は、現代のクレーンのプロトタイプであるユニークな吊り上げ機械でした。それは城壁を越えて突き出た巨大なレバーで、カウンターウェイトが装備されていた。(スライド 1 を参照).

有名な古代史家ポリュビオスは、ローマの船がシラキュース近くの海岸に着陸しようとすると、特別な訓練を受けた人が制御するこの機械が船首を掴んでひっくり返すだろうと書いています。ローマ軍は都市を襲撃するという考えを放棄せざるを得なくなり、包囲戦に切り替えた。ポリュビオスは次のように書いている。「これは、一人の人間、一才能の奇跡的な力であり、あらゆる任務に巧みに向けられている…誰かがシラクサ人の中から一人の老人を排除すれば、ローマ人はすぐに都市を占領することができた。」

メカニックとしてのアルキメデスの役割を評価すると、彼が適切な計算を行い、動きを強化し、変化させることができるより複雑なメカニズムを設計したことに注目したいと思います。アルキメデスのおかげで、人類は大型船を進水させ、戦闘車両を製造することを学びました。

2.3 レバーとは何ですか?

それでも、人の力には限界があるため、人の力をより大きな力に変えることを可能にする装置（または装置）を頻繁に使用します。直接動かすことができない重い物体（石、キャビネット、工作機械）は、十分に長くて強い棒であるレバーを使用してその場所から移動させます。

レバーは、固定されたサポートの周りを回転できる剛体です。レバーには 2 本のアームがあります。ショルダーとは支点から力がかかる点までの距離です。バールや板などをレバーとして使用できます。パターンがあります:(スライド 1 を参照).

1) ショルダーが長いほど、同じ荷物を持ち上げるのに必要な力が少なくなります。

2) 肩が長ければ長いほど、より長い道のりそれは通ります。

3) バランスを維持するには、レバーアームは何倍大きいか、荷重は何倍小さい必要があります。

これらのパターンを小学生にも理解できる言語で定式化することができました。私たちは反比例と比例の性質についてまだよく知りません。そして、自家製の実験室設備 (レゴコンストラクターで作られたレバー) は、パターンの妥当性を明確に検証するのに役立ちました。

レバーは2種類あります。

第 1 種類のレバーの場合、支持固定点 O は加えられた力の作用線の間に位置し、第 2 種類のレバーの場合、支持固定点 O は作用線の片側に位置します。(スライド 1 を参照).

レバレッジを利用すると力を得ることができます。レバーを使用して得られる力の増加を計算するには、3 世紀にアルキメデスが発見した法則を知っておく必要があります。紀元前 e.

それで、小さな力と大きな力のバランスをとるためには、その肩が大きな力の肩を超える必要があります。 .

アルキメデスがてこの原理を確立して以来、それはほぼ 1900 年間、元の形で存在してきました。

したがって、ほとんどの場合、強度を高めるためにてこの作用が使用されます。体にかかる力が数倍になります。

2. 4.レバーの種類

レバーにはブロックとゲートの 2 種類があります。(スライド 1 を参照).

ブロックロープ、ケーブル、チェーンを通す溝のある車輪のような形をした装置です。

ブロックには、可動ブロックと固定ブロックの 2 つの主なタイプがあります。(スライド 1 を参照).

固定ブロックの場合は軸が固定されており、荷物をつり上げる際に上下しませんが、可動ブロックの場合は荷物に合わせて軸が動きます。静止したブロックでは強度が向上しません。力の方向を変えるために使用します。したがって、たとえば、そのようなブロックの上に投げられたロープに下向きの力を加えると、荷重が上向きに上昇します。

移動ブロックの場合は状況が異なります。このブロックにより、小さな力で 2 倍以上の力のバランスをとることができます。

実際には、移動ブロックと固定ブロックの組み合わせがよく使用されます。これにより、力の衝撃の方向を変えることができ、同時に強度が 2 倍になります。

強度をさらに高めるために、と呼ばれる昇降機構が採用されています。チェーンホイスト。ギリシャ語の「滑車」という言葉は、「ポリ」（たくさん）と「スパオ」（引っ張る）という 2 つの語源から形成されているため、一般的には「たくさんの引っ張り」ということになります。(スライド 1 を参照).

滑車は 2 つのケージを組み合わせたもので、1 つは 3 つの固定ブロックで構成され、もう 1 つは 3 つの可動ブロックで構成されます。それぞれの可動ブロックが牽引力を 2 倍にするため、一般にプーリーの強度は 6 倍になります。

ゲートはシリンダー（ドラム）とそれに取り付けられたハンドルで構成されています。この単純な仕組みは古代に発明されました。ほとんどの場合、井戸から水を汲み上げるために使用されました。(スライド 1 を参照).

より高度な機構はウインチです。直径の異なる2つの歯車を備えたゲートを組み合わせたものです。ウインチは 2 つのウインチを組み合わせたものと考えることができます。(スライド 1 を参照).

何世紀にもわたる実践により、どのメカニズムも仕事に利益をもたらさないことが証明されています。作業条件に応じて強度や経路を増やすために使用されます。古代の科学者はすでにそのルールを知っていました: 力で何回勝っても、距離で負けるのは同じです。 このルールは力学の「黄金律」と呼ばれています。その著者は古代ギリシャの科学者、アレクサンドリアのヘロンです。私西暦世紀(スライド 1 を参照).

Ⅲ 。実践的な部分。

レバーの歴史、発見者、動作原理と種類についての理論的資料を勉強した後、私は研究を行うことにしました。

3.1. テクノロジーと日常生活におけるレバー。

私たちの中で現代世界レバーは自然界と人工界の両方で広く使用されています。変換するほぼすべてのメカニズム機械式ムーブメント、何らかの形でレバレッジを使用します。

レバーは人間や動物の体のさまざまな部分にあります。これらは、たとえば、手足や顎です。昆虫や鳥の体にはレバーがたくさん見られます。

レバーは水道の蛇口やドア、各種キッチン家電など日常生活でもよく使われています。(スライド 1 を参照).

てこの原理は、強さや距離を伸ばす必要がある場合に使用されるてこスケール、さまざまな種類のツールや装置の動作の基礎となっています。(スライド 1 を参照).

ハサミを使って作業すると、力と距離が増加することがわかります。ハサミはレバーであり、その回転軸はハサミの両半分を接続するネジを通過します。ハサミの用途に応じて、そのデザインは異なります。紙を切るために設計されたはさみは、長い刃とほぼ同じ長さのハンドルを備えています。紙を切る必要はありません大きな力、長い刃を使用すると、直線で切るのがより便利になります。この場合、距離が増加します。切断はさみ板金金属の抵抗力が大きく、それをバランスさせるために、作用する力の腕を大幅に増加する必要があるため、ハンドルは刃よりもはるかに長いです。ワイヤー切断用に設計されたワイヤーカッターでは、ハンドルの長さと切断部分と回転軸の間の距離の差はさらに大きくなります。明らかに、このような場合には力が得られます。 (スライド 1 を参照).

レバーは他の工具にも使用されます。これらは、万力や作業台のハンドル、工作機械のレバーなどです。大工道具、救助ツールなど。(スライド 1 を参照).

もちろん、テクノロジーではさまざまなタイプのレバーが一般的です。最も簡単な使用例は次のとおりです。車のシフトレバー、車やトラクターのペダル、自転車のハンドブレーキ。(スライド 1 を参照).

ミシンのハンドルやピアノの鍵盤もレバーです。(スライド 1 を参照).

私たちはみんなスポーツが大好きです！そして、よく見てみると、この分野でもレバレッジが使われていることがわかります。高い金庫非常にわかりやすい例です。 長さ約 3 メートルのレバーを使い、力を正しく加えると、アスリートは最大 6 メートルの目もくらむような高さまで飛び上がります。また、多くのスポーツ用品にはレバーが装備されています。(スライド 1 を参照).

どれについても建設現場掘削機とタワーの作業クレーン- これはレバー、ブロック、ゲートの組み合わせです。クレーンの「専門性」に応じて、さまざまなデザインそして特徴。(スライド 1 を参照).

レバーは以下の分野でも広く使用されています。農業– トラクター、コンバイン、播種機、その他の機構。(スライド 1 を参照).

それで、ほとんどの場合、強度を高めるために単純な機構（ギリシャ語の「mechane」-機械、道具）が使用されます。

3.2. 研究室での仕事

装置 : 三脚のレバー、重りのセット、定規。

目標 : レバーの平衡条件を調べます。

進捗。

1.レバー先端のナットを回して水平になるようにバランスを取りました。

2. 回転軸から 7 cm の距離にあるレバーの左アームに 3 つの重りを吊り下げます。

3. 試しに、レバーの右腕に、前の 3 つの重りのバランスをとるために 1 つの重りを吊るす場所を作成しました。ここから回転軸までの距離を測ってみました。

4. 各荷重の重さが 1 N であると仮定して、表に記入します。

5. レバー均衡則の妥当性について結論を導き出した。

(スライド 1 を参照).

l2 : l1

7 cm

21 cm

10cm

2時間目

20 cm

9cm

4時間

18cm

2時間目

3.3.自宅での実験。

Ya.I の本を使用してペレルマン」面白い物理学」とインターネットサイト「Cool Physics」と「Physics Around Us」の資料を使って面白い実験を行いましたレバー付き。

1. 車。 (スライド 1 を参照).

大小のおもちゃの車に乗りました。定規の両端に置き、中心を丸い鉛筆の上に置きました。大きな機械が無理をしてしまったので... もっと重いです。鉛筆を大きなタイプライターに近づけると、バランスが取れます。鉛筆を大きなタイプライターにさらに近づけると、小さなタイプライターがそれを上回りました。

2. 指にどのくらいの力がありますか?

私は丸いつまようじを2本取りました。私は1本のつまようじの真ん中を中指（爪に近い）に置き、端 - 人差し指と薬指に置きました。私は人差し指と薬指で爪楊枝を押して折ろうとしました。彼は爪楊枝を指の真ん中に移動させた。もう一度爪楊枝を折ってみました。爪楊枝が指の先にあるとき、爪楊枝を折ることはほとんど不可能でした（指はくるみ割り人形に似た第二級のレバーの役割を果たしました）。支点は指が始まる場所です。つまようじが支点から離れるほど、より大きな力を加える必要があります。 ???????

3. プーリーホイスト。

私はスキーポールのハンドルにロープを結びました。両方の棒を互いに50 cmの距離に置き、ハンドルをロープで3回巻き付けます。助手たちが棒を引き離そうとしている間、私はロープの緩んだ端を引っ張りました。友達がスティックを押し離そうとしても、私は一人でスティックを押し合わせることができます。 (ポールとロープは滑車システムのように動作します。私が加える力はポールのハンドルに巻き付けられたロープによって倍増されるため、アシスタントと比較して私の力はほぼ 5 倍になります。

4. レバー。 (スライド 1 を参照).

普通の棒が人間のレバーになりました - 最も単純なメカニズムです。普通の棒で二人で荷物を運ぶのにとても便利です。これを使用すると、重い物を簡単に持ち上げたり移動したりできます。

体験１。 私はそれほど長くない棒をスーツケースのハンドルの下に差し込み、友人に手伝ってもらいながら二人でスーツケースを持ち上げました。スーツケースがちょうど真ん中にあれば、私たち全員が均等に荷物を積むことができます。スーツケースをスティックの一方の端に移動すると、すべてが変わりました。長い方の端を持つ方の負担が軽くなりました。レバーアームが変更され、荷重を上昇位置に保持する力のバランスも変更されました。私たち一人一人の手はレバーの支えになっており、荷重までの距離が小さければ、この支点にかかる荷重は大きくなります。

体験2 。私は小さな棒を手に取り、その端の近くの側面に釘を打ち込みました。この端にアイロンを置き（アイロンが床に滑り落ちないように釘が必要です）、レバーを椅子の後ろに置きました。レバーの自由端を持ち、支点を荷物に近づけたり、荷物から遠ざけたりしてレバーを動かしました。手から支点までの距離が長いほうが荷重を持ちやすいと確信していました。サポートから荷重までの距離を変えずに、手をレバーに沿って支点まで動かしても、同じ結果が得られました。

5. 釘を抜きます。

ハンマーを使って、釘を木片の2/3まで打ち込みました。私は手で木片から釘を抜こうとしました。どれだけ頑張っても何もできませんでした。そこで釘抜きを使って簡単に釘を抜きました。私の場合は釘抜きがレバーの役割を果たしますが、に使用される単純な装置です。力を使って 2 番目のポイントでの抵抗を克服します。

3.4. テコの原理で動作するデバイスやモデルの製造。

レバーの研究から得た知識を使用して、私は父の助けを借りて次の装置とモデルを作りました。

1. DIY ウインチ。 (スライド 1 を参照).

悪路からは誰も安全ではありません。車がぬかるみにはまった場合、それを救えるのはウインチだけです。自分の手でウインチを作ることができるのに、高価なものに多額のお金を費やして店で買う価値はありますか？

必要なものは次のとおりです。

回転用のアクスルと、より大きなチューブと 2 本の適合チューブより小さい直径;

強力なケーブル。

進捗：

当社の手作りウインチはてこの原理で動作します。パイプの一部は、自家製ウインチの基礎として機能します。パイプを動作させるには、パイプを車軸に置き、ケーブルで固定する必要があります。ロープのループをパイプに数回巻き付け、任意のハンドルに取り付ける必要があります。

ハンドルを回すとパイプが軸に沿って回転し、ケーブルが巻き付きます。このようなウインチは、泥の中から車を引き出すだけでなく、田舎などでさまざまな荷物を移動するのにも役立ちます。

2. 滑車ホイスト。 (スライド 1 を参照).

強力なナイロンコード、2つの別々のブロック、および重りを用意しました。可動ブロック1個と固定ブロック1個を組み合わせて組み立て、固定しました。チェーンホイストがなければ手に持つことのできなかった荷物を簡単に持ち上げることができるようになりました。

ダイナモメーターで実験を行った結果、チェーンホイストの強度は2倍になると確信しました。

Ⅳ 。結論。

仕事の結果、私は次の法則を確信するようになりました。それは、強さで勝った回数は、飛距離で負けた回数と同じです。

レバーの歴史、発見者、動作原理、種類について学びました。

レバー他の種類日常生活のあらゆる段階で見つかります。

手押し車があると持ち運びが楽です長いハンドル;

釘抜きは長ければ長いほど釘を抜きやすくなります。

柄の長いレンチを使用するとナットを締めるのがはるかに簡単です。

力学の「黄金律」を決して忘れてはなりません。これを単純化すると、次のようになります。強さで勝つことは、道で負けることを意味します。場合によっては、強さを得るために近道を犠牲にする価値があります。作業内容は変わりませんが、距離が伸びると時間も増えるので楽になります。そして、長期間にわたって、仕事をするのがより簡単になることは誰にとっても明らかです。

マシンを設計するときは、道路で勝つために、時間内に勝つために強度を犠牲にしなければならない場合、その逆のことが起こります。

このテーマに取り組む過程で、私は自分の経験私は、レバーとその種類が実際に人に力や距離を与えたり、便利のために使用されていると確信しました。したがって、彼はすべての強い人が必ずしも強いわけではないという仮説を裏付けました。今私は日々のおかげだけでなく強くなってきていますフィジカルトレーニングだけでなく、新しく獲得した知識を適用することによっても可能です。私の作品のタイトルは、いかなる場合でも肯定的なイントネーションで発音されるべきではありません。逆に知性があれば力も生まれる。私の研究から得られた資料は、間違いなく、地球を取り巻く世界についての授業に役立つでしょう。小学校、そしておそらく7年生の物理の授業でも。

最後に、ウラジミール・スティーエフの素晴らしいおとぎ話「救世主」のハリネズミの言葉を思い出したいと思います。

文学

1.バラショフM.M. 物理。 – M.: 教育、1994 年。

2. カッツ Ts.B. 物理学の授業での生物物理学。 – M.: 教育、1988 年。

3. ペレルマン Ya.I. 面白い物理学。ブック 1。 – M.: ナウカ、1979 年。

4. 物理学。 7年生 / グロモフ S.V.、ロディナ N.A. – M.: 教育、2000 年。

5. 物理学 7 年生 / ペリシキン A.V.、ロディナ N.A. – M.: バスタード、2003 年。

6.子供向けの百科事典。 T.14 – テクノロジー。 – M.: アヴァスタ+、2000 年。

7. 私は世界を探検します。児童百科 - 美の世界。 – M.: アストレル、2004 年。

応用

フォトレポート

研究室での仕事「レバーのつり合い条件を調べる」

私の実験 http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

チェーンブロックを作る

学校間会議の市内ツアー

「科学への第一歩。」

役職「パワーあるよ！頭脳はいりませんか？

学生（姓、フルネーム）アブラモフ・ダニラ

MBOU 中等教育学校 ________32__クラス____________ 4 B

作業長シーベルト・ガリーナ・イワノヴナ

作品の種類 (プロジェクト/要約/研究)勉強

仕事の評価基準

1) 作業設計の要件の遵守。すべての要件が満たされています .

2) 調査対象資料の量:文献やインターネットでの情報の検索、観察、記述と測定、実験作業、モデリング。

3) 研究対象の認知的価値、関連性、実用的および理論的重要性。この研究では、てこの起源と種類を調べ、てこの実験を行い、てこの原理で動作する装置をモデル化しました。

4) 仕事の問題、仮説、目標、目的。仮説: おそらく、人が強くなるのを助けるメカニズムが存在します。 目標: 最も単純なメカニズムの動作原理を解明すること。目的: レバーの特性とその動作原理を特定するための実験を実施します。

5) 研究スキル (議論、結論、読み書き能力、資料の論理的表現、科学的な表現スタイルの遵守)研究は適切に編集され、科学的なプレゼンテーションのスタイルが観察され、各実験と研究全体について結論が導き出されます。

査読者の署名（署名転写）

ウユキナ・リュドミラ・グリゴリエヴナ

の上このレッスンでは「シンプルな仕組み」をテーマに、仕事に役立つ仕組みについてお話します。建設現場、生産現場、休暇中など、あらゆる場所で私たちは助けを必要としています。これらのヘルパーはレバーです。今日はそれらについて話し、問題を解決し、最も重要な問題のいくつかを分析します。簡単な例人生から。

このレッスンでは、簡単なメカニズムについて説明します。

シンプルな仕組み- これらは、作業を行うのに役立つデバイスです。力学的エネルギー。私たちの周囲には、燃料の燃焼エネルギーを利用して電気で動作する機器があふれていますが (図 1 を参照)、常にそうであったわけではありません。

米。 1.電気ケトル

以前は、風や水の流れ（工場）、つまり機械エネルギーによって、すべての作業は事実上手で、または動物の助けを借りて行うことができました（図 2 を参照）。

米。 2. 昔ながらの単純な仕組み

シンプルなメカニズムがこれに役立ち、作業が容易になります。

私たちの権限は限られており、それが問題です。たとえば、一度に大量のレンガを持ち上げて、ある場所から別の場所に移動することはできません。しかし、より多くの時間を費やし、より長い距離を往復して、一度に 4 つまたはできるだけ多くのレンガを運ぶことができます。木材にねじ込む必要があるネジはどうでしょうか？素手ではねじ込むことはできません。また、山のようにレンガを一つ一つねじ込むことも不可能です。機構とドライバーを使用する必要があります。それを使用すると、木に少なくとも1センチメートル入るようにネジを数回転する必要があります。しかし、手作業とは比較にならないほど簡単です。

たとえば、シャベルのような単純な機構を考えてみましょう。もちろん、手で掘るよりも作業が簡単になります。私たちはシャベルを地面に突き刺しました。土の塊を持ち上げるには、切り口を押す必要があります。どこを押すと楽になりますか？経験上、ハンドルの端に近い部分を押す、つまり力を加える必要があることがわかります (図 3 を参照)。

米。 3. 力の作用点の選択

シャベルの刃に力を近づけると、土の塊を持ち上げるのが非常に難しくなります。同じ力を加えても、何も持ち上げることができなくなります。これが、サッパーシャベルなどの柄の短いシャベルが小さな刃で作られている理由です。短い柄では依然として大量の土を持ち上げることはできません。

シャベルはレバーです。レバーは、固定された回転軸 (ほとんどの場合、支点または吊り下げ点) を持つ固体です。回転軸の周りを回転させようとする力が作用します。シャベルの場合、回転軸は穴の上端の支点になります（図4参照）。

米。 4. ショベルの回転軸

持ち上げた土の塊はシャベルの刃にある程度の力を加え、手はそれより弱い力でハンドルに作用します（図5参照）。

米。 5. 力の作用

別の例を見てみましょう。全員がバランスブランコに乗っていました (図 6 を参照)。

米。 6. バランススイング

これはてこでもあります。固定された回転軸があり、その周りをブランコが子供の重力の影響を受けて回転します。

向かいの席に座っている友達を上回り、彼を持ち上げるために、ブランコの端に座ります。ブランコのサポートに近い位置に座ると、それを上回ることができない可能性があります。その場合は、大人で体重の重い人を代わりに配置する必要があります (図 7 を参照)。

米。 7. 加える力は端よりも大きくなければなりません

この力の作用点では、シーソーの端に力を作用させたときよりも大きな力が必要となります（図8参照）。

米。 8. 力の適用

すでにお気づきのとおり、力を加える支点から遠ざかるほど、同じ仕事をするのに必要な力は少なくなります。さらに、必要な力はレバーアームの何倍も少なくて済みます。 レバーアーム- これは、レバーの支持点または吊り下げ点から力が加わる点までの距離です (図 9 を参照)。

米。 9. レバレッジと強み

レバーに垂直に力を加えます。

レバーに働く力の方向

シャベルをどの方向に押して土を持ち上げますか? シャベルが支点を包み込むように、つまりハンドルに対して垂直になるように力を加えます（図 10 を参照）。

ハンドルに沿って作業する場合、シャベルを地面から引き抜くか、より深く差し込まない限り、地面は持ち上げられません。ハンドルを斜めに押すと、その力は 2 つの力の合計と考えることができます。ハンドルに対して垂直に押すと同時に、ハンドルに沿って押すかドラッグします (図 11 を参照)。

米。 11. ハンドルに沿った力の作用

垂直成分のみがシャベルを回転させます。

したがって、レバーとそれに作用する 2 つの力、つまり荷物の重量と、この荷物を持ち上げるために加える力があります。レバーアームが大きくなるほど、レバーのバランスをとるために必要な力が少なくなることがわかりました。また、レバーアームが大きくなるほど力は小さくなります。数学的には、これは比率として書くことができます。

この場合、力が加わるかどうかは関係ありません。異なる側面支点または片側から。最初のケースでは、レバーは第1種類のレバーと呼ばれ（図12を参照）、2番目の場合は第2種類のレバー（図13を参照）と呼ばれました。

米。 12. 第一種レバー

米。 13. 2 番目のタイプのレバー

シャベルを使った作業

シャベルを使うとどのようにしてより簡単に地面を掘ることができるのかを調べました。それは地面に形成された穴の端に置かれ、これが回転の軸になります。地球の重みがレバーの短いアームにかかり、手でレバーの長いアームに力を加えます (図 14 を参照)。

米。 14. シャベルに力を加える

さらに、レバーアームが何倍異なっても、これらのアームにかかる力は同じ量だけ異なります。

土の塊を持ち上げましたが、次にシャベルを両手で持って完全に持ち上げて土を移動する必要があります。シャベルのハンドルを秒針でどこにつかみますか? レバーの動作原理をすでに知っていれば、すべてが簡単です。秒針が新たなレバーの支柱となります。再び強度を高めるように位置決めする必要があり、レバーを再び短いアームと長いアームに分割する必要があります。したがって、シャベルの刃にできるだけ近づけてシャベルを持ちます。両手で端を持ってシャベルを持ち上げてみてください。空のシャベルでもうまくいかない場合があります。

てこの原理はよく使われます。たとえば、ペンチは第 1 種のレバーです (図 15 を参照)。私たちはペンチのハンドルに力を加え、ペンチはワイヤ、チューブ、またはナットによりもはるかに大きな弾性力で作用します。あと何回、あと何回：

米。 15. 第一種レバーの例

もう一つのレバー - 缶切り、ここでのみ、作用点は支点 O の片側にあります。そして再びハンドルに力を加え、オープナーのブレードが缶に作用します。缶詰大きさがはるかに大きな力になります (図 16 を参照)。

米。 16. 第二種レバーの例

何倍ですか？同じ金額の何倍か:

強度の向上は、レバーの長さと強度によってのみ制限されます。

体重 50 kg のか弱い女の子が体重 1500 kg の車を体重全体でレバーを押して持ち上げることができるように、レバーの長さを計算してみましょう。レバーの短いアームが 1 m に等しくなるようにレバーの支点を配置します (図 17 を参照)。

米。 17. 問題の描画

この問題はレバーについて説明しています (図 18 を参照)。

米。 18. タスク1の条件

レバーによって何倍の強度が得られるかがわかります。

力はレバーサポートの反対側にかかるため、レバーの 2 本のアームの合計がその長さになります。

条件で指定されたプロセスを数学的に説明しました。今回の場合、肩にかかる力が車の重さ、肩にかかる力が女の子の重さになります。

あとは方程式を解いて答えを見つけるだけです。

最初の方程式から、より大きな力がレバーの小さいアームに適用されることがわかります。これは、これが 1 m に等しい短いアームであることを意味します。

レバーの長さは次のとおりです。

答え：31メートル。

シャベルはどうやって自分で穴を掘るのでしょうか？

例を検討する際、レバーに作用する重力は考慮されていませんでした。

シャベルを地面に浅く突き刺したと想像してください。シャベルが十分に重い場合は、小さな土の塊を私たちの助けなしで持ち上げることができ、ハンドルに力を加える必要さえありません。ショベルは、ショベルのハンドルに作用する重力の影響を受けて、回転軸を中心に回転します (図 19 を参照)。

米。 19. シャベルを軸を中心に回転させる

ただし、ほとんどの場合、レバーの重量はそれに作用する力に比べて無視できるため、このモデルではレバーは無重力であるとみなします。

少女と車の例を使って、レバーの助けを借りれば、レバーがなければ決してできない仕事ができることが分かりました。アルキメデスが話したように、レバーを使えば地球さえも動かすことが可能です (図 20 を参照)。

米。 20. アルキメデスの仮説

問題は、レバーを置くものが何もなく、適切な支点がないことです。そしてもちろん、地球の質量は 59740 億トンなので、そのようなレバーがどれほど想像を絶する長さであるかは想像できるでしょう。

すべてがうまくいきすぎています。仕事に必要な力をほぼ無制限に減らすことができます。何か落とし穴があるはずです。そうでなければ、レバレッジを活用すれば、私たちの可能性は無限大になります。何が問題ですか?

レバーを使用すると、加える力は少なくなりますが、同時により多くの動きが生じます (図 21 を参照)。

米。 21. 動きが増える

私たちはシャベルのハンドルを伸ばした腕、しかし地面は数センチメートルしか上がりませんでした。アルキメデス、もし最終的に支点を見つけたなら、生涯かけて地球を動かすためにレバーを回す時間はなかったでしょう。加える力が少なくなるほど、より多くの動きが生まれます。そして、力と変位の積、つまり仕事は一定のままです。つまり、レバーを押すと力が増しますが、動きは減ります、またはその逆です。

逆に使用するレバー

レバーは、より少ない力で作業を行うために常に使用されるわけではありません。場合によっては、たとえ力を加えてでも、その動きに勝つことが重要です。これは、漁師が魚を引き抜いて移動する必要があるときに行うことです。長距離。同時に釣り竿をテコとして使い、短い腕に力を加えます（図22参照）。

米。 22. 釣り竿の使用

私たちの手もレバーです。腕の筋肉が収縮し、肘のところで腕が曲がります。同時に、彼女はある種の荷物を持ち上げて仕事をすることができます。この場合、筋肉と荷重が前腕の骨に何らかの力で作用します（図 23 を参照）。

米。 23. 私たちの手はレバーです

前腕の回転軸は肘関節です。私たちの筋骨格系全体はそのようなレバーで構成されています。そして、「レバーアーム」という用語自体は、私たちの体のレバーの1つである腕の肩からのアナロジーによって命名されました。

筋肉は、収縮しても、たとえばお茶を一杯持ち上げるのに必要な0.5メートル縮むことができないように設計されています。動きに勝つ必要があるため、筋肉は関節に近い小さなレバーアームに取り付けられます。この場合、より力を加える必要がありますが、筋肉には問題ありません。

私たちの作業を容易にする単純な機構はレバーだけではありません。

1階に上がるときはどんな簡単な仕組みを使っていますか？可能であれば、窓に飛び移ってそのまま部屋に登ることもできます。私たちは、より安全かつ簡単に自宅に移動するという同じ作業、つまり階段を登ることに慣れています。この方法では、より長い距離を移動できますが、自分自身にかかる力は少なくなります。緩やかな長い階段を作れば、もっと登りやすくなる、まるで上を歩くように歩く平面ただし、より長い距離を移動する必要があります (図 24 を参照)。

米。 24. 平らな階段

傾斜面はシンプルな機構です。重いものを持ち上げるのではなく、それを引きずって坂を下る方が常に簡単です。

斧が木を割る様子を見てみましょう。その刃は鋭利で、根元に近づくほど幅が広くなり、斧のくさびを木材に深く打ち込むほど刃が広がり、最終的には割れます（図25を参照）。

米。 25. 薪割り

ウェッジの動作原理は傾斜面の場合と同じです。木片を1センチメートル離すには、非常に大きな力が必要になります。ウェッジに加える力を少なくするだけで十分ですが、木の奥深くまで大きく動かす必要があります。

ネジは傾斜面と同じ原理で機能します。ネジを詳しく見てみましょう。ネジに沿った溝は傾斜面であり、ネジの軸の周囲にのみ巻き付けられています (図 26 を参照)。

米。 26. ネジの傾斜面

そして私たちにはそれもありません特別な努力必要な深さまでネジを打ち込みます。同時に、いつものように、動かすのが難しくなります。数センチメートル動かすために、ネジを何回も回転させる必要があります。いずれにせよ、木を引き裂いてそこにネジを入れるよりは良いでしょう。

ドライバーでネジを締めるとき、ドライバーはレバーの役割を果たし、作業がさらに簡単になります。見てください。ドライバーの先端にかかるネジの力はレバーの小さい方のアームにかかり、手では大きい方のアームに作用します (図 27 を参照)。

米。 27. ドライバーの動作原理

ドライバーのハンドルは刃よりも厚いです。ドライバーにコルク栓抜きのようなハンドルが付いていれば、力の増加はさらに大きくなるでしょう。

私たちは単純なメカニズムをあまりにも頻繁に使用しているため、それに気づきません。普通のドアを見てみましょう。ドアの操作に単純な機構を使用したケースを 3 つ挙げていただけますか?

ハンドルの位置に注目してください。これは常に、ヒンジから離れたドアの端に配置されます (図 28 を参照)。

米。 28. ドアのハンドルの位置

ドアをヒンジに近づけて開閉しようとすると、難しくなります。ドアはレバーであり、できるだけ小さな力でドアを開けるためには、その力のアームをできるだけ大きくする必要があります。

ハンドル自体を詳しく見てみましょう。ベアアクスルだったらドアを開けるのは困難でしょう。ハンドルによって力が加えられるアームが大きくなり、力を弱めてドアを開けます (図 29 を参照)。

米。 29. ドアハンドル

キーの形状を詳しく見てみましょう。なぜワイドヘッドで作られているのか、答えがわかると思います。ドアを固定するヒンジが隣同士ではなく、ドアの端から約 4 分の 1 の高さの位置にあるのはなぜですか? シャベルを持ち上げるときにどのようにシャベルを持ち上げたかを思い出してください。同じ原理がここにもあります。斜めにカットされたロックタングや、ドアをヒンジに固定するネジにも注目してください (図 30 を参照)。

米。 30. ドアのヒンジ

ご覧のとおり、ドア、斧、クレーンに至るまで、あらゆる種類の装置の基礎となるのは単純な機構です。たとえば、枝を傾けるためにどこを掴むかを選択するときに、私たちは無意識にこれらを使用します。人間を創造するとき、自然そのものが単純なメカニズムを使用して、私たちの筋骨格系やくさび形の歯を創造しました。そして、注意を払えば、シンプルなメカニズムによってどのように簡単に実行できるかを示す例がさらにたくさんあることに気づくでしょう。機械的な仕事、さらに効果的に使用することができます。

これでレッスンは終わりです。ご清聴ありがとうございました。

参考文献

Sokolovich Yu.A.、Bogdanova G.S. 物理学: 問題解決の例が記載された参考書。 - 第 2 版、改訂版。 - X.: Vesta: Ranok Publishing House、2005。 - 464 p。
ペリシキン A.V. 物理：教科書7年生。 - M.: 2006. - 192 p.