Einfache Mechanismen Mechanismus – vom griechischen Wort – Werkzeug, Struktur. Maschine – vom lateinischen Wort machina – Struktur. Block – vom englischen Wortblock – Teil eines Hebemechanismus in Form eines Rades mit einer Rille am Umfang. Geräte zur Kraftumwandlung werden als einfache Mechanismen bezeichnet

Einfache Mechanismen Eine schiefe Ebene wird verwendet, um schwere Gegenstände auf eine höhere Ebene zu bewegen, ohne sie direkt anzuheben. Rampen, Rolltreppen, gewöhnliche Treppen, Förderbänder. Wenn Sie eine Last auf eine große Höhe heben müssen, ist es immer einfacher, ein sanftes Gefälle zu nutzen als ein steiles: Je steiler das Gefälle, desto einfacher lässt sich diese Aufgabe erledigen.

Kraftarm Der kürzeste Abstand zwischen dem Drehpunkt und der Geraden, entlang derer die Kraft auf den Hebel wirkt, wird Kraftarm genannt. Kraftarm F 2 Kraftarm F 1 Kraftarm F 2 Den Kraftarm finden Sie aus Der Drehpunkt senkt eine Senkrechte zur Wirkungslinie der Kraft. Stützpunkt. Wirkungslinie der Kräfte. Senkrecht

Bedingungen für das Gleichgewicht eines Hebels Ein Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn die auf ihn wirkenden Kräfte umgekehrt proportional zu den Armen dieser Kräfte sind l 2 = 2 F 2 = 3 l 1 = 3 F 1 = 2 Diese Regel wurde von Archimedes aufgestellt. Der Legende nach rief er aus: „Gib mir einen Stützpunkt und ich werde die Erde anheben.“

Bedingungen für das Gleichgewicht eines Hebels Gleichgewicht eines starren Körpers unter Einwirkung von drei Kräften. Damit sich ein nicht rotierender Körper im Gleichgewicht befindet, muss die Resultierende aller auf den Körper einwirkenden Kräfte gleich Null sein. Bei der Berechnung der Resultierenden werden alle Kräfte auf einen Punkt C reduziert

Die Anwendung des Gleichgewichts eines Hebels auf einen Block. Der feste Block M = F2r = P2r führt nicht zu einem Arbeitsgewinn und dient nur zur Änderung der Kraftrichtung. Der bewegliche Block M = F r = Pr/2 F = P/2 ergibt einen Arbeitsgewinn Kraft um das 2-fache. Fester Block mit während des Betriebs, ändert die Position der Drehachse nicht. Der bewegliche Block bewegt sich während des Betriebs. Kraftarm l = 2r Kraftarm l = r

Durch die Kombination einer bestimmten Anzahl beweglicher und stationärer Blöcke können Sie einen erheblichen Kraftzuwachs erzielen. Fester Block. Beweglicher Block. Kraftzunahme um das Zweifache. Feste Blöcke. Bewegliche Blöcke. Kraftzunahme um das Vierfache. Wenn vorhanden Bei einer einfachen Riemenscheibenkombination aus einer Gruppe beweglicher und fester Blöcke ist der Zugkraftgewinn gleichmäßig und bei komplexeren Konstruktionen beliebig

Effizienz eines Mechanismus Der eine oder andere Mechanismus wird letztendlich benötigt, um Arbeit zu verrichten. Nützliche Arbeit A p ist die Arbeit, die wir brauchen. Die beim Heben aufgewendete Arbeit erweist sich immer als nützlicher. Arbeit zur Überwindung der Schwerkraft: A = mgh Beim Heben einer Last überwinden wir die Schwerkraft des Seils, die Reibungskraft und die Schwerkraft anderer Geräte Die Eigenschaft des Mechanismus, die bestimmt, welcher Anteil der Nutzarbeit an der Gesamtarbeit ausmacht, wird als Effizienzfaktor bezeichnet

Eine Auswahl von Aufgaben zur Kinematik (aus den Aufgaben der Staatlichen Akademie der Wissenschaften). Betrachten wir die Aufgaben:

GIA Welcher der einfachen Mechanismen kann einen größeren Funktionsgewinn bringen: ein Hebel, eine schiefe Ebene oder ein beweglicher Block? 1) Hebel 2) schiefe Ebene 3) beweglicher Block 4) kein einziger einfacher Mechanismus bringt einen Arbeitsgewinn

Der GIA-Hebel sorgt für einen 5-fachen Kraftzuwachs. Wie hoch ist der Abstandsgewinn bzw. -verlust? 1. 5-mal gewinnen 2. weder gewinnen noch verlieren 3. 5-mal verlieren 4. je nach Bewegungsgeschwindigkeit gewinnen oder verlieren

Einheitliches Staatsexamen 2002 A3. Auf den Hebel wirken zwei Kräfte, deren Arme 0,1 m und 0,3 m betragen. Die auf den kurzen Arm wirkende Kraft beträgt 3 N. Wie groß sollte die auf den langen Arm wirkende Kraft für den Hebel sein? im Gleichgewicht sein? 1,1 N 2,6 N 3,9 N 4,12 N F 1 d 1 = F 2 d 2 3 N 0,1 m = F 2 0,3 m

Einheitliches Staatsexamen 2003 A4. Die Abbildung zeigt einen dünnen, schwerelosen Stab, auf den an den Punkten 1 und 3 Kräfte F 1 = 100 N und F 2 = 300 N wirken. An welchem ​​Punkt sollte die Rotationsachse liegen, damit der Stab im Gleichgewicht ist? Die Drehachse ist fest

2005 A4 (DEMO). Die Last A des Brunnenkrans (siehe Abbildung) gleicht das Gewicht des Eimers aus, das 100 N entspricht. (Betrachten Sie den Hebel als schwerelos.) Das Gewicht der Last beträgt 1,20 N 2,25 N N N

2008 A5 (DEMO). Bei Laborarbeiten stellt der Student eine schiefe Ebene im Winkel von 60° zur Tischoberfläche auf. Die Länge der Ebene beträgt 0,6 m. Das Schwerkraftmoment eines Blocks mit einer Masse von 0,1 kg relativ zum Punkt O, wenn er die Mitte der schiefen Ebene passiert, beträgt 1,0,15 N·m 2,0,30 N·m 3,0,45 N·m 4,0 .60 Nm

Literatur 1.Gutnik, E.M., Physik. 7. Klasse. Lehrbuch für weiterführende Schulen / E. M. Gutnik, A. V. Peryshkin. - M.: Bustard, – 302 S. 2.Zorin, N.I. GIA-Physik. Trainingsaufgaben: 9. Klasse / N.I. Zorin. – M.: Eksmo, – 112 S. – (Staatliches (Abschluss-)Zeugnis (in neuer Form). 3. Kabardin, O.F. Physik. 9. Klasse: eine Sammlung von Prüfungsaufgaben zur Vorbereitung auf das Abschlusszeugnis für den Grundschulkurs / O.F. Kabardin. – M.: Bustard, - 219 s; 4. Schiefe Ebene. Coole Physik für Neugierige. /[Elektronische Ressource]// 5. Einfache Mechanismen. Coole Physik für Neugierige. /[Elektronische Ressource]// Kraftarbeit. Kraft. Mechanik Physik / [ Elektronische Ressource]// html html 7. Arbeitseinheiten / Einheitliche Sammlung digitaler Bildungsressourcen / [Elektronische Ressource] / 95ff c9a66/5_1. sw 8. Bundesinstitut für Pädagogische Messungen. Kontrollmessmaterialien (CMM) Physik Staatliche Akademie der Naturwissenschaften / /[Elektronische Ressource]// Bundesanstalt für Pädagogische Messtechnik Prüfung Messmittel (KMG) Physik Einheitliches Staatsexamen //[Elektronische Ressource]//

Folie 2

1. Bringt ein einfacher Mechanismus einen Nutzen bei der Arbeit? Begründen Sie die Antwort. 2. Inhalte der „Goldenen Regel“ der Mechanik. 3. Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Wegen, die die Kraftangriffspunkte am Hebel zurücklegen, und diesen Kräften? 4. Wofür werden einfache Mechanismen verwendet? 5. Inwiefern verlieren sie, wenn sie einen Hebel verwenden, der zu einem Kraftzuwachs führt? Wiederholung:

Folie 3

6. Wie oft verlieren sie unterwegs, wenn sie einen beweglichen Block zum Heben von Lasten verwenden? 7. Geben Sie die Formeln für die Berechnung an: Leistung A = F*S Arbeit V = S / t Geschwindigkeit P = F / S Dichte p = m / v Druck N = A / t

Folie 4

Studienplan zum Thema: „Effizienz von Mechanismen“.

1.Wofür werden einfache Mechanismen verwendet? 2. Das Konzept der nützlichen und vollständigen Arbeit und ihr Vergleich. 3. Das Konzept der Mechanismuseffizienz, ihr Vergleich mit 100 %. 4. Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung.

Folie 5

Einfache Mechanismen werden verwendet für...

Folie 6

Das Konzept der nützlichen und vollständigen Arbeit. Äpfel zur Verarbeitung zu Saft, ein Lader schüttet sie aus Körben auf die Ladefläche eines Autos. Ein voller Job ist das Laden von Äpfeln. Es besteht aus dem Anheben der Äpfel selbst und dem Anheben der Körbe. Das Anheben der Äpfel selbst ist nützlich, das Anheben der Körbe ist jedoch nutzlos, da sie abgesenkt oder heruntergeworfen werden müssen.

Folie 7

Arbeiten Sie daran, eine Last mit einer schiefen Ebene der Höhe h und der Länge ℓ zu heben.

F Nutzarbeit A p = F *h = m *q *h Aber gleichzeitig überwinden wir die Reibungskraft, die Schwerkraft anderer Geräte und leisten zusätzliche Arbeit. Die aufgewendete Arbeit ist größer als die Nutzarbeit Az > A p. Nutzarbeit ist nur ein Teil der Gesamtarbeit.

Folie 8

Die Eigenschaft des Mechanismus, die bestimmt, welcher Anteil der Nutzarbeit an der Gesamtarbeit ist, wird als Effizienz bezeichnet.

A n Az 100 % Kann der Wirkungsgrad gleich 100 %, > 100 % sein? Begründen Sie die Antwort. Wie lässt sich die Effizienz steigern? Reduzieren Sie die Masse beweglicher Teile und verringern Sie die Reibung in Teilen. Effizienz =

Folie 9

Lösung von Problemen zur Effizienzberechnung.

Bestimmen Sie die Effizienz von Geräten und Mechanismen in den folgenden Situationen: 1. Das Fass wird mit einer Kraft von 240 N über eine geneigte Plattform gerollt. Die Masse des Fasses beträgt 100 kg, die Länge der Plattform beträgt 5 m, die Höhe der Plattform beträgt 1 m. 2. Ein Eimer Sand mit einem Gewicht von 200 N wird mit einem stationären Block auf eine Höhe von 10 m gehoben, wobei auf ein Seil eine Kraft von 250 N einwirkt.

Alle Folien ansehen

Ziele: pädagogisch: Entwicklung von Fähigkeiten zur experimentellen Bestimmung der Effizienz und Steigerung der Festigkeit einer schiefen Ebene; Stärkung der Fähigkeiten zur Kraftmessung mit einem Dynamometer; pädagogisch: Entwicklung von Kommunikationsfähigkeiten für die Arbeit im Team (gegenseitiger Respekt, gegenseitige Hilfe und Unterstützung). entwicklungsorientiert: Entwickeln Sie das Denken und die praktischen Fähigkeiten der Schüler. Ausstattung: Labor: Holzlineal, Holzklotz, Dynamometer, Stativ; Projektor, Leinwand, Laptop.

Dokumentinhalte anzeigen
„Präsentation zur Lektion „Messung der Effizienz einer schiefen Ebene.“ 7. Klasse."

Aus alten Zeiten

Um seine Arbeit zu erleichtern, nutzt ein Mensch verschiedene Mechanismen.

(griechisch „mechane“ – Maschine, Werkzeug)

Einfacher Mechanismus - schiefe Ebene.

Anstatt eine schwere Last auf eine bestimmte Höhe zu heben,

es wird entlang einer schiefen Ebene auf die gleiche Höhe gerollt oder gezogen.

Es ist immer einfacher, einen sanften Hang zu nutzen als einen steilen.

Ein Kraftzuwachs kommt nicht „umsonst“: Man muss in Fässern wälzen

auf einem längeren Weg.

Die schiefe Ebene ist unersetzlich!

Die schiefe Ebene ist nutzlos!

Unsere Aufgabe:

eine schiefe Ebene bauen;

Mechanische Arbeit: A = Fs

Nützliche Arbeit ist die Arbeit, die nötig ist, um einen Körper auf eine bestimmte Höhe zu heben 𝗵.

Die Arbeit wird durch eine nach oben gerichtete Kraft verrichtet, deren Größe der Schwerkraft entspricht.

Arbeit aufgewendet - Dies ist eine Arbeit, die mit einer schiefen Ebene ausgeführt wird.

Die Kraft, mit der wir den Körper entlang der schiefen Ebene nach oben ziehen, wirkt – F-Schub.

Der vom Körper zurückgelegte Weg entspricht der Länge der schiefen Ebene 𝓵 :

Effizienzfaktor (Effizienz):

𝝶 = · 100 %

Leistungsgewinn k:

𝗸 =

Wie messen wir die Schwerkraft?

Wie messen wir die Zugkraft?

∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣ ∣∣∣∣ ∣

Wert der Division:

C.d. = = 0,1

𝓵 , M

𝓵 , M

𝝶 , %

𝝶 , %

1. Reihe: h = 7 cm

2. Reihe: 𝗵 = 10 cm

3. Reihe: 𝗵 = 15 cm

Lassen Sie uns ein Fazit ziehen (allgemein):

- über die Abhängigkeit des Wirkungsgrades einer schiefen Ebene

aus dem Winkel seiner Neigung;

-über die Abhängigkeit des Festigkeitsgewinns einer schiefen Ebene vom Winkel ihrer Neigung.

Folie 1

Effizienz des Mechanismus. Startseite: §61

Wiederholen Sie die „goldene Regel“ der Mechanik. Machen Sie sich mit dem Konzept der Effizienz als Hauptmerkmal des Arbeitsmechanismus vertraut.

Der Zweck der Lektion:

Folie 2

1. Bringt ein einfacher Mechanismus einen Nutzen bei der Arbeit? Begründen Sie die Antwort. 2. Inhalte der „Goldenen Regel“ der Mechanik. 3. Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Wegen, die die Kraftangriffspunkte am Hebel zurücklegen, und diesen Kräften? 4. Wofür werden einfache Mechanismen verwendet? 5. Inwiefern verlieren sie, wenn sie einen Hebel verwenden, der zu einem Kraftzuwachs führt?

Wiederholung:

Folie 3

6. Wie oft verlieren sie unterwegs, wenn sie einen beweglichen Block zum Heben von Lasten verwenden? 7. Geben Sie die Formeln für die Berechnung an: Leistung A = F*S Arbeit V = S / t Geschwindigkeit P = F / S Dichte p = m / v Druck N = A / t

Folie 4

Studienplan zum Thema: „Effizienz von Mechanismen“.

1.Wofür werden einfache Mechanismen verwendet? 2. Das Konzept der nützlichen und vollständigen Arbeit und ihr Vergleich. 3. Das Konzept der Mechanismuseffizienz, ihr Vergleich mit 100 %. 4. Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung.

Folie 5

Einfache Mechanismen werden verwendet für...

Folie 6

Das Konzept der nützlichen und vollständigen Arbeit.

Äpfel zur Verarbeitung zu Saft, ein Lader schüttet sie aus Körben auf die Ladefläche eines Autos.

Ein voller Job ist das Laden von Äpfeln.

Es besteht aus dem Anheben der Äpfel selbst und dem Anheben der Körbe.

Das Anheben der Äpfel selbst ist nützlich, das Anheben der Körbe ist jedoch nutzlos, da sie abgesenkt oder heruntergeworfen werden müssen.

Folie 7

Arbeiten Sie daran, eine Last mit einer schiefen Ebene der Höhe h und der Länge ℓ zu heben.

Nutzarbeit A p = F *h = m *q *h

Aber gleichzeitig überwinden wir die Reibungskraft, die Schwerkraft anderer Geräte und leisten zusätzliche Arbeit.

Die aufgewendete Arbeit ist größer als die Nutzarbeit Az > A p.

Nützliche Arbeit ist nur ein Teil der Gesamtarbeit.

Folie 8

Die Eigenschaft des Mechanismus, die bestimmt, welcher Anteil der Nutzarbeit an der Gesamtarbeit ist, wird als Effizienz bezeichnet.

Kann der Wirkungsgrad 100 % oder > 100 % betragen? Begründen Sie die Antwort.

Wie lässt sich die Effizienz steigern?

Reduzieren Sie die Masse beweglicher Teile und verringern Sie die Reibung in Teilen.

Folie 9

Lösung von Problemen zur Effizienzberechnung.

Bestimmen Sie die Effizienz von Geräten und Mechanismen in den folgenden Situationen: 1. Das Fass wird mit einer Kraft von 240 N über eine geneigte Plattform gerollt. Die Masse des Fasses beträgt 100 kg, die Länge der Plattform beträgt 5 m, die Höhe der Plattform beträgt 1 m. 2. Ein Eimer Sand mit einem Gewicht von 200 N wird mit einem stationären Block auf eine Höhe von 10 m gehoben, wobei auf ein Seil eine Kraft von 250 N einwirkt.

Schematische Darstellung einer Wärmekraftmaschine

Heizung T1

Kühlschrank T2

Arbeitsflüssigkeit

Problem

Verwendung von TD

• Streit
• Beispiel

es lohnt sich nicht

THEMA DER LEKTION

"Effizienz

Wärmekraftmaschinen“

Lernziele:

Aufgabe Nr. 1.

Was ist eine Heizung?

von der Heizung übertragen?

Aufgabe Nr. 1.

Bestimmen Sie den Wirkungsgrad eines Traktormotors, der 1,2 kg Kraftstoff mit einer spezifischen Verbrennungswärme von 42 MJ verbrauchen musste, um 15 MJ Arbeit zu leisten.

Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, die Fragen zu beantworten:

Was ist lohnende Arbeit?

Was ist eine Heizung?

Welche thermischen Prozesse laufen in der Heizung ab?

von der Heizung übertragen?

Welche der drei Effizienzformeln eignet sich hierfür besser?

Frage: Was bedeutet „der Wirkungsgrad des Traktormotors beträgt 30 %“?

• Der Verbrennungsmotor verbrauchte 0,5 kg Kraftstoff, dessen Heizwert 46 × 106 J/kg betrug, während der Motor 7 × 106 J Nutzarbeit leistete. Wie hoch ist seine Effizienz?
• In einer Wärmekraftmaschine werden für jedes von der Heizung aufgenommene Kilojoule Energie 300 J Arbeit verrichtet. Bestimmen Sie den Wirkungsgrad der Maschine.
• Die Nutzleistung der Flugzeugtriebwerke beträgt 2300 kW. Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Motoren, wenn sie bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 250 km/h 288 kg Kerosin pro 100 km Fahrt verbrauchen?

Effizienz moderner Serien-Gasturbinentriebwerke

für verschiedene Leistungsklassen

• Kann der Wirkungsgrad gleich oder größer als 100 % sein?
• Wie können Sie die Effizienz steigern?
• Führt eine Erhöhung des Qn zu einer Erhöhung der Nutzarbeit? Um die Effizienz zu steigern?
• Führt eine Verringerung von Qx zu einer Erhöhung der Nutzarbeit? Um die Effizienz zu steigern?
• Was ist profitabler: Qn erhöhen oder Qx verringern? (Führen Sie eine mathematische Analyse durch – es ist bequemer, dies mit der neuesten Effizienzformel zu tun)
• Was ist technisch einfacher (möglicher): Qn erhöhen oder Qx verringern? Womit sind diese Probleme verbunden?

FRAGEN

MÖGLICHKEITEN ZUR VERÄNDERUNG DER EFFIZIENZ (Aufwärmen)

• VERWENDUNG HOCHWERTIGER KRAFTSTOFFE
• MANGEL AN SCHMIERUNG IN ARBEITSTEILEN VON MECHANISMEN
• REDUZIERUNG DER WÄRMEÜBERTRAGUNG DURCH ZYLINDERWÄNDE
• REDUZIERUNG DER KÜHLGERÄTTEMPERATUR
• VERBESSERUNG DER DICHTUNG DES GEHÄUSES
• VERHINDERUNG DES AUSLICKS VON BENZINDAMPF AUS DEM KRAFTSTOFFTANK DURCH ADSORPTION UND SAUGUNG DES DAMPFS IN DAS EINLASSSYSTEM.

Wählen Sie ein Sprichwort

Was hilft Verbesserung der Bildungsqualität	Was stört Verbesserung der Bildungsqualität

Selbstlernaufgabe: Lernen Sie den theoretischen Teil aus den Notizen in einem Notizbuch, A.P. Rymkevich Problembuch Nr. 679, Problem Nr. 2

„Während eines Betriebszyklus erhält eine Wärmekraftmaschine 100 J von der Heizung und gibt 40 J an den Kühlschrank ab. Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine?“

Zusätzlich: Bewerten Sie die Effizienz eines Schiffsdieselmotors (siehe unten).