แม้กระทั่งก่อนยุคของเรา ผู้คนเริ่มใช้คันโยกในการก่อสร้าง ตัวอย่างเช่น ในภาพคุณเห็นการใช้แรงงัดในการก่อสร้างปิรามิดในอียิปต์ คันโยกเป็นตัวแข็งที่สามารถหมุนรอบแกนได้ คันโยกไม่จำเป็นต้องเป็นวัตถุที่ยาวและบาง ตัวอย่างเช่น ล้อก็เป็นคันโยกเช่นกัน เนื่องจากเป็นตัวถังแข็งที่หมุนรอบแกน

ให้เราแนะนำคำจำกัดความอีกสองข้อ เส้นแรงกระทำคือเส้นตรงที่ผ่านเวกเตอร์แรง เราเรียกระยะทางที่สั้นที่สุดจากแกนของคันโยกถึงแนวการออกแรงที่เรียกว่าไหล่ของแรง จากหลักสูตรเรขาคณิต คุณจะรู้ว่าระยะทางที่สั้นที่สุดจากจุดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่งคือระยะทางตั้งฉากกับเส้นนี้

ให้เราอธิบายคำจำกัดความเหล่านี้ด้วยตัวอย่าง ในภาพด้านซ้าย คันโยกคือคันเหยียบ แกนของการหมุนจะผ่านจุด O มีการใช้แรงสองแรงกับแป้น: F1 คือแรงที่เท้ากดบนแป้น และ F2 คือแรงยืดหยุ่นของสายเคเบิลแรงดึงที่ติดอยู่กับแป้น การวาดเส้นแรงกระทำผ่านเวกเตอร์ F1 (แสดงเป็นสีน้ำเงิน) และลดตั้งฉากจากจุด O ลงไป เราจะได้ส่วน OA - แขนแห่งแรง F1

ด้วยแรง F2 สถานการณ์จะยิ่งง่ายขึ้น: ไม่จำเป็นต้องวาดเส้นการกระทำ เนื่องจากเวกเตอร์ของแรงนี้จะอยู่ในตำแหน่งที่ประสบความสำเร็จมากกว่า เมื่อปล่อยเส้นตั้งฉากจากจุด O ไปยังแนวแรง F2 เราจะได้ส่วน OB ซึ่งเป็นแขนของแรงนี้

ด้วยความช่วยเหลือของคันโยก แรงเพียงเล็กน้อยก็สามารถปรับสมดุลของแรงขนาดใหญ่ได้ ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณายกถังจากบ่อน้ำ คันโยกเป็นประตูบ่อ - ท่อนไม้ที่มีด้ามจับโค้งติดอยู่ แกนการหมุนของประตูผ่านท่อนไม้ แรงที่น้อยกว่าคือแรงที่มือของบุคคล และแรงที่มากกว่าคือแรงที่ถังและส่วนที่ห้อยอยู่ของโซ่ถูกดึงลงมา

ภาพวาดด้านซ้ายแสดงแผนผังเกต คุณจะเห็นว่าแขนที่มีแรงมากกว่าคือส่วน OB และแขนที่มีแรงน้อยกว่าคือส่วน OA จะเห็นได้ชัดเจนว่า OA > OB กล่าวอีกนัยหนึ่ง แขนที่มีกำลังต่ำกว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าแขนที่มีกำลังสูงกว่า รูปแบบนี้เป็นจริงไม่เพียงแต่กับประตูเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคันโยกอื่นๆ ด้วย ในรูปแบบทั่วไปจะมีลักษณะดังนี้:

เมื่อคันโยกอยู่ในสภาวะสมดุล แขนของแรงที่เล็กกว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าแขนของแรงที่ใหญ่กว่าหลายเท่า และแรงที่ใหญ่กว่านั้นมากกว่าแรงที่เล็กกว่ากี่เท่า

เรามาอธิบายกฎนี้โดยใช้คันโยกโรงเรียนที่มีน้ำหนัก ลองดูที่ภาพ ในคันโยกอันแรก แขนของแรงซ้ายจะมากกว่าแขนของแรงขวา 2 เท่า ดังนั้นแรงขวาจึงมีมากกว่าแรงซ้าย 2 เท่า บนคันโยกที่สอง ไหล่ของแรงขวาจะมากกว่าไหล่ของแรงซ้าย 1.5 เท่า นั่นคือจำนวนเท่าของแรงซ้ายมากกว่าแรงขวา

ดังนั้น เมื่อแรงสองแรงอยู่ในสมดุลบนคันโยก ยิ่งแรงมากเท่าไรก็ยิ่งมีแรงงัดน้อยลงเท่านั้น และในทางกลับกัน

ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนใช้อุปกรณ์เสริมต่างๆ เพื่อให้ทำงานได้ง่ายขึ้น บ่อยแค่ไหนเมื่อเราต้องเคลื่อนไหวมาก วัตถุหนักเราก็เอาไม้เท้าหรือเสามาเป็นตัวช่วย นี่คือตัวอย่างของกลไกง่ายๆ - คันโยก

การประยุกต์กลไกอย่างง่าย

กลไกง่ายๆ มีหลายประเภท นี่คือคันโยก บล็อก ลิ่ม และอื่นๆ อีกมากมาย ในวิชาฟิสิกส์ กลไกง่ายๆ คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการแปลงแรง ระนาบเอียงที่ช่วยม้วนหรือดึงของหนักขึ้นก็เป็นกลไกง่ายๆ เช่นกัน การใช้กลไกง่ายๆ เป็นเรื่องปกติมากทั้งในด้านการผลิตและในชีวิตประจำวัน ส่วนใหญ่มักใช้กลไกง่าย ๆ เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งนั่นคือเพื่อเพิ่มแรงที่กระทำต่อร่างกายหลาย ๆ ครั้ง

คันโยกในฟิสิกส์เป็นกลไกง่ายๆ

กลไกที่ง่ายและธรรมดาที่สุดอย่างหนึ่งซึ่งมีการศึกษาในวิชาฟิสิกส์ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 คือคันโยก ในวิชาฟิสิกส์ คันโยกคือวัตถุแข็งที่สามารถหมุนรอบจุดรองรับคงที่ได้

คันโยกมีสองประเภทสำหรับคันโยกประเภทแรก จุดศูนย์กลางจะอยู่ระหว่างแนวการออกแรงของแรงที่กระทำ สำหรับคันโยกระดับสอง จุดศูนย์กลางจะอยู่ที่ด้านใดด้านหนึ่ง นั่นคือถ้าเราพยายามเคลื่อนย้ายของหนักด้วยชะแลง คันโยกประเภทแรกก็คือสถานการณ์เมื่อเราวางบล็อกไว้ใต้ชะแลงโดยกดลงบนปลายที่ว่างของชะแลง ในกรณีนี้ การสนับสนุนคงที่ของเราจะเป็นบล็อก และแรงที่ใช้จะอยู่ทั้งสองด้าน และคันโยกแบบที่ 2 คือ เมื่อเราเอาขอบชะแลงไปไว้ใต้ตุ้มน้ำหนักแล้วดึงชะแลงขึ้นจึงพยายามพลิกวัตถุกลับ ในที่นี้จุดศูนย์กลางจะอยู่ที่จุดที่ชะแลงวางอยู่บนพื้น และแรงที่ใช้จะอยู่ที่ด้านหนึ่งของจุดศูนย์กลาง

กฎความสมดุลของแรงบนคันโยก

การใช้คันโยกทำให้เรามีกำลังและยกของที่หนักเกินกว่าจะยกด้วยมือเปล่าได้ ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางถึงจุดที่ออกแรง เรียกว่า ไหล่แห่งแรง นอกจากนี้, คุณสามารถคำนวณสมดุลของแรงบนคันโยกได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

F1/ F2 = ลิตร2 / ลิตร1,

โดยที่ F1 และ F2 คือแรงที่กระทำต่อคันโยก
และ l2 และ l1 เป็นไหล่ของกองกำลังเหล่านี้

นี่คือกฎสมดุลของคานซึ่งระบุว่า: คันโยกอยู่ในสมดุลเมื่อแรงที่กระทำต่อคานนั้นแปรผกผันกับแขนของแรงเหล่านี้ กฎนี้ก่อตั้งขึ้นโดยอาร์คิมีดีสย้อนกลับไปในศตวรรษที่สามก่อนคริสต์ศักราช จากนี้ไปแรงที่น้อยกว่าก็สามารถทำให้แรงที่ใหญ่กว่าสมดุลได้ ในการทำเช่นนี้ ไหล่ที่มีแรงน้อยกว่าจำเป็นต้องมีขนาดใหญ่กว่าไหล่ที่มีแรงมากกว่า และการได้รับแรงที่ได้รับด้วยความช่วยเหลือของคันโยกจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของแขนของแรงที่ใช้

สถาบันการศึกษางบประมาณเทศบาล โรงเรียนมัธยม Mikheykovskaya เขต Yartsevo ภูมิภาค Smolensk บทเรียนในหัวข้อ “ กลไกง่ายๆ- การใช้กฎสมดุลของคันโยกกับบล็อก" ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 รวบรวมและดำเนินการโดยครูฟิสิกส์ประเภทสูงสุด Sergey Pavlovich Lavnyuzhenkov ปีการศึกษา 2559 - 2560 วัตถุประสงค์ของบทเรียน (ผลลัพธ์การเรียนรู้ที่วางแผนไว้): ส่วนบุคคล: การพัฒนาความสามารถในการจัดการ กิจกรรมการศึกษา- พัฒนาความสนใจในฟิสิกส์เมื่อวิเคราะห์ปรากฏการณ์ทางกายภาพ การสร้างแรงจูงใจโดยการกำหนดงานด้านความรู้ความเข้าใจ การพัฒนาความสามารถในการดำเนินการเจรจาบนพื้นฐานของความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันและการเคารพซึ่งกันและกัน การพัฒนาความเป็นอิสระในการรับความรู้ใหม่และทักษะการปฏิบัติ การพัฒนาความสนใจ ความจำ การคิดเชิงตรรกะและความคิดสร้างสรรค์ ความตระหนักรู้ของนักเรียนต่อความรู้ของตน Meta-subject: การพัฒนาความสามารถในการสร้างความคิด พัฒนาความสามารถในการกำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของกิจกรรม ดำเนินการศึกษาทดลองตามแผนที่เสนอ กำหนดข้อสรุปตามผลการทดลอง พัฒนาทักษะการสื่อสารเมื่อจัดงาน ประเมินและวิเคราะห์กิจกรรมของคุณอย่างอิสระจากมุมมองของผลลัพธ์ที่ได้รับ ใช้แหล่งข้อมูลต่างๆเพื่อรับข้อมูล เรื่อง: การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับกลไกง่ายๆ การพัฒนาความสามารถในการจดจำคันโยก, บล็อก, ระนาบเอียง, ประตู, เวดจ์; ทำกลไกง่าย ๆ เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง พัฒนาความสามารถในการวางแผนและดำเนินการทดลองและกำหนดข้อสรุปตามผลการทดลอง ความคืบหน้าของบทเรียนที่ หน้า 1 2 3 4 5 6 7 8 9 กิจกรรมของครู กิจกรรมของนักเรียน หมายเหตุ เวทีองค์กร การเตรียมตัวสำหรับบทเรียน ขั้นตอนการทำซ้ำและการทดสอบความเชี่ยวชาญของเนื้อหาที่ครอบคลุม การทำงานกับรูปภาพ การทำงานเป็นคู่ - เรื่องราวปากเปล่า ตาม สู่แผน การทดสอบความรู้ร่วมกัน ขั้นตอนการอัพเดตความรู้ การตั้งเป้าหมาย ขั้นตอนกิจกรรมขององค์กร: ความช่วยเหลือและการควบคุมการทำงานของนักเรียน ขั้นตอนกิจกรรมขององค์กร Fizminutka: งานภาคปฏิบัติ การทำให้เป็นจริง และการตั้งเป้าหมาย ขั้นตอนของการรวบรวมความรู้เชิงปฏิบัติ: ขั้นตอนการแก้ปัญหา ของการรวมวัสดุที่ครอบคลุม การแนะนำแนวคิดของ "กลไกง่ายๆ" การทำงานกับตำราเรียน การจัดทำไดอะแกรม การประเมินตนเอง การออกกำลังกาย การประกอบการติดตั้ง การแนะนำแนวคิดของ "คันโยก" การกำหนดเป้าหมาย การแนะนำแนวคิดของ " การใช้ประโยชน์จากแรง” การยืนยันการทดลองกฎความสมดุลของคันโยก การประเมินตนเอง การแก้ปัญหา การทดสอบเพื่อน ตอบคำถาม เวทีอภิปรายการบ้าน เขียน การบ้าน 10 ขั้นตอนการไตร่ตรอง: นักเรียนได้รับเชิญให้เน้นถึงสิ่งใหม่ที่น่าสนใจและยากในบทเรียน พวกเขาแบ่งปันความประทับใจทั้งทางวาจาและเป็นลายลักษณ์อักษร ครู: วันนี้ในบทเรียนเราจะดูโลกของกลศาสตร์เราจะเรียนรู้ที่จะเปรียบเทียบ และวิเคราะห์ แต่ก่อนอื่น มาทำภารกิจต่างๆ ให้สำเร็จซึ่งจะช่วยเปิดประตูลึกลับให้กว้างขึ้น และแสดงความสวยงามของวิทยาศาสตร์อย่างกลศาสตร์ มีภาพหลายภาพบนหน้าจอ: คนเหล่านี้กำลังทำอะไรอยู่? (งานเครื่องกล) ชาวอียิปต์สร้างปิรามิด (คันโยก); ชายคนหนึ่งยกน้ำ (ด้วยความช่วยเหลือของประตู) จากบ่อน้ำ ผู้คนกลิ้งถังขึ้นไปบนเรือ (ระนาบเอียง); ชายคนหนึ่งยกของหนัก (บล็อก) ครู: วางแผนเรื่อง: 1. เงื่อนไขอะไรบ้างที่จำเป็นในการทำงานเครื่องกล? 2. งานเครื่องกล- นี้ ……………. 3. เครื่องหมายงานเครื่องกล 4. สูตรงาน... 5. มีหน่วยวัดการทำงานอย่างไร? 6. ชื่อนักวิทยาศาสตร์คนไหนและหลังจากนั้น? 7. ในกรณีใดบ้างที่งานเป็นบวก ลบ หรือเป็นศูนย์? ครู: ทีนี้มาดูภาพเหล่านี้อีกครั้งและสนใจว่าคนเหล่านี้ทำงานอย่างไร? (คนใช้ไม้ยาว กว้าน อุปกรณ์ระนาบเอียง บล็อก) ครู: นักเรียน: กลไกง่ายๆ ครู: ถูกต้อง! กลไกง่ายๆ คุณคิดว่าเราจะพูดถึงหัวข้อใดในบทเรียน คุณจะเรียกอุปกรณ์เหล่านี้ในคำเดียวได้อย่างไร วันนี้คุยกันไหม? นักเรียน: เกี่ยวกับกลไกง่ายๆ ครู: ถูกต้อง หัวข้อบทเรียนของเราจะเป็นกลไกง่ายๆ (เขียนหัวข้อบทเรียนลงในสมุดบันทึก สไลด์พร้อมหัวข้อบทเรียน) มาตั้งเป้าหมายของบทเรียนกันดีกว่า: ร่วมกับเด็ก ๆ: ศึกษาว่ากลไกง่ายๆคืออะไร พิจารณาประเภทของกลไกอย่างง่าย สภาพสมดุลของคันโยก ครู: พวกคุณคิดว่ากลไกง่ายๆใช้ทำอะไร? นักเรียน: ใช้เพื่อลดแรงที่เราใช้ เช่น เพื่อแปลงมัน ครู: กลไกง่ายๆ พบได้ทั้งในชีวิตประจำวันและในเครื่องจักรโรงงานที่ซับซ้อนทั้งหมด เป็นต้น พวกคุณในอะไร เครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์ก็มีกลไกง่ายๆ นักเรียน: เครื่องชั่งแบบคาน กรรไกร เครื่องบดเนื้อ มีด ขวาน เลื่อย ฯลฯ ครู: เครนมีกลไกง่ายๆ อะไร? นักเรียน: คันโยก (บูม), บล็อก ครู: วันนี้เราจะมาดูกลไกง่ายๆ ประเภทใดประเภทหนึ่งให้ละเอียดยิ่งขึ้น มันอยู่บนโต๊ะ. นี่เป็นกลไกแบบไหน? นักเรียน: นี่คือคันโยก เราแขวนตุ้มน้ำหนักไว้ที่แขนข้างหนึ่งของคันโยก และใช้ตุ้มน้ำหนักอื่นเพื่อปรับสมดุลของคันโยก มาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้น เราจะเห็นว่าไหล่ของตุ้มน้ำหนักนั้นแตกต่างกัน แกว่งแขนคันหนึ่งกันเถอะ เราเห็นอะไร? นักเรียน: หลังจากแกว่ง คันโยกจะกลับสู่ตำแหน่งสมดุล ครู: คันโยกเรียกว่าอะไร? นักเรียน: คันโยกคือวัตถุแข็งที่สามารถหมุนรอบแกนคงที่ได้ ครู: คันโยกจะสมดุลเมื่อใด นักเรียน: ตัวเลือกที่ 1: จำนวนน้ำหนักเท่ากันที่ระยะห่างจากแกนการหมุนเท่ากัน ตัวเลือกที่ 2: โหลดมากขึ้น – ระยะห่างจากแกนหมุนน้อยลง ครู: การพึ่งพาอาศัยกันนี้เรียกว่าอะไรในวิชาคณิตศาสตร์? นักเรียน: สัดส่วนผกผัน ครู: ตุ้มน้ำหนักกระทำกับคันโยกด้วยแรงเท่าใด? นักเรียน: น้ำหนักตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก P = F หนัก = F F  1 F 2 l 2 l 1 โดยที่ F1 คือโมดูลัสของแรงแรก F2 – โมดูลของแรงที่สอง l1 – ไหล่ของแรงที่หนึ่ง; l2 – ไหล่ของแรงที่สอง ครู: กฎนี้ตั้งขึ้นโดยอาร์คิมิดีสในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช ภารกิจ: ใช้ชะแลง คนงานยกกล่องที่มีน้ำหนัก 120 กก. เขาใช้แรงอะไรกับแขนที่ใหญ่กว่าของคันโยก ถ้าความยาวของแขนนี้คือ 1.2 ม. และแขนที่เล็กกว่าคือ 0.3 ม. จะได้แรงเพิ่มขึ้นเท่าใด (คำตอบ: ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นคือ 4) การแก้ปัญหา (โดยอิสระจากการตรวจสอบร่วมกันในภายหลัง) 1. แรงแรกเท่ากับ 10 N และไหล่ของแรงนี้คือ 100 ซม. ถ้าไหล่ของมันคือ 10 ซม. ค่าของแรงที่สองคือเท่าใด (คำตอบ: 100 นิวตัน) 2. คนงานใช้คันโยกเพื่อยกของหนัก 1,000 นิวตัน ในขณะที่เขาใช้แรง 500 นิวตัน แขนของแรงที่มากกว่าจะเป็นอย่างไรถ้าแขนของแรงที่น้อยกว่าคือ 100 ซม.? (คำตอบ: 50 ซม.) สรุป. กลไกอะไรที่เรียกว่าง่าย? คุณรู้จักกลไกง่ายๆ ประเภทใดบ้าง คันโยกคืออะไร? เลเวอเรจคืออะไร? กฎสำหรับความสมดุลของคานคืออะไร? กลไกง่ายๆ ในชีวิตมนุษย์มีความสำคัญอย่างไร? D/z 1. อ่านย่อหน้าดังกล่าว 2. ระบุกลไกง่ายๆ ที่คุณพบที่บ้านและกลไกที่ผู้คนใช้ ชีวิตประจำวันโดยเขียนลงในตาราง: กลไกอย่างง่ายในชีวิตประจำวัน, ในเทคโนโลยี ประเภทของกลไกอย่างง่าย 3. นอกจากนี้ จัดทำรายงานเกี่ยวกับกลไกง่ายๆ อย่างหนึ่งที่ใช้ในชีวิตประจำวันและเทคโนโลยี การสะท้อน. เติมประโยคให้สมบูรณ์: ตอนนี้ฉันรู้ ……………………………………………….. ฉันตระหนักว่า …………………………………………… ………… ……………………… ฉันสามารถ……………………………………………………………………. ฉันสามารถค้นหา (เปรียบเทียบ วิเคราะห์ ฯลฯ) ……………………. ฉันทำเสร็จอย่างอิสระ………………………... ฉันใช้เนื้อหาที่ศึกษาเฉพาะเจาะจง สถานการณ์ชีวิต- ฉันชอบ (ไม่ชอบ) บทเรียน …………………………………

คุณรู้หรือไม่ว่าบล็อกคืออะไร? นี่คือของทรงกลมที่มีตะขอสำหรับยกของให้สูงในพื้นที่ก่อสร้าง

มันดูเหมือนคันโยกหรือเปล่า? แทบจะไม่. อย่างไรก็ตาม การบล็อกก็เป็นกลไกง่ายๆ เช่นกัน ยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการบังคับใช้กฎสมดุลของคันโยกกับบล็อกได้ สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร? ลองคิดดูสิ

การใช้กฎแห่งสมดุล

บล็อกเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยล้อที่มีร่องซึ่งมีสายเคเบิล เชือก หรือโซ่ลอดผ่าน ตลอดจนคลิปที่มีตะขอติดอยู่กับเพลาล้อ บล็อกสามารถแก้ไขได้หรือเคลื่อนย้ายได้ บล็อกคงที่มีแกนคงที่และไม่เคลื่อนที่เมื่อยกหรือลดโหลด บล็อกที่อยู่นิ่งช่วยเปลี่ยนทิศทางของแรง ด้วยการโยนเชือกข้ามสิ่งกีดขวางดังกล่าวซึ่งห้อยอยู่ด้านบน เราก็สามารถยกของขึ้นด้านบนได้ในขณะที่ตัวเราอยู่ด้านล่าง อย่างไรก็ตาม การใช้บล็อกคงที่ไม่ได้ทำให้เรามีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น เราสามารถจินตนาการถึงบล็อกในรูปแบบของคันโยกที่หมุนรอบส่วนรองรับคงที่ - แกนของบล็อก จากนั้นรัศมีของบล็อกจะเท่ากับแขนที่ใช้กับแรงทั้งสองข้าง - แรงดึงของเชือกของเราที่มีภาระอยู่ด้านหนึ่งและแรงโน้มถ่วงของโหลดอีกด้านหนึ่ง ไหล่จะเท่ากันดังนั้นจึงไม่มีกำลังเพิ่มขึ้น

สถานการณ์แตกต่างกับบล็อกที่กำลังเคลื่อนที่ บล็อกที่กำลังเคลื่อนที่จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับน้ำหนักบรรทุกราวกับว่ามันวางอยู่บนเชือก ในกรณีนี้ จุดศูนย์กลางในแต่ละช่วงเวลาจะอยู่ที่จุดสัมผัสของบล็อกโดยมีเชือกอยู่ด้านหนึ่ง ผลกระทบของโหลดจะถูกนำไปใช้กับศูนย์กลางของบล็อกโดยที่ติดกับแกน และแรงดึงจะถูกนำมาใช้ที่จุดที่สัมผัสกับเชือกที่อยู่อีกด้านของบล็อก นั่นคือไหล่ของน้ำหนักตัวจะเป็นรัศมีของบล็อกและไหล่ของแรงผลักของเราจะเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง เส้นผ่านศูนย์กลางดังที่ทราบกันดีว่าเป็นรัศมีสองเท่าดังนั้นแขนจึงมีความยาวต่างกันสองเท่าและความแข็งแกร่งที่ได้รับจากความช่วยเหลือของบล็อกที่เคลื่อนย้ายได้นั้นเท่ากับสองเท่า ในทางปฏิบัติจะใช้การรวมกันของบล็อกคงที่และบล็อกที่เคลื่อนย้ายได้ บล็อกที่ติดอยู่ที่ด้านบนไม่ได้เพิ่มความแข็งแรงแต่อย่างใด แต่ช่วยยกของขณะยืนอยู่ด้านล่าง และบล็อกเคลื่อนที่ซึ่งเคลื่อนที่ไปพร้อมกับน้ำหนักบรรทุกจะเพิ่มแรงที่ใช้เป็นสองเท่าช่วยยกของขนาดใหญ่ให้สูงขึ้น

กฎทองของกลศาสตร์

คำถามเกิดขึ้น: อุปกรณ์ที่ใช้มีประโยชน์ในการทำงานหรือไม่? งานเป็นผลคูณของระยะทางที่เดินทางและแรงที่ใช้ พิจารณาคันโยกที่มีแขนซึ่งมีความยาวแขนต่างกันสองเท่า คันโยกนี้จะทำให้เราได้รับความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นสองเท่า อย่างไรก็ตาม แรงงัดที่มากเป็นสองเท่าจะเดินทางได้ไกลถึงสองเท่า นั่นคือแม้จะมีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น แต่งานที่ทำเสร็จแล้วก็จะเหมือนเดิม นี่คือความเท่าเทียมกันของงานเมื่อใช้กลไกง่ายๆ: จำนวนครั้งที่เราได้รับความแข็งแกร่ง, จำนวนครั้งที่เราสูญเสียระยะทาง กฎนี้เรียกว่ากฎทองของกลศาสตร์และใช้ได้กับกลไกง่ายๆ ทั้งหมดอย่างแน่นอน ดังนั้นกลไกง่ายๆ จะทำให้งานของบุคคลง่ายขึ้น แต่ไม่ลดงานที่ทำ พวกเขาช่วยแปลความพยายามประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งซึ่งสะดวกกว่าในสถานการณ์เฉพาะ

คันโยกคือตัวถังที่แข็งแรงซึ่งสามารถหมุนรอบจุดคงที่ได้

จุดคงที่เรียกว่าจุดหมุน

ตัวอย่างคันโยกที่รู้จักกันดีคือการแกว่ง (รูปที่ 25.1)

เมื่อใดที่คนสองคนบนกระดานหกจะทรงตัวกัน?เริ่มจากข้อสังเกตกันก่อน แน่นอน คุณสังเกตเห็นว่าคนสองคนที่อยู่บนวงสวิงสมดุลกัน หากพวกเขามีน้ำหนักเท่ากันโดยประมาณ และอยู่ห่างจากจุดหมุนเท่ากันโดยประมาณ (รูปที่ 25.1, a)

ข้าว. 25.1. สภาพสมดุลของการสวิง: a - ผู้ที่มีน้ำหนักเท่ากันจะทรงตัวกันเมื่อนั่งในระยะห่างเท่ากันจากจุดศูนย์กลาง; b - คนที่มีน้ำหนักต่างกันจะทรงตัวกันเมื่อคนที่หนักกว่านั่งใกล้กับจุดศูนย์กลางมากขึ้น

หากทั้งสองมีน้ำหนักต่างกันมาก มันจะสมดุลกันก็ต่อเมื่ออันที่หนักกว่านั้นอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางมากขึ้น (รูปที่ 25.1, b)

ตอนนี้เราเปลี่ยนจากการสังเกตไปสู่การทดลอง: ให้เราค้นหาเงื่อนไขสำหรับความสมดุลของคันโยกในเชิงทดลอง

มาใส่ประสบการณ์กันเถอะ

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าน้ำหนักที่เท่ากันจะทำให้คันโยกสมดุลหากถูกแขวนไว้ในระยะห่างเท่ากันจากจุดศูนย์กลาง (รูปที่ 25.2, a)

หากน้ำหนักบรรทุกต่างกัน คันโยกก็จะอยู่ในภาวะสมดุลเมื่อน้ำหนักที่หนักกว่านั้นใกล้กับจุดศูนย์กลางมากกว่าหลายเท่าเนื่องจากน้ำหนักของมันมากกว่าน้ำหนักของน้ำหนักที่เบา (รูปที่ 25.2, b, c)

ข้าว. 25.2. การทดลองหาสภาวะสมดุลของคันโยก

สภาพสมดุลของคันโยกระยะห่างจากจุดศูนย์กลางถึงเส้นตรงที่แรงกระทำนั้นเรียกว่าแขนของแรงนี้ ให้เราแสดงว่า F 1 และ F 2 แรงที่กระทำต่อคันโยกจากด้านข้างของโหลด (ดูแผนภาพทางด้านขวาของรูปที่ 25.2) ให้เราแสดงว่าไหล่ของกองกำลังเหล่านี้เป็น l 1 และ l 2 ตามลำดับ การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่าคันโยกอยู่ในสภาวะสมดุลหากแรง F 1 และ F 2 ที่กระทำกับคันโยกมีแนวโน้มที่จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม และโมดูลของแรงจะแปรผกผันกับแขนของแรงเหล่านี้:

ฉ 1 /ฉ 2 = ลิตร 2 /ล 1

สภาวะสมดุลของคันโยกนี้เกิดขึ้นจากการทดลองโดยอาร์คิมิดีสในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ.

คุณสามารถศึกษาสภาวะสมดุลของคันโยกได้จากการทดลอง งานห้องปฏิบัติการ № 11.