Simple machinessimple machinesSimple machines are devices which make work easier. They do not reduce work but enable the user to do it with less forceless forceless force.
Experiment 1 Perform a series of tests with a double‑sided leverdouble‑sided leverdouble‑sided lever.
1) Hang the same weights at different distances from the axis of rotation. When is the lever in balance?
2) Hang different weights at different distances from the axis of rotation. When is the lever in balance?
The balance conditions for a double‑sided leverdouble‑sided leverdouble‑sided lever. A double‑sided lever is in balance, if the product of force and force arm have the same value on both sides of the lever fulcrum:
where: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 – the forces applied to the lever (perpendicular to it), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 – length of the arms of the applied forces.
Experiment 2 Perform a series of tests with a one‑sided lever.
1) Attach the dynamometer to one point of a one‑sided leverone‑sided leverone‑sided lever. Hang the same weights at different distances from the axis of rotation. What does the dynamometer indicate? When is the lever in balance?
2) Attach the dynamometer to one point of a one‑sided lever. Hang different weights at different distances from the axis of rotation. What does the dynamometer indicate? When is the lever in balance?
A one‑sided leverone‑sided leverone‑sided lever remains in balance, if the product of force and force arm has the same value on one side of the fulcrum of the lever:
where: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 – the forces applied to the lever (perpendicular to it), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - length of the arms of the applied forces.
Task A child with the weight of 20 kg sat down on one end of the swing, which is a two‑sided lever, whose length is 3 m, with its fulcrum in the middle. How far from the other end should a child weighing 30 kg sit, to make the swing remain in balance?
Answer: 1 m.
Task A wrench with a long lever is used to twist a large screw. The arm of the resistance force is smaller than the arm of the man's force applied to the wrench. To twist the screw, the man used the force of 20 N. Calculate the resistance force the screw worked with?
Task Give three examples of using one‑sided and double‑sided levers in everyday life.
Simple machines are the simplest devices which allow the user to use differently directed force or smaller force in order to balance force or to do work more easily.
The balance condition for both one‑sided and double‑sided lever is exactly the same:
where: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 – the forces applied to the lever (perpendicular to it), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - length of the arms of the applied forces.
Using the lever does not change the amount of work which needs to be done.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Polececnie Otwórz i obejrzyj Slideshow: „Jak przesunąć wielki kamień?”.
[Slideshow]
Przedstawiony powyżej stalowy pręt ułożony w taki, a nie inny sposób, pełni rolę dźwigni dwustronnej.
Definicja Dźwignia dwustronna to sztywny pręt podparty w jednym punkcie, do którego siły są przyłożone po obu stronach punktu podparcia.
Polecenie Doświadczenie 1 Wykonaj serię doświadczeń z dźwignią dwustronną.
1) Zawieszaj te same odważniki w różnych odległościach od osi obrotu. Kiedy dźwignia jest w równowadze?
2) Zawieszaj różne odważniki w różnych odległościach od osi obrotu. Kiedy dźwignia jest w równowadze?
Warunki równowagi dźwigni dwustronnej. Dźwignia dwustronna pozostaje w równowadze, jeśli iloczyn siły i ramienia siły ma taką samą wartość po obu stronach punktu podparcia dźwigni:
gdzie: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 - siły przyłożone do dźwigni ( prostopadłe do niej), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - ramienia działania przyłożonych sił.
Definicja Dźwignia jednostronna to sztywny pręt podparty w jednym punkcie, do którego siły są przyłożone po jednej stronie punktu podparcia.
Polecenie Doświadczenie 2 Wykonaj serię doświadczeń z dźwignią dwustronną.
1) Umocuj siłomierz w jednym punkcie dźwigni jednostronnej. Zawieszaj te same odważniki w różnych odległościach od osi obrotu. Co wskazuje siłomierz? Kiedy dźwignia jest w równowadze?
2) Umocuj siłomierz w jednym punkcie dźwigni jednostronnej. Zawieszaj różne odważniki w różnych odległościach od osi obrotu. Co wskazuje siłomierz? Kiedy dźwignia jest w równowadze?
Dźwignia jednostronna pozostaje w równowadze, jeśli iloczyn siły i ramienia siły ma taką samą wartość po jednej stronie punktu podparcia dźwigni:
gdzie: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 - siły przyłożone do dźwigni ( prostopadłe do niej), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - ramienia działania przyłożonych sił.
Polecenie Na jednym końcu huśtawki, będącej dźwignią dwustronną, o długości 3 m, podpartej na środku, usiadło dziecko o masie 20 kg. Jak daleko od drugiego końca powinno usiąść dziecko o masie 30 kg , aby huśtawka była w równowadze?
Odpowiedź: 1 m.
Polecenie Do odkręcenia dużej śruby stosuje się klucz z długą dźwignią. Ramię działania siły oporu jest 20 mniejsze od ramienia działania siły człowieka na klucz. Aby odkręcić śrubę człowiek użył siły 20 N. Z jaką siłą „oporowała” śruba?
Polecenie Podaj po trzy przykłady zastosowania w praktyce dźwigni jednostronnej i dwustronnej.
m3d94d6fc60aa9740_1528450119332_0
Maszyny proste są to najprostsze urządzenia pozwalające użyć siły inaczej skierowanej lub mniejszej bądź dla zrównoważenia danej siły, bądź dla wykonania danej pracy.
Warunek równowagi zarówno dla dźwigni jednostronnej jak i dwustronnej jest dokładnie taki sam:
gdzie: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 - siły przyłożone do dźwigni ( prostopadłe do niej), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - ramienia działania przyłożonych sił.
Użycie dźwigni nie powoduje zmiany wielkości pracy jaką musimy wykonać.