Does the use of simple machines reduce the work done?
What is sense of using simple machines?
Conclusion: The use of simple machines makes workworkwork easier, but does not reduce it. Allows you to work less force but on a correspondingly longer distance.
Experiment 1 In this experiment, use the school windlasswindlasswindlass or its constructed built.
1. Hang a weight with certain mass on a string which is wound around the windlass. Attach a dynamometer to the handle of the windlass and read the value of force when the system is balanced.
2. If possible, attach a force dynamometer in different positions of the handle and repeat the experiment according to the instructions in 1).
3. Write the results of your experiments in the appropriate table.
4. Draw conclusions from the experiments and form the condition for the windlasswindlasswindlass balance.
The conditions of the windlasswindlasswindlass balance. The windlass is in balance, if the product of force and force arm has the same value either for the shaft and the handle:
where: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 – the forces applied to the shaft and the handle (perpendicular to them), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 – the arm length of the applied forces.
If we notice that the windlasswindlasswindlass, depending on the position of the handle, first the one‑sided leverleverlever and then the double‑sided one, the above condition of balance becomes obvious.
Experiment 2 Prepare the stationary blockstationary blockstationary block. At one end of the rope hang weights of cetrain mass. Attach the dynamometer to the other end of the rope. Read the force value indicated by the dynamometer at the moment when the system is in balance. While changing the mass of the suspended weights, read the values of the forces indicated by the dynamometer. After completing the experiment, form the condition for the stationary block balance.
The balance conditions for the stationary blockstationary blockstationary block:
(The tensioning force of the rope is equal to the weight of the body suspended at the other end of the rope).
Experiment 3 Prepare some weights with the movable blockmovable blockmovable block. Attach the dynamometer to the loose end of the rope. Choose different weights and fix them to the moving block. Write the value of the force displayed by the dynamometer when the system is in balance. Is the force indicated by the dynamometer equal to the weight of the suspended weights in the case of the moving block? By how many times is the force F indicated by the dynamometer lesser?
The balance condition for the moving block:
In the state of balance, the force with which we tighten the rope is always half the weight of the body.
Task 2 Describe two examples of a practical application of the windlasswindlasswindlass, the movable and the stationary blocks.
The windlasswindlasswindlass is a simple machinesimple machinesimple machine which is an interesting combination of the double‑sided leverleverlever with the one‑sided lever. Depending on the position of the handle, we have the one‑sided or the double‑sided leverleverlever.
The stationary blockstationary blockstationary block does not reduce work, but makes it easier to do workworkwork by specifying a convenient direction of force.
The movable blockmovable blockmovable block allows to reduce the value of force twice while doing work, but in this case the displacement necessary to do the workworkwork increases twice. In this case, we do not benefit from the work done either.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Bloczek nieruchomy to krążek, który może wykonywać obrót wokół nieruchomej osi. Przez krążek taki jest przerzucona linka, która nie ślizga się względem powierzchni krążka.
Bloczek ruchomy to krążek z przerzuconą liną nieślizgającą się po powierzchni bloczka, mogący przemieszczać się w kierunku pionowym oraz wykonywać obrót.
mcb13daae7b121fef_1528449000663_0
Maszyny proste cz. 2
mcb13daae7b121fef_1528449084556_0
Drugi
mcb13daae7b121fef_1528449076687_0
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów.
mcb13daae7b121fef_1528449068082_0
45 minut
mcb13daae7b121fef_1528449523725_0
Przedstawienie budowy maszyn prostych kołowrót, bloczek ruchomy i nieruchomy.
mcb13daae7b121fef_1528449552113_0
1. Przedstawienie zasad działania kołowrót, bloczek ruchomy i nieruchomy.
2. Doskonalenie umiejętności rozwiązywania problemów przez analogię.
3. Doskonalenie umiejętności pracy w grupie.
mcb13daae7b121fef_1528450430307_0
Uczeń:
- przedstawia zasadę działania kołowrotu, bloczka ruchomego i nieruchomego,
- podaje przykłady zastosowania kołowrotu, bloczka ruchomego i nieruchomego.
mcb13daae7b121fef_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację i samodzielne wykonywanie eksperymentów.
2. Uczenie się przez stosowanie poznanych reguł i rozwiązywanie zadań problematycznych.
mcb13daae7b121fef_1528449514617_0
1. Praca indywidualna i praca wspólna nauczyciel i uczeń.
2. Praca grupowa.
mcb13daae7b121fef_1528450127855_0
Co to są maszyny proste?
Gdzie znajdują zastosowanie maszyny proste ?
Czy zastosowanie maszyn prostych zmniejsza wykonaną pracę ?
Jaki jest więc sens stosowania maszyn prostych ?
Wniosek: Użycie maszyn prostych ułatwia wykonanie pracy, ale jej nie zmniejsza. Pozwala na wykonanie pracy mniejszej siły, ale na odpowiednio dłuższej drodze.
mcb13daae7b121fef_1528446435040_0
Definicja Kołowrót składa się zazwyczaj z wału o promieniu r oraz korby. Długość ramienia korby R jest większa od promienia walca r.
[Ilustracja 1]
Polecenie 1 Otwórz i obejrzyj Slideshow.
[Slideshow]
Polecenie Doświadczenie 1 W tym doświadczeniu wykorzystaj szkolny kołowrót lub model kołowrotu zbudowany przez Ciebie.
1. Zawieszaj na sznurku nawiniętym na kołowrót ciężarki o znanej masie a więc i ciężarze. Do korby kołowrotu przymocuj doczep siłomierz i odczytaj wartość siły wskazywanej przez kołowrót w chwili gdy układ został zrównoważony.
2. Jeżeli jest to możliwe, to doczepiaj siłomierz w różnych miejscach korby i powtarzaj doświadczenie jak w 1.
3. Wyniki swoich doświadczeń zapisuj w odpowiedniej tabeli.
4. Wyciągnij wnioski z doświadczeń i sformułuj warunek równowagi kołowrotu.
Warunki równowagi kołowrotu. Kołowrót pozostaje w równowadze, jeśli iloczyn siły i ramienia siły ma taką samą wartość zarówno dla wału jaki i dla korby:
gdzie: FIndeks dolny 11 i FIndeks dolny 22 - siły przyłożone do wału i do korby (prostopadłe do niej), rIndeks dolny 11 i rIndeks dolny 22 - ramienia działania przyłożonych sił.
Jeżeli zauważymy, że kołowrót w zależności od położenia korby to na przemian dźwignia jednostronna i dwustronna, to powyższy warunek równowagi staje się oczywisty.
Definicja Bloczek nieruchomy to krążek, który może wykonywać obrót wokół nieruchomej osi. Przez krążek taki jest przerzucona linka, która nie ślizga się względem powierzchni krążka.
[Ilustracja 2]
Polecenie Doświadczenie 2 Przygotuj bloczek nieruchomy. Na jednym końcu linki zawieszaj ciężarki o znanej masie. Do drugiego krańca linki zamocuj siłomierz. Odczytuj wartość siły wskazywaną przez siłomierz w chwili, gdy układ jest w równowadze. Zmieniając masę zawieszonych ciężarków odczytuj wartości sił wskazywanych przez siłomierz.
Po przeprowadzeniu doświadczenia sformułuj warunek równowagi bloczka nieruchomego.
Warunki równowagi bloczka nieruchomego.
(Siła napinająca linkę jest równa ciężarowi ciała zawieszonego na drugim końcu liny).
Definicja Bloczek ruchomy to krążek z przerzuconą liną nieślizgającą się po powierzchni bloczka, mogący przemieszczać się w kierunku pionowym oraz wykonywać obrót.
[Ilustracja 3]
Doświadczenie 3 Przygotuj układ ciężarków z bloczkiem ruchomym. Do wolnego końca liny przymocuj siłomierz. Dobieraj różną liczbę ciężarków przymocowanych do ruchomego bloczka i zapisuj wartość siły pokazywanej przez siłomierz, gdy układ znajduje się w równowadze. Czy dla bloczka ruchomego siła wskazywana przez siłomierz jest równa ciężarowi zawieszonych odważników? Ile razy jest mniejsza siła F wskazywana przez siłomierz?
Warunek równowagi dla bloczka ruchomego.
W stanie równowagi siła z jaką napinamy linkę jest zawsze równa ciężarowi ciała.
Polecenie 2 Wskaż po dwa przykłady praktycznego zastosowania kołowrotu, bloczka ruchomego i nieruchomego.
mcb13daae7b121fef_1528450119332_0
Kołowrót to maszyna prosta, która jest ciekawym połączeniem dźwigni dwustronnej z dźwignią jednostronną. W zależności od położenia korby mamy do czynienia z dźwignią jednostronną lub dwustronną.
Blok nieruchomy nie zmniejsza wykonywanej pracy ale umożliwia łatwiejsze wykonywanie tej pracy poprzez określenie dogodnego kierunku działania siły.
Blok ruchomy umożliwia dwukrotne obniżenie wartości siły potrzebnej do wykonania pracy, ale dwukrotnie zwiększa przesunięcie niezbędne do wykonania pracy. Również w tym przypadku nie zyskujemy na wykonanej pracy.