Файл: Теория к разделу элементы содержания 4 (Простые механизмы. Механические колебания и волны. Свободное падение. Движение по окружности).doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Теория к разделу «ЭЛЕМЕНТЫ СОДЕРЖАНИЯ № 4»
(Простые механизмы. Механические колебания и волны.
Свободное падение. Движение по окружности)
I
Простые механизмы - механические устройства, служащие для преобразования величины или направления силы (обычно их применяют для получения выигрыша в силе).
1. Рычаг - твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Виды рычагов:
Рычаг первого рода | точка опоры расположена между точками приложения сил (ножницы для резки бумаги, детские качели, рычажные весы) |
Рычаг второго рода | нагрузка приложена между точкой опоры и точкой приложения силы (щипцы для колки орехов, садовая тачка) |
Рычаг третьего рода | усилие приложено между точкой опоры и нагрузкой |
Условие равновесия рычага: рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. F1/F2 = l2/l1
Плечо силы - длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения (или центра вращения) до линии действия силы. l, м
2. Блок - колесо с жёлобом, по которому пропускают верёвку, трос или цепь; применяется для изменения величины или направления силы.
Неподвижный блок | не даёт выигрыша в силе, применяется для удобства | |
Подвижный блок | используют для получения выигрыша в силе. Ось подвижного блока поднимается или опускается вместе с грузом, который прикреплён к самому блоку. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза | |
3.Ворот используется для подъёма воды в колодцах, для ременной передачи и др.
4.Колесо используется на транспорте и в зубчатых передачах.
5.Наклонная плоскость — это плоская поверхность, установленная под углом к горизонтали (позволяет поднимать груз вверх, прикладывая к нему усилие, заметно меньшее веса этого груза) (пандусы, эскалаторы, лестницы, конвейеры).
Выигрыш в силе равен отношению Fтяж к Fрук или отношению длины наклонной плоскости к высоте подъёма груза l/h. | |
6.Клин - состоит из двух наклонных плоскостей, основания которых соприкасаются (при рубке дров, чтобы облегчить работу, в трещину полена вставляют металлический клин).
7. Винт - наклонная плоскость, навитая на ось - резьба винта (домкрат, болт с гайкой, микрометр, тиски).
На практике совершаемая с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной. Часть работы совершается против силы трения в механизме и перемещения его отдельных частей => для любого механизма полезная работа AП всегда < полной, затраченной AЗ.
КПД=AП/AЗ• 100%.
КПД всегда < 1 или 100%.
«Золотое правило механики» - ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе; выигрыш в силе в раз обязательно сопровождается таким же проигрышем в расстоянии.
II
Механические колебания – это движения, которое точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени. Виды:
по условиям возникновения | по характеру изменения во времени кинематических характеристик |
– свободные - вынужденные | - гармонические - затухающие |
Гармонические колебания – колебания, происходящие по закону синуса или косинуса (простейший вид периодических колебаний).
Свободные колебания – это колебания в системе после того, как система выведена из состояния равновесия (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие).
Вынужденные колебания – колебания, протекающие в системе под влиянием внешнего периодического воздействия. Примеры: листья на деревьях, поднятие и опускание руки.
Затухающие колебания — колебания, энергия которых уменьшается с течением времени, характеризуются убывающей амплитудой.
Колебательная система (система тел, совершающих колебания) обычно имеет одно положение, в котором может пребывать сколь угодно долго – положение равновесия О.
Смещение – отклонение от положения равновесия (Х)
Периодические колебания цикличны. Движение в течение одного цикла (когда тело возвращается в исходное) называется полным колебанием (О-С-О-В-О).
Характеристики колебаний:
Амплитуда колебаний | наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия | А, м |
Период колебаний | время, через которое движение тела полностью повторяется, т.е. совершается одно полное колебание | Т, с |
Частота колебаний | величина, показывающая число колебаний, совершаемых за1 с | ν, Гц |
, n – число колебаний.
Простейшие колебательные системы:
Математический маятник | Материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити и совершающая колебания под действием силы тяжести | | |
Пружинный маятник | Материальная точка, закреплённая на абсолютно упругой пружине | |
III
Волна – процесс распространения колебаний в пространстве. Виды волн:
Поперечные | в которых частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны | волны на поверхности жидкости, в твёрдых телах |
Продольные | в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны | волны в газах, внутри жидкости |
Скорость волныvв - скорость, с которой распространяется возмущение в среде.
Длина волны λв - расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний Т или кратчайшее расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе:
Скорость волнызависит от свойств среды и при переходе через границу раздела сред изменяет свою величину, а частота колебаний ν зависит лишь от источника колебаний.
Звуковые волны - процесс распространения продольных механических волн в упругих средах. Ухо человека воспринимает звук с частотой от 16 до 20000 Гц.
В разных упругих средахскорость распространения звукаразлична, она зависит от плотности и упругости среды, в которой распространяется звук.
Громкостьзвука определяется амплитудойколебания частиц.
Высота тона определяется частотой колебания частиц среды.
Ультразвук – звуковые волны с частотой колебаний > 20000 Гц.
Инфразвук – звуковые волны с частотой < 16 Гц.
IV
Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью происходит с ускорением, называемым центростремительным:
n=1/T V=2pr/T aц=V2/r Fц=ацm | n-частота, Гц T-период, с r-радиус окружности, м V-линейная скорость, м/с | |
V
Cвободное падение - частный случай равноускоренного движения с ускорением g.
Свободное падение - движение тел под действием силы тяжести без учета сопротивления воздуха. g = 9,8 ≈ 10м/с²
-
g направлено всегда вниз; -
величина g зависит:
-
от географической широты (9,78÷9,83) -
от высоты над поверхностью Земли