Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół Zawodowych w Gostyniu & Zespół Szkół Nr 2 w Szczecinie • ID grupy: • 97/81_MF_G1 & 97_21_mg_g1 • Kompetencja: • matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: • Maszyny proste • Semestr/rok szkolny: • semestr letni 2010/2011

3. Z uwagi na problemy w komunikacji pomiędzy grupami efektem końcowym naszych grup są dwie odrębne prezentacje sklejone w jedną całość. • Najpierw przedstawimy owoce grupy z Gostynia a następnie ze Szczecina

4. Wstęp • Tematem wspólnego projektu naszych grup są maszyny proste. Urządzenia te są w powszechnym użyciu jednak rzadko zdajemy sobie sprawę, że używając takich czy innych przedmiotów posługujemy się właśnie maszynami prostymi. Pragniemy zaprezentować kilka przykładów maszyn wziętych z życia.

5. Spis treści • Wprowadzenie • Rodzaje maszyn prostych • Dźwignia jednostronnaDźwignia dwustronnaKlinKrążki, wielokrążki i bloczkiKołowrótRównia pochyła Śruba • Zadania z maszyn prostych • Wnioski i przemyślenia • Bibliografia

6. Wprowadzenie • Maszyny proste znane są już od czasów antycznych. Słynne jest powiedzenie Artystotelesa „dajcie mi punkt podparcia i dostatecznie długą dźwignię a przesunę Ziemie”. Ten wielki uczony miał wtedy na myśli właśnie maszyny proste. Źródło obrazka: http://wiadomosci.wp.pl

7. wprowadzenie • W swym założeniu maszyny proste miały pomagać człowiekowi w wykonywaniu pracy, tak by można ją było wykonać przy użyciu mniejszej siły. • Należy przy tym pamiętać, że maszyny proste nie zmniejszają pracy ( przecież działa zasada zachowania energii mechanicznej) pozwalają jedynie na zmniejszenie siły ale zmuszają do działania na znacznie dłużej drodze.

8. Rodzaje maszyn prostych – dźwignia jednostronna • Dźwignia jednostronna – może nią być belka lub pręt podparty z jednej ze stron tak jak na rysunku poniżej Równanie dla dźwigni jednostronnej - długość całe ramie dźwigni [m] - długość 1-szej części ramienia dźwigni [m] - siła działająca całe ramienia dźwigni N] Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org - siła działająca na 1-szą część ramienia [N]

9. Rodzaje maszyn prostych – dźwignia jednostronna • Przykłady w życiu codziennym • taczka • klamka hamulca w rowerze • dziadek do orzechów • łom

10. Rodzaje maszyn prostych – dźwignia dwustronna Dźwignia dwustronna – może nią być belka lub pręt podparty z gdzieś pośrodku tak jak na rysunku poniżej Równanie dla dźwigni dwustronnej - długość 1 ramienia dźwigni [m] - długość 2 ramienia dźwigni [m] - siła 1 działająca na ramię 1 [N] Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org - siła 2 działająca na ramię 2 [N]

11. Rodzaje maszyn prostych – dźwignia dwustronna Przykłady w życiu codziennym • huśtawka typu „konik” • żuraw do studni • nożyce do żywopłotu • nożyce ogrodnicze Źródło obrazka: http://www.poniedzialek.eu

12. Rodzaje maszyn prostych – Klin • Klin – to również maszyna choć  bardzo prosta. Swoim kształtem przypomina trójkąt (najlepiej równoramienny). Równanie dla klinu - siła działająca na grzbiet klinu [N] - siły działająca na boki klinu [N] - kąt rozwarcia ścian klinu Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org

13. Rodzaje maszyn prostych – Klin Przykłady w życiu codziennym • siekiera • kilof • przecinak • kliniki do układania paneli i płytek ceramicznych • młotek Źródło obrazka: http://www.lasiogrod.pl

14. Rodzaje maszyn prostych – blok nieruchomy • Blok nieruchomy – to swego rodzaju talerz z rowkiem po którym porusza się lina. Blok służy do zmiany kierunku liny, niestety odbywa się to przy niewielkiej stracie włożonej pracy. Pozwalają np. podnosić ciągnąc linę w dół zamiast do góry. Działa na zasadzie równej dźwigni dwustronnej. Równanie dla bloku - współczynnik tarcia - siła naciągu liny [N] gdzie: - promień łożyska [m] - promień bloku[m] - kąt między końcami liny Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org

15. Rodzaje maszyn prostych – blok nieruchomy Przykłady w życiu codziennym • blok budowlany • bloki w urządzeniach do ćwiczeń • bloki w dźwigach • bloki dla alpinistów • bloki do olinowania żagli Źródło obrazka: http://www.sportujsie.pl

16. Rodzaje maszyn prostych – blok ruchomy • Blok ruchomy– podobnie jak nieruchomy jest rodzajem talerz z rowkiem po którym porusza się lina. Różnica polega na wykorzystaniu siły. Działa na zasadzie równej dźwigni jednostronnej. Równanie dla bloku - siła poruszająca [N] - siła użyteczna [N] - sprawność, liczona podobnie jak dla bloku nieruchomego Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org

17. Rodzaje maszyn prostych – blok ruchomy Przykłady w życiu codziennym • bloki w urządzeniach do ćwiczeń • dźwigi • jachting Źródło obrazka: http://www.sailingadventure.eu Źródło obrazka: http://www.eurodzwig.pl

18. Rodzaje maszyn prostych – wielokrążki • Wielokrążki – to układ cięgien i krążków, dzięki czemu możemy znacząco zredukować siłę z jaką musimy działać aby podnieść dany ciężar. W takim przypadku każdy kolejny dołożony krążek redukuje siłę z jaką trzeba działać o połowę Równanie dla wielokrążka - siła poruszająca [N] - siła użyteczna [N] - sprawność, liczona podobnie jak dla bloku nieruchomego - Ilość krążków przesuwnych Źródło obrazka: http://www.naukowy.pl

19. Rodzaje maszyn prostych – wielokrążki Przykłady w życiu codziennym • wyciągarki • dźwigi • olinowanie jachtów • wielokrążki w urządzeniach do ćwiczeń Źródło obrazka: http://www.mackayboats.com Źródło obrazka: http://classezero.com

20. Rodzaje maszyn prostych – kołowrót • Kołowrót – to walec to którego została zamocowana korba, pozwala na wyciąganie ciężarów przy użyciu mniejszej siły. Równanie dla kołowrotu - siła poruszająca [N] - siła użyteczna [N] - promień walca na który nawijana jest lina[m] - długość ramienia korby[m] Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org

21. Rodzaje maszyn prostych – kołowrót Przykłady w życiu codziennym • studnie • bramki bezpieczeństwa Źródło obrazka: http://www.unicard.pl Źródło obrazka: http://www.garnek.pl

22. Rodzaje maszyn prostych – równia pochyła • Równia pochyła – maszyna prosta działająca w oparciu o równię, pozwala na wyniesienie bardzo ciężkich ciał na spore wysokości. Równanie dla równi przy ruchu do góry - siła z jaką zsuwa się ciało [N] - ciężar ciała [N] - masa ciała [kg] - przyspieszenie grawitacyjne [ms-2] Źródło obrazka: http://pl.wikipedia.org - przyspieszenie z jakim zsuwa się ciało [ms-2]

23. Rodzaje maszyn prostych – równia pochyła Przykłady w życiu codziennym • podjazd • rampa • zjeżdżalnia dla dzieci • skocznia Źródło obrazka: http://www.ipon.pl Źródło obrazka: http://www.flickr.com Źródło obrazka: http://www.allefajne.pl

24. Rodzaje maszyn prostych – śruba • Śruba – w założeniu jest to maszyna prosta, będąca nawiniętą na walec równią pochyłą. Równania dla śruby oraz - siła z jaką śruba jest wkręcana [N] - siła z jaką wkręca się śruba [N] - kąt nachylenia zwojów - średnica śruby [m] - skok gwintu [m]

25. Rodzaje maszyn prostych – śruba Przykłady w życiu codziennym • elementy konstrukcyjne (śruby i wkręty) • dziadek do orzechów Źródło obrazka: https://www.pomocnicykuchenni.pl Źródło obrazka: http://www.korner.pl Źródło obrazka: http://www.korner.pl

26. Zadania- coś z naszych zajęć • W jakiej odległości od Przemka siedzącego na końcu huśtawki powinien usiąść Robert o masie 60kg, żeby huśtawka była w równowadze ? Ciężar Przemka wynosi 400N, a długość huśtawki 210cm. Wybierz odpowiedź: R=1,75m R=1,05m R=0,45m R=1,50m Źródło obrazka: A.Bożek, K.Nessing: „Zadania z fizyki dla każdego” ZamKor, Kraków 2008

27. Zadania- coś z naszych zajęć • Jaką najmniejsza siłą musiałabyś zadziałać na ramie kołowrotu przedstawionego na rysunku, aby wyciągnąć ze studni wiadro z wodą o łącznej masie 16kg ? Ramię kołowrotu ma promień 50cm, natomiast średnica wałka to 0,3m. Wybierz odpowiedź: F1=64N F1=42N F1=56N F1=48N Źródło obrazka: A.Bożek, K.Nessing: „Zadania z fizyki dla każdego” ZamKor, Kraków 2008

28. Zadania- coś z naszych zajęć • Na rysunku poniżej znajduje się schemat dźwigni jednostronnej. Znając warunki równowagi dla dźwigni oblicz w jakiej odległości od punktu podparcia należy umieścić ciężar F1 Wybierz odpowiedź: r1=2m r1=0,25m r1=1m r1=0,5m Źródło obrazka: A.Bożek, K.Nessing: „Zadania z fizyki dla każdego” ZamKor, Kraków 2008

29. Jak mówili najstarsi z krasnali, którzy też narzędzi prostych używali… …pracuj szybciej, wydajniej, od rana do wieczora

30. bibliografia • P. Walczak, G.Wojewoda: „Fizyka i astronomia 2 kurs podstawowy” Operon, Gdynia 2005red. J.Salach: „Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych kurs podstawowy” ZamKor, Kraków 2005 A.Bożek, K.Nessing: „Zadania z fizyki dla każdego” ZamKor, Kraków 2008 http://pl.wikipedia.org [stan na 22 czerwca 2011]http://www.korner.pl [stan na 22 czerwca 2011] https://www.pomocnicykuchenni.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.allefajne.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.flickr.com [stan na 22 czerwca 2011] http://www.ipon.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.unicard.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.garnek.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://classezero.com [stan na 22 czerwca 2011] http://www.mackayboats.com [stan na 22 czerwca 2011] http://www.sailingadventure.eu [stan na 22 czerwca 2011] http://www.eurodzwig.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.sportujsie.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.lasiogrod.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.poniedzialek.eu [stan na 22 czerwca 2011] http://www.sciaga.pl [stan na 22 czerwca 2011] http://www.bryk.pl [stan na 22 czerwca 2011]

31. Druga część prezentacji

32. Maszyny proste

33. Maszyny proste w fizyce – idealizacje prostych rzeczywistych mechanizmów urządzeń mechanicznych wprowadzone w celu wyjaśnienia działania mechanizmów urządzeń ułatwiających wykonanie pewnych czynności (pracy) poprzez zmianę wartości lub kierunku działania siły wykonującej daną pracę. Maszyny proste określają wzajemną relację pomiędzy siłami poruszającymi a użytecznymi w stanie równowagi, W warunkach spoczynku, ruchu jednostajnego postępowego lub obrotowego przy zaniedbaniu sił tarcia i inercji układu.

34. OD KIEDY ZNAMY MASZYN PROSTE ? • Otóż były one znane już w starożytności. Już Arystoteles w swoich pracach opisywał takie urządzenia jak dźwignie i bloczki, a było to w IV w. p.n.e. Według pozostałych zapisów, także Archimedes znał te urządzenia. Wykorzystując dźwignie, bloczki i maszyny proste udało mu się zwodować jeden ze statków, którym był trójmasztowiec Syrakuzja.

35. Podział: • Podstawowe maszyny proste to: • obrotowe • dźwignia • kołowrót • przekładnia (zębate, cierne, pasowe, łańcuchowe, śrubowe) • blok (bloczek, krążek) • bloczek przesuwny • bloczek stały (krążek) • blok • wielokrążek • przesuwne • równia pochyła • klin • śruba

36. ObrotoweDźwignie

37. 0 , - ramiona dźwigni Dźwignia dwustronna • To belka lub pręt zawieszony lub podparty, na który po obu stronach osi obrotu działaj co najmniej jedna siła o zgodnych zwrotach. Schemat:

38. Przykłady dźwigni dwustronnej • Nożyce • Kombinerki • Obcęgi • Żuraw do czerpania wody ze studnii

39. Dźwignia jednostronna • To belka lub pręt podparty lub zawieszony, na którym po tej samej stronie osi obrotu działają co najmniej dwie siły o przeciwnych zwrotach. 0

40. Warunek równowagi dla dźwigni jednostronnej: • Dla dźwigni jednostronnej warunek równowagi (prawo równowagi) jest takie samo jak dla dźwigni dwustronnej, czyli:

41. Przykład dźwigni jednostronnej • Dziadek do orzechów • taczki

42. PodsumowującDźwignia— jedna z maszyn prostych, których zadaniem jest uzyskanie działania większej siły przez zastosowanie siły mniejszej. Zbudowana jest ze sztywnej belki zawieszonej na osi. Dźwignia wchodzi w skład wielu mechanizmów, które również często nazywane są w skrócie dźwignią (np. dźwignia zmiany biegów, dźwignia hamulca, dźwignia wycieraczek, dźwignia przerzutki). W zależności od położenia osi względem działających sił rozróżnia się dźwignię dwustronną i jednostronną.

43. Obrotowekołowrót

44. Kołowrót Jednym z rodzajów maszyn prostych wykorzystywanych w życiu codziennym jest kołowrót, którego schemat jest przedstawiony poniżej: Warunek równowagi kołowrotu (taki sam jak przy powyższych maszynach prostych)

45. Kołowrót - walec o promieniu rz umocowaną na jego końcu korbą o ramieniu R. Na walec nawinięte jest cięgno, na koniec którego działa siła Q zwana siłą użyteczną, natomiast P jest siłą poruszającą. Jeżeli długość korby jest większa od promienia walca, kołowrót umożliwia podnoszenie ciężkiego ciała przy użyciu mniejszej siły.

46. : Jeśli chodzi o zysk na sile, jakiego może dostarczyć kołowrót, to wyraża się on poprzez: Oraz pod postacią wzoru :

47. Przykłady kołowrotów Kierownica w samochodzie Klamki w drzwiach Pedał w rowerze Kurki przy zlewozmywaku