Применение простых механизмов

Физический словарик
Блок от английского слова block – часть подъемного механизма в виде колеса с желобом по окружности.

Проверка домашнего задания

Водоподъемные механизмы Древнего Египта
Проектная работа
учеников 7-б класса МАОУ«СОШ№55»

Введение
Первую попытку механизировать орошение с помощью системы шадуфов и воротов предприняли во время XVIII династии (1550-1307 г.г. до н.э.)
Использование простых механизмов позволило сделать эту систему орошения достаточно эффективной.

Цель работы
Выяснить, какую роль в жизни Древнего Египта играли простые механизмы, используемые для подъема воды, и какова их роль в наше время.

Задачи
Проследить исторический опыт по использованию и применению водоподъемных механизмов Древнего Египта.
Продумать и сделать действующие модели простых механизмов, которые использовались в Древнем Египте для подъема воды.

Шадуф
Шадуф — приспособление для подъема воды из реки или колодца. Он действует по принципу рычага, на одном конце тяжелый ком затвердевшей глины, служащий противовесом для другого конца, где находится большая емкость для воды.
При помощи такого сооружения можно было в течение часа поднять на высоту двух метров 3400 л воды, на высоту трех метров – 2700 л, на высоту трех метров – 1500 л.

Если уровень воды низкий, комбинируют несколько шадуфов.

Архимедов винт (тамбур)
Тамбур (архимедов винт) — приспособление для подъема воды из канала в бассейн
Если уровень воды в реке Нил опускался слишком низко (приблизительно до 61 см), применяли архимедов винт, или тамбур. Это спираль в футляре с рукояткой на одном конце.

Как шадуф, так и тамбур повсеместно применяются и сейчас.

Сакья (персидское колесо)
Сакья, или персидское колесо, не требует больших усилий и обеспечивает постоянный поток воды, поднимая ее уровень на 4—5 футов (около 1,5 метров).

Ворот
Ворот (от — воротить, крутить, вращать) — простой механизм, предназначенный для создания тягового усилия на канате (тросе, верёвке).

Заключение
Механизмы подъема воды в Древнем Египте были довольно высокопроизводительными.
Простота изготовления и эксплуатации оросительной системы на базе простых механизмов объясняет тот факт, что подобная система орошения востребована и в наши дни.

«Кто быстрее? »
1. Уравновесьте на рычаге один груз двумя.
2.Уравновесьте систему из подвижного и неподвижного блока тремя грузами.
Можно ли применять эти механизмы для тяжелых грузов на практике?

Тема урока
Применение простых механизмов

Сила наших рук
Какой груз вы можете поднять рукой?

Поднимите свой портфель, согнув руку в локте.
Предположим, что вы подняли 10 кг. Определяют ли эти десять килограммов силу мускулов ваших рук? Можно ли рассчитать эту силу?
Посмотрите на строение скелета человека и мышцы руки.

Строение скелета человека и строение мускулов человеческой руки

А теперь рассмотрите собственную руку! Ничего не напоминает?
(рычаг)
Обсудите в группе, как изобразить данный рычаг. Ответ покажите на доске.

Локоть – точка опоры этого рычага. Одна из сил приложена к ладони. Плечо этой силы – расстояние от локтя примерно до середины ладони. Вторая сила – это сила напряжения бицепса, который прикреплен к рычагу совсем недалеко от локтя. Плечо второй силы намного меньше плеча первой

Отношение плеч рычага

Вывод практической работы
Отношение плеч приблизительно равно 8-10. Значит, в силе мы проигрываем в 8-10 раз. Сила напряжения бицепса в 8-10 раз больше, чем сила давления груза на ладонь.

Проигрываем в силе, выигрываем в расстоянии в 8-10 раз.
Мышца (бицепс) сокращается на 1 см, а ладонь при этом поднимает груз
на 8-10 см.

В 1344 году настоятель одного из афинских монастырей Койновитис перебрался со своей общиной в Метеору. Здесь на просторной плоской вершине одной из скал (она так и называется – Широкая) монахи построили Большой Метеорский монастырь – первый из монастырей в долине Пинея. Монашеская обитель на скале надежно защищала ее население от любых незваных гостей, поскольку добраться до нее можно было только по веревочной лестнице, поднимавшейся в случае опасности. В конце XIV века в Метеоре было уже 24 монастыря.

Большой Метеорский монастырь

Задача
Какую силу необходимо прикладывать к сети, чтобы поднять груз массой 40 кг на высоту 20 м, используя неподвижный блок? Как изменится сила, если неподвижный блок заменить на подвижный? На сколько метром необходимо вытянуть канат?
Эталон ответа
Найдем вес груза P = mg, P = 40 кг*10Н/кг = 400 Н.
Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, он изменяет направление силы
F = P = 400H.
Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза F = P/2 = 400H/2=200H, т.е сила уменьшится в два раза!
2*20 м=40 метров

Путешествие
Откройте атлас и найдите на ней остров Пасхи.
Нашли?
Сравним результаты поиска?

Остров Пасхи

Великий путешественник, наш современник Тур Хейердал, посетив остров Пасхи в Тихом океане с изумлением обнаружил, что когда-то жители этого острова с обилием тепла и пищи занимались престранным делом: вытесывали огромные каменных истуканов и ставили их вертикально по всему острову. Особенно Хейердала поразила трехтонная шляпа на одном из них.

Как обтесывали и раскалывали каменные глыбы? А как транспортировали, ставили, надевали шляпу? Зачем?

Вывод
Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.
Ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе.

Домашнее задание.
1. По преданию, Архимед сконструировал такую систему простых механизмов, с помощью которой один человек мог вытащить корабль на берег. Придумайте подходящую для этой цели комбинацию простых механизмов.
2. Загадка:
Что за чудо-великан?
Тянет руку к облакам,
Занимается трудом:
Помогает строить дом.
Вопрос. Башенный подъемный кран КБ-100.0А имеет наибольший вылет стрелы 20 м и поднимает при этом груз массой 5 т. При этом масса противовеса равна 25 т. Определите расстояние между опорами. Какой массы груз может поднять такой кран при наименьшем вылете стрелы? Наименьший вылет стрелы равен 10 м.
3. Что такое полиспаст? Найдите информацию и сделайте модель.

Подберите инструменты

Зубчатые передачи
Редуктор для нефтекачалки

Подъёмник с лебёдкой