Рычаг и его удивительные свойства

Цель работы: изучить свойства рычагов, придумать новое применение рычагов.
Задачи: 1. Исследовать различные свойства рычагов.
2. Узнать, как люди используют рычаги.
3. Придумать свое собственное использование рычагов.
Гипотеза: рычаг - самый древний механизм, известный людям, но ему можно найти много новых применений.
Литература:
1. Что такое, кто такой. Т.1. – М.: «Педагогика-Пресс», 1994.-стр.95-97.
2. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов. -М.: Изд-во Эксмо, 2007. – срт.172.
3. http://wikipedia. 3. http://wikipedia.org/wiki/Рычаг

Как раздавить твердый орех?
Однажды я захотела раздавить орех, но силы моих рук оказалось не достаточно.
Папа рассказал мне, как в детстве он давил орехи при помощи двери. Я попробовала раздавить орех таким способом, и оказалось, что достаточно одним пальцем подтолкнуть дверь - и орех раздавлен.
Откуда взялась такая сила?
Взрослые объяснили мне, что я применила дверь как рычаг.
Что такое рычаг и почему он так увеличил мою силу?
Какими еще свойствами обладает рычаг?
Как используют рычаг люди?
Как можно еще применить рычаг?
Исследованию этих вопросов я посвятила свой проект.

Груз
Груз
Что такое рычаг?
Рыча́г — простейшей механизм, представляющий собой перекладину, вращающуюся вокруг точки опоры. У рычага есть два плеча. Плечо — это расстояние от точки опоры до точки приложения силы.
Точка опоры
Точка приложения нагрузки
Точка приложения усилия
Точка опоры
Точка приложения нагрузки
Точка приложения усилия
Рычаг первого рода
Рычаг второго рода

История применения рычагов
Человек использует рычаг как простейший механизм еще с тех давних времен, когда взял в руки палку-копалку.
Без применения рычагов не могли быть построены огромные здания древних цивилизаций.
Но первое письменное объяснение рычагу дал в III веке до н. э. Архимед, связав понятия силы, груза и плеча.
Закон равновесия, сформулированный им, используется до сих пор.
Понять этот закон со слов Архимеда мне сложно, и чтобы разобраться с тем, как же все-таки действует рычаг, я сделала из конструктора рычаг для проведения опытов.

Моя лабораторная установка.
На рычаге я разместила метки через равные расстояния, чтобы измерять длину плечей рычага.
На пластинке за рычагом я тоже разместила метки через равные расстояния, чтобы измерять перемещения плечей рычага.

Преобразование силы с помощью рычага
Подбирая различные сочетания грузиков на правом и левом плечах рычага, я обнаружила закономерность:
Во сколько раз больше длина плеча, во столько раз меньше нужен груз для поддержания равновесия.
Передаточное отношение показывает, во сколько раз плечо усилия больше плеча нагрузки.

Преобразование расстояния с помощью рычага
Еще я заметила:
Во сколько раз больше длина плеча, во столько раз больше перемещение конца рычага.

Перемещение точки приложения усилия:
Перемещение точки приложения нагрузки:
Нагрузка:
Калькулятор рычага
' Листинг программы расчета рычага на языке Visual Basic
Private Sub Calulate_Click()
If ПлечоНагрузки > 0 And ПлечоУсилия > 0 Then
N = ПлечоУсилия / ПлечоНагрузки
Усилие = Нагрузка / N
ПеремещениеУсилия = ПеремещениеНагрузки * N
Else
MsgBox ("Плечи должны быть больше 0")
End If
End Sub
Усилие:
Введите значения:
- нагрузки,
- плеча нагрузки,
- плеча усилия,
перемещения точки приложения нагрузки.
Затем нажмите кнопку «Рассчитать».
Передаточное отношение рычага =

Легенда об Архимеде
Правитель Сиракуз построил в подарок египетскому царю тяжёлый многопалубный корабль. Его никак не удавалось спустить на воду. Архимед соорудил систему рычагов, с помощью которой он смог проделать эту работу одним движением руки.
По легенде, Архимед заявил при этом:
«Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю».

Система рычагов
Я сделала свою систему из двух рычагов и соединила ниткой короткое плечо первого рычага с длинным плечом второго рычага.
У первого рычага длинное плечо в 3 раза больше короткого.
У второго рычага длинное плечо в 2 раза больше короткого.
2 детали ЛЕГО, привязанные к длинному плечу первого рычага, мне удалось уравновесить 12 такими же деталями, привязанными к короткому плечу второго рычага. Значит, моя система рычагов увеличивает силу в 6 раз, что равно произведению передаточных отношений рычагов, а не сумме.

Применение рычагов

Чудо-прибор «Пантограф»
Он состоит из двух рычагов и позволяет перечерчивать фигуры в другом масштабе.
Его придумал немецкий археолог Кристоф Шнайер в 17-м веке.
Я сделала из конструктора такой пантограф, и мы с сестрой с удовольствием в него играем.

Для того, чтобы понять, как мои одноклассники умеют использовать свойства рычагов, я провела анкетирование и проанализировала результаты
некоторые одноклассники умеют правильно использовать свойства рычагов, хотя им никто этого не объяснял.
не все одноклассники могут применять свои знания о рычагах.
Следовательно, нужно изобретать такие механизмы, чтобы люди не задумывались о применении рычагов.

Я придумала свои собственные применения рычагов.
Качели с перемещаемым сидением
Подметальную машину

Качели с перемещаемым сидением
Когда я качаюсь с младшей сестрой на качелях, у меня очень устают ноги, потому что моя сестра легче меня, и мне приходится прилагать большие усилия.
Я сделала модель качелей, на которых сидение можно перемещать для достижения равновесия двух детей с разным весом.

Подметальная машина
В моей подметальной машине небольшое вращательное движение короткого плеча рычага-шатуна превращается в размашистые движения метлы, прикрепленной к длинному плечу рычага.
Дворнику не нужно задумываться о том, как применять рычаг.