Рычаги и шкивы

Рычагом обычно называют стержень или балку, которые поворачиваются вокруг оси вращения для создания полезного движения. Груз перемещается поворотом рычага, происходящего под действием силы (тянущей или толкающей). С помощью рычага груз можно поднять с меньшим усилием, чем его вес, если поместить груз ближе к оси вращения, чем место приложения силы.
Существуют три основных варианта расположения оси вращения, груза и точки приложения силы:
В рычагах первого рода ось вращения расположена между точкой приложения силы и грузом — такие рычаги могут использоваться и для получения выигрыша в силе и для получения выигрыша в расстоянии.
В рычагах второго рода груз расположен между точкой приложения силы и осью вращения такие рычаги обычно используются, чтобы получить выигрыш в силе.
В рычагах третьего рода точка приложения силы расположена между осью вращения и грузом — такие рычаги обычно используются, чтобы получить выигрыш в расстоянии.

Рычаги используются для:
- приложения силы на расстоянии от груза.
- изменения направления действия силы.
- увеличения действующей на груз силы.
- увеличения расстояния, на который перемещается груз.
Действие рычага используется во многих устройствах, например, в тачках, веслах, граблях, щипцах для орехов, пинцетах, отвертках, лопатах, молотках, штопорах, зажигалках, степлерах, ломах, ножницах и качелях.

Рычаг первого рода
У рычага первого рода ось вращения расположена между точкой приложения силы и грузом. Рычаги этого типа изменяют направление силы и могут уменьшить усилие, необходимое для перемещения груза, или увеличить величину перемещения. Примером рычага первого рода могут служить балансирные качели.

Рычаг второго рода
У рычага второго рода груз расположен между точкой приложения силы и осью вращения. Рычаги этого типа не изменяют направления действия силы, но могут уменьшать величину усилия, необходимого для поднятия груза.
Примером рычага второго рода может служить тачка.

Рычаг третьего рода
У рычага третьего рода точка приложения силы расположена между грузом и осью вращения. Рычаги этого типа не изменяют направление действия силы, но могут увеличивать величину перемещения. Примером рычага третьего рода может служить метла.

Как правило, шкивом называют колесо с канавкой по окружности, которое передает движение приводному ремню или канату. Ремень, соединяющий шкивы, может проскальзывать, в этом случае усилие используется неэффективно. Это может случиться при слишком свободном натяжении ремня шкива или при разном размере соединенных ремнем шкивов. С другой стороны, при слишком сильном натяжении ремень создаст слишком большое трение на шкиве.

Шкивы используются для:
- изменения направления тянущего усилия,
- изменения направления вращения,
- изменения плоскости вращательного движения,
- увеличения тянущего усилия,
- увеличения или уменьшения скорости вращения,
- увеличения вращающей силы, которая также называется крутящим моментом.
Шкивы используются во многих механизмах, таких как ремни привода вентилятора, лифты, паровые лопаты, флагштоки, веревки на роликах для сушки белья, краны.

Шкив, поворачиваемый внешней силой, например, с помощью двигателя или ручкой, называется приводным или ведущим шкивом. Следующий шкив, вращаемый ведущим шкивом с помощью ремня, называется ведомым шкивом.
Понимание принципов работы механизмов.
Принципиальные модели представлены в логической последовательности, способствующей постепенному пониманию принципов работы механизма. Из деталей набора можно одновременно построить только одну принципиальную модель.