Текст №1.06 (Механика)

Ещё в I веке до нашей эры по сведениям римского архитектора Витрувия в осадных машинах армии Александра Македонского успешно применялись подшипники качения на деревянных роликах. Использование круглых катков при волочении грузов так же старо, как и изобретение рычага.

Представим себе большой куб весом Р. Для его равномерного скольжения по горизонтали необходимо выполнение закона Амонтона. Усилие при этом прикладывается в горизонтальной плоскости. Попробуем перекатывать куб. Усилие на этот раз прикладывается горизонтально с соотношением плеч в момент отрыва, равным 2. Теоретические расчеты показывают, что при замене куба N - гранником, описанным вокруг цилиндра радиусом R, силы сопротивления будут уменьшаться, а при больших «N», то есть при переходе к качению, трение полностью исчезает. На опыте же эти силы очень малы, но вполне ощутимы. Другой пример. Гладкий стальной кругляш катится по отполированной мраморной плите. Сопротивление качению чрезвычайно мало. А, если он скользит, то, как показывает опыт, коэффициент трения µ на несколько порядков выше, чем при качении. Или, например, длинную ковровую дорожку сдвинуть вдоль и сразу невозможно. Но, стоит заложить на ней складку и лёгким движением прогнать по всей длине, дорожка сдвинется, как по волшебству.

Выполните задания к тексту:

1. По данному тексту составьте краткий рассказ и план ответа с использованием таблиц, схем, графиков, рисунков, пояснительных чертежей и т.п.

2. Дайте определение физических терминов, встречающихся в тексте, объясните их физический смысл.

3. Какая информация из текста может быть для Вас полезна в повседневной жизни?

4. На основании каких физических законов можно объяснить описанное в тексте явление (процесс)? От каких факторов (параметров) и как зависит протекание описанного в тексте явления (процесса)? Что изменится в протекании явления, если изменить тот или иной параметр?

5. Если в тексте идет речь о нескольких объектах (явлениях, процессах): Что общего в описании различных объектов (явлений, процессов) в этом тексте? Чем они отличаются?

6. Какие известные Вам явления (процессы) описываются теми же физическими законами (подчиняются тем же закономерностям) или характеризуются теми же физическими величинами?

Текст №1.07 (Механика)

В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. Например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опоры – первый позвонок), фаланги пальцев. У кошек рычагами являются подвижные когти; у многих рыб – шипы спинного плавника; у членистоногих – большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков – створки раковины.

Рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета находится в тесной зависимости от выполняемых органом жизненных функций. Например, длинные ноги оленя и борзой определяют их способность к быстрому бегу; короткие лапы крота рассчитаны на развитие больших сил при малой скорости; длинные челюсти борзой позволяют быстро схватывать добычу на бегу, а короткие челюсти бульдога смыкаются медленно, но сильно держат (жевательная мышца прикреплена очень близко к клыкам, и сила мышц передаётся на клыки почти без ослабления). Примером работы рычага является действие свода стопы при подъёме на полупальцы. Опорой рычага, через которую проходит ось вращения, служат головки плюсневых костей. Преодолеваемая сила – вес всего тела – приложена к таранной кости. Действующая мышечная сила, осуществляющая подъём тела, передаётся через ахиллово сухожилие и приложена к выступу пяточной кости.

Интересные рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах (например, тычинки шалфея), а также в некоторых раскрывающихся плодах. Вытянутая тычинка шалфея служит длинным плечом рычага. На её конце расположен пыльник. Короткое плечо рычага как бы стережёт вход в цветок. Когда насекомое (шмель) заползает в цветок, оно нажимает на короткое плечо рычага. При этом длинное плечо пыльником ударяет по спинке шмеля и оставляет на ней пыльцу.

В природе распространены органы, которые могут менять свою кривизну. Их гибкость обусловлена сочетанием большого числа коротких рычагов с системой тяг, или сочетанием сравнительно негибких элементов с элементами, легко поддающимися деформации (хобот слона, тело гусениц и т.д.).

Выполните задания к тексту:

1. По данному тексту составьте краткий рассказ и план ответа с использованием таблиц, схем, графиков, рисунков, пояснительных чертежей и т.п.

2. Дайте определение физических терминов, встречающихся в тексте, объясните их физический смысл.

3. Какая информация из текста может быть для Вас полезна в повседневной жизни?

4. На основании каких физических законов можно объяснить описанное в тексте явление (процесс)? От каких факторов (параметров) и как зависит протекание описанного в тексте явления (процесса)? Что изменится в протекании явления, если изменить тот или иной параметр?

5. Если в тексте идет речь о нескольких объектах (явлениях, процессах): Что общего в описании различных объектов (явлений, процессов) в этом тексте? Чем они отличаются?

6. Какие известные Вам явления (процессы) описываются теми же физическими законами (подчиняются тем же закономерностям) или характеризуются теми же физическими величинами?