44. Винт.

Винт является разновидностью наклонной плоскости.

Винт представляет собой цилиндрическое тело с резьбой. Резьба делается по винтовой линии.

Чтобы наглядно представить себе один виток резьбы винта, возьмем наклонную плоскость высотой h с длиной основания a. Свернем ее, наложив на цилиндр с радиусом основания r. Причем должно выполняться условие: длина основания наклонной плоскости равна длине окружности основания цилиндра, т. е. a=2πr.

Тогда гипотенуза АВ на поверхности цилиндра опишет один виток резьбы винта.

h называют шагом винта.

Обычно винт применяют вместе с гайкой, имеющей такую же резьбу, как и винт.

Поворачивая гайку, надетую на болт. Мы поднимаем ее по наклонной плоскости, прикладывая силу, параллельную основанию наклонной плоскости.

Будем считать, что сила трения равна нулю. Тогда согласно пункту 42 II имеем: ,

где F – сила, которую прикладывают к гайке, направленная параллельно основанию винта;

F₁ – сила тяжести, действующая на гайку;

h – шаг винта;

а=2πr – длина окружности основания винта.

Таким образом, для винта имеем:

Сила, действующая по касательной к окружности основания винта, во столько раз меньше силы, действующей на винт вдоль его оси, во сколько шаг винта меньше длины окружности основания винта.

Примечание: 1) Винт изобрел Архимед.

2) Обычно винт сочетается с рычагом (гаечный ключ, ручка отвертки).

4 5. «Золотое правило» механики.

Дают ли простые механизмы выигрыш в работе?

Будем считать, что сила трения равна нулю.

Р ассмотрим рычаг, на который действуют силы и .

ОA = ОA' = d₁ – плечо силы ;

ОВ = ОВ' = d₂ – плечо силы ;

s₁ – путь, проходимый точкой приложения силы ;

s₂ – путь, проходимый точкой приложения силы .

~ (т. к. эти треугольники равнобедренные и углы при вершине О равны как вертикальные).

Следовательно, или  . С учетом того, что , получим

Таким образом, получив выигрыш в силе, мы проигрываем в расстоянии. F₁s₁ = F₂s₂, ═> A₁ = A₂.

При использовании рычага выигрыша в работе не получают.

Рассмотрим неподвижный блок.

F₁s₁ = F₂s₂

Т. к. нить нерастяжима, то s₁ = s₂ = h

Ph = Fh

т. к. P = F, то A₁ = A₂

Неподвижный блок выигрыша в работе не дает.

Рассмотрим подвижный блок.

═> A₁ = A₂

Подвижный блок не дает выигрыша в работе.

Рассмотрим наклонную плоскость.

Пусть (P – вес тела);

(F – сила, с которой тянут тело вдоль наклонной плоскости);

;

.

Тогда ;

Так как для наклонной плоскости справедливо выражение  , то .

Таким образом, A₁ = A₂.

«Золотое правило» механики:

Ни один из механизмов не дает выигрыша в работе, так как во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

46. Коэффициент полезного действия механизма.

Полезная работа - работа, которую нужно совершить.

Обозначение: А₁

Затраченная (полная) работа – работа, которую реально совершают, чтобы получить полезную работу.

Обозначение: А₂

На практике сила трения не равна нулю и механизмы имеют вес, поэтому А₂ > А₁.

Величина, характеризующая эффективность работы машин и механизмов, называется коэффициентом полезного действия (сокращенно КПД).

КПД равен отношению полезной работы к затраченной работе.

Обозначение:

КПД обычно выражают в процентах.

КПД механизма показывает, какая часть затраченной работы пошла на совершение полезной работы.

Чем больше КПД, тем эффективнее работает механизм. Но

Задание:

1)Укажите способы увеличения КПД механизма.

2)Заполните таблицу:

ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Название механизма	Схематическое изображение	Формула для расчета выигрыша в силе (сила трения и вес механизма равны нулю)	А1	А2	КПД
Рычаг
Неподвижный блок
Подвижный блок
Ворот
Наклонная плоскость