Εξηγούμε τι είναι ο μοχλός, τις δυνάμεις που χρησιμοποιεί και τις μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Επίσης, οι τύποι μοχλού και τα παραδείγματα.
Τι είναι ο μοχλός;
Ο μοχλός είναι μια απλή μηχανή, δηλαδή μια συσκευή ικανή να τροποποιήσει ή να δημιουργήσει α δύναμη και μεταδίδουν μετατόπιση. Αποτελείται από μια άκαμπτη ράβδο από κάποιο μέτρια ανθεκτικό υλικό, η οποία περιστρέφεται ελεύθερα σε ένα σημείο στήριξης που ονομάζεται υπομόχλιο.
Ένας μοχλός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεγιστοποιήσει τη μηχανική δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο, να αυξήσει την ταχύτητά του ή την απόσταση που διανύει, μέσω της εφαρμογής αναλογικά μικρότερης δύναμης.
Ανάλογα με την εγγύτητα ή την απόσταση του υποστηρίγματος σε σχέση με το σώμα που πρόκειται να μετακινηθεί, θα απαιτηθεί περισσότερη ή λιγότερη δύναμη ασκούμενης και θα επιτευχθεί μεγαλύτερο ή μικρότερο αποτέλεσμα.
Τρεις δυνάμεις δρουν ταυτόχρονα σε έναν μοχλό:
- Εξουσία (Π). Είναι η δύναμη που ασκείται οικειοθελώς στο άκρο του μοχλού, προκειμένου να δημιουργηθεί μια αντίδραση. Μπορεί να εκτελεστεί χειροκίνητα ή μέσω α βάρος, ή ακόμα και ηλεκτρικές ή ατμομηχανές.
- Αντοχή (R). Είναι η δύναμη που πρέπει να υπερνικηθεί από τη δύναμη, δηλαδή το βάρος που ασκεί στον μοχλό το σώμα που θέλουμε να κινήσουμε και το οποίο θα είναι ισοδύναμο, από τον Νόμο της δράσης και της αντίδρασης, με αυτό που ασκεί ο μοχλός σε αυτό.
- Δύναμη υποστήριξης. Είναι η δύναμη που ασκεί το υπομόχλιο στο μοχλό, ίση και αντίθετη με τις δύο προηγούμενες, αφού η ράβδος συγκρατείται χωρίς να κινείται πάνω από το υπομόχλιο.
Με τη σειρά τους, υπάρχουν δύο άλλες μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη στην υπόθεση:
- Ισχυρός βραχίονας (Bp). Είναι η απόσταση ανάμεσα στο υπομόχλιο και το σημείο εφαρμογής της ισχύος.
- Βραχίονας αντίστασης (Br). Είναι η απόσταση ανάμεσα στο υπομόχλιο και το φορτίο ή το σώμα που πρέπει να κινητοποιηθεί.
Όλα τα παραπάνω σχετίζονται με τον ακόλουθο τύπο:
P xBp = R x Br, η ισχύς ανά βραχίονα είναι ίση με το αντοχή για το δικό σου.
Ο μοχλός Εφευρέθηκε στο προϊστορία, και υπάρχουν ήδη καταγραφές στη Μεσοποταμική αρχαιότητα για τη χρήση του για αρδευτικά φρεάτια. Η πρώτη γραπτή αναφορά μοχλού προέρχεται από τον Πάππο της Αλεξάνδρειας στο δικό τουΜαθηματική συλλογή , όπου εμφανίζεται το τόσο διάσημο απόφθεγμα του Έλληνα Αρχιμήδη: «Δώσε μου έναν μοχλό και θα κινήσω τον κόσμο».
Τύποι μοχλών
Υπάρχουν τρεις τύποι μοχλού, ανάλογα με τη σχετική θέση του σημείου αντίστασης, αυτό του εξουσία και το υπομόχλιο. Κάθε ένα έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά και θα έχει σχετικά διαφορετικό αποτέλεσμα.
- Μοχλός πρώτου βαθμού. Το υπομόχλιο βρίσκεται μεταξύ ισχύος και αντίστασης, επιτυγχάνοντας ότι η εφαρμοζόμενη ισχύς μπορεί να είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση που πρέπει να υπερνικηθεί, δηλαδή μεγιστοποιεί την ισχύ. Ωστόσο, η μεταδιδόμενη ταχύτητα και η απόσταση που διανύει το σώμα θυσιάζονται.
- Μοχλός δεύτερου βαθμού. Η αντίσταση βρίσκεται ανάμεσα στην ισχύ και το υπομόχλιο, επομένως η ισχύς θα είναι πάντα μικρότερη από την αντίσταση, ακόμα κι αν δεν επιτυγχάνεται μεγαλύτερη μετατόπιση ούτε η απόσταση που διανύθηκε (αλλά εξοικονόμηση Ενέργεια είναι εξαιρετικά χρήσιμο).
- Μοχλός τρίτου βαθμού. Η ισχύς που ασκείται είναι μεταξύ του υπομόχλου, στο ένα άκρο, και της αντίστασης, στο άλλο. Η ασκούμενη δύναμη είναι μεγαλύτερη από την προκύπτουσα, αλλά είναι δυνατό να αυξηθεί η μεταδιδόμενη ταχύτητα ή η απόσταση που διανύει το σώμα.
Παραδείγματα μοχλού
Μερικά καθημερινά παραδείγματα εναλλαγής μπορεί να είναι:
- Πρώτη τάξη. Η τραμπάλα, το ψαλίδι, η πένσα, η πένσα, οι καταπέλτες.
- Δευτέρα δημοτικού. Το καροτσάκι, ο καρυοθραύστης, μια βάρκα με κωπηλασία, μια γκαρνταρόμπα, μια ανυψωτική μηχανή.
- ΤΡΙΤΗ ταξη. Ένα καλάμι ψαρέματος, ένα προϊόν αφαίρεσης συρραπτικών, ένα τσιμπιδάκι φρυδιών ή η κροταφογναθική άρθρωση του ανθρώπινου σώματος.