Scrie un eseu cu tema: Mecanisme simple în gospodărie( diferite tipuri de parghii,scripeti,plan inclinat) în care să urmărești:
a) clasificarea mecanismelor simple din gospodărie, în funcție de poziția punctului de rotație/sprijin față de punctele de aplicație ale forțelor exercitate;
b) enumerarea mecanismelor simple la care forța exercitată de utilizator este mai mică în comparație cu forța ce trebuie învinsă;
c) prezentarea a trei dintre mecanismele simple identificate, considerate mai eficiente.
2. Determinați forța activa necesara ridicării unui corp cu masa de 5 kg ( g= 10 N/kg) atunci când se folosește :
a) un scripete fix
c) o pârghie de genul 2 cu lungimea de 30 cm dacă acest corp e situat la 10 cm fata de punctul de sprijin.
Dau coroana!!!.
Răspunsuri la întrebare
Mecanismele simple sunt aparate bazate pe legile fundamentale ale mecanicii, folosite adesea in activitatile cotidiene pentru usurarea muncii depuse.
Trei tipuri de mecanisme des intalnite sunt:
1. Parghiile.
Sunt mecanisme simple compuse dintr-un brat rigid dar mobil si un punct de sprijin sau de rotatie fix. Sunt folosite pentru a contracara o forta reactiva (sarcina) printr-o forta activa, de obicei mai mica (pentru micsorarea efortului depus de om).
a. Parghia de ordinul 1.
Are punctul de sprijin situat intre capetele bratului rigid. Sarcina este la un capat, iar forta activa se aplica la celalalt capat. Folosind legea momentelor fortei, la echilibru: Ma = Mr => Fa x L1 = Fr x L2. De aceea, pentru a usura efortul, se urmareste ca L2 sa fie cat mai mic in comparatie cu L1. Forta activa si cea reactiva au acelasi sens.
- Clestele. Pentru a scoate cuie infipte intr-un material, se prinde capatul de sub floare cu coltii clestelui. Se sprijina capul clestelui pe suprafata rigida si se apasa pe coada clestelui, care este mult mai lunga decat capul lui, de aceea forta activa necesara este mult mai mica decat forta de frecare dintre cui si materialul in care e infipt.
- Levierul. Functioneaza pe acelasi principiu ca si clestele, dar nu are colti de prindere. Se foloseste pentru scoaterea cuielor, departarea a doua suprafete solidare etc.
b. Parghia de ordinul 2.
Are punctul de sprijin situat la unul dintre capetele bratului rigid. Sarcina este undeva la mijloc (de preferinta cat mai aproape de punctul de sprijin), iar forta activa se aplica la capatul opus al bratului rigid. Aceeasi lege a momentelor fortei ca si la parghia de ordinul 1. Forta activa si cea reactiva au sensuri opuse.
- Roaba. Punctul de sprijin este chiar roata din fata. Sarcina este greutatea cu care se incarca roaba, indreptata in jos, iar forta activa se aplica tragand in sus de manerele roabei.
- Desfacatorul de capace (de bere, suc etc.)
- Spargatorul de nuci.
c. Parghia de ordinul 3.
Acest tip de parghie este considerat ineficient, deoarece forta activa necesara se aplica intre punctul de sprijin si capatul opus unde actioneaza sarcina, de aceea trebuie sa fie mai mare decat forta reactiva.
Totusi exista situatii in care asemenea dispozitive sunt utile.
- Matura
- Undita de pescuit
- Penseta
2. Scripetii
a. Scripetele simplu.
Este un dispozitiv format dintr-o roata al carui ax orizontal este fixat de un plafon. Roata prezinta un sant median, prin care se trece un cablu inextensibil. Scripetele simplu este folosit pentru a ridica de la sol obiecte grele. Desi forta activa necesara este egala cu forta reactiva, avantajul este ca, prin intermediul cablului, se modifica directia de aplicare a fortei active. De exemplu, daca am dori sa ridicam de jos un bloc de marmura de 60kg, tragand direct in sus, acest lucru ar fi foarte greu pentru majoritatea oamenilor. Dar folosind un scripete simplu, putem ridica blocul mult mai usor, folosindu-ne de propria greutate corporala.
- Fantana cu roata
- Storurile de la ferestre
b. Scripetele compus.
Este un dispozitiv format dintr-un scripete simplu, fix, si un scripete mobil. Cablul este fixat la un capat de un plafon, este trecut pe sub scripetele mobil si apoi pe deasupra scripetelui fix. De centrul scripetelui mobil se prinde greutatea ce se doreste a fi ridicata. Bratul fortei active este astfel dublu fata de cel al fortei reactive, permitand ridicarea greutatii prin folosirea unei forte egala cu jumatatea greutatii. Un alt avantaj este ca se pot lega in serie mai multi scripeti compusi, injumatatind de fiecare data forta activa necesara.
- Macarale
- Platforme suspendate
3. Planul inclinat.
Este un mecanism simplu care permite urcarea greutatilor mari la o anumita inaltime prin glisarea lor pe o panta dreapta neteda. Forta necesara urcarii obiectului greu pe panta este Fa = G x sin(a) + Ff, unde a este unghiul dintre planul inclinat si orizontala. In cazul urcarii prin alunecare, este preferabil ca suprafata planului inclinat sa fie cat mai neteda. In cazul urcarii prin rotire, este necesara o buna aderenta a rotilor, de aceea suprafata trebuie sa prezinte asperitati.
- Serpentinele. In loc sa construim un drum direct foarte inclinat, preferam un drum cu panta mai lina, in serpentina, acesta permitand o mai buna aderenta a rotilor automobilului si o forta de tractiune mai mica pentru ca vehiculul sa urce.
- Planuri inclinate folosite in constructii, pentru urcarea unor blocuri de piatra foarte grele.
Problema rezolvata:
a). Folosind un scripete fix, forta necesara ridicarii corpului este egala cu greutatea corpului: Fa = G = mg = 5 x 10 = 50N
b). Banuiesc ca este vorba de un scripete compus. In acest caz, forta activa necesara este jumatate din greutate: Fa = 25N
c). Conform teoriei prezentate in eseul de mai sus, pentru o parghie de ordinul 2, daca bratul fortei active este 30cm, iar bratul fortei reactive este doar 10cm, atunci forta activa necesara va fi o treime din greutatea corpului ce trebuie ridicat: Fa = G/3 = 50/3 ≈ 16,66N
