Реферати українською » Физика » Прості механізми


Реферат Прості механізми

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки України

Прості механізми. ККД. Двигун внутрішнього згоряння. Рух рідин і газів трубами. Закон Бернуллі.Подъемная сила крила літака. Розвиток авіації. Екологічні аспекти розвитку авіації і космонавтики.

>Реферат

із фізики

учнів9-А класу

ЗОШ №3 р. Бердянська

>Зюзина Віталія

>Сарабеева Євгена

Бердянськ 2008


 «Прості механізми, їх застосування»

Коли римські війська взяли в облогуСиракузи, 75-річний Архімед очолив оборону рідного міста.Сконструированние їм механізми вразили уяву сучасників. Величезної шкоди, заподіювана римським військам «залізними лапами» і метальними машинами Архімеда, навів, за словами Плутарха, до того що, що «римляни стали так боягузливі, що й помічали, над стіною рухається шматок каната чи колоду, то кричали: «Ось, ось він!» — і, думаючи, що Архімед хоче доручити них якусь машину, вдарялись тікати».

Кілька місяців тривала облога Сіракуз, і тільки завдяки зрадникам, який відкрив ворота, римляни нарешті змогливорвать ся до міста. «Чимало прикладів мерзенної злості й мерзенної жадібності можна було пригадати,— пише Тіт Лівії (I в. до зв. е.) про розграбування Сіракуз,— але найвідоміший з-поміж них — вбивство Архімеда. Серед дикого сум'яття, під крики і тупіт озвірілих солдатів, Архімед спокійно розмірковував, розглядаючи накреслені піску постаті, і частку якоїсь грабіжник заколов його мечем, навіть підозрюючи, хто це».

Ще віддавна для полегшення своєї праці людина використовував
різні пристосування, і механізми (від грецького «>механе» - маші на, знаряддя). 

>Механические устрою, службовці для перетворення величини чи сили, називають простими механізму ми. До таких механізмам ставляться як розглянуті нами важелі і блоки, а й багато інших пристосувань (наприклад, клин, гвинт, схил, воріт). Зазвичай їх застосовують у тому, щоб отримати виграш у силі, наприклад, клин,вбиваемий в поліно, розпирає його з більшою силою, ніж молотобоєць б'є клину. З іншого боку, зверніть увагу, що молот б'є клину згори донизу, а половинки поліна розсовуються вліво і вправо, тобто. відбувається перетворення напрями руху.

Прості механізми діляться на 2 виду: важіль і схил.

Згадаймо, що ми дізналися про важелі про однієї його різновиду – блоці.

Інший різновидом важеля є воріт.        

Найчастіше його застосовували на підйом води з криниць. Воріт є циліндр (барабан), якогоприкрепле на рукоятка.

Виграш у силі, що дає воріт, визначається ставленнямрадиуса окружності, через яку рухається рукоятка >r1, до радіусу циліндра, який намотується мотузка >r2.

Якщо до ручці прикладена сила F1, то сила напруги мотузки дорівнює:

Сучасним типом ворота є лебідка. >Лебедка представляє зі бій поєднання циліндра і двох зубчастих коліс різного радіуса.

Загальний виграш у силі, що дає лебідка, визначається з сукупного дії2-х комірів. Сучасні лебідки дають виграш у силі в 40-100 раз.

Часто на підйом важких тіл використовують іще одна простий механізм - похилу площину. схил. Виигриш у силі визначається ставленням довжини похилій площині до її висоті, за умови, що тертя обмаль.

Часто у тому, щоб зробити більша потуга (>колка дров, роботаледо кола) застосовують клин, як різновид похилій площині.

Робота клину полягає в тому, що з великих силах у бік обуха, створюються набагато більші сили, які перпендикулярні бічним поверхням клину.

>Приспособления, службовці для перетворення сили, називають простими механізмами.

Найчастіше прості механізми застосовують у тому, щоб отримати виграш у силі, тобто збільшити силу, діючу на тіло, у кілька разів. Розглянемо найбільш поширений простий механізм - важіль.

Важіль - твердий тіло, що може обертатися навколо нерухомій опори.Найкоротше відстань між точкою опори і прямий, вздовж якої діє важіль сила, називається плечем сили.

Щоб знайти плече сили, треба з точки опори опустити перпендикуляр на лінію дії сили. Довжина цього перпендикуляра і буде плечем даної сили.

F1, F2 - сили, які діють важіль.

L1 L2 - плечі сил, діючих на важіль.

Важіль перебуває у рівновазі тоді, коли сили, які діють нього, назад пропорційні плечам цих сил.

Це можна записати як формули.

F1 / F2 = L1 / L2

Правило рівноваги важеля було встановленоАрхимедом.

На цьому правила видно, що меншою силою можна врівноважити з допомогою важеля більшої сили. У скільки ж разів одне плече більше другого, у стільки разів сили прикладена одного плечу більшої сили, доданої до другого плечу.

Найпростіший механізм — устрою, дають виграш у силі. Представляють собою елементи складніших механізмів. Деякі зпростейщих механізмів з'явилися торік у давнину.

Прийнято виділяти шість найпростіших механізмів із яких 4 є різновидом двох основних:

·Наклонная площину

>o Клин — дозволяє тиск з допомогою концентрації маси на малу площу. Використовується в спис, лопати і пулі.

>o Гвинт — використовують у шурупах, на підйом води (>Архимедов гвинт), як свердла вдрелях і відбійних молотках.

· Важіль — описанийАрхимедом. Використовується на підйом тягарів, як вимикачів і спускових гачків (>Шатун-кривошип — використовують у ткацькому верстаті, паровий машині, двигунах внутрішнього згоряння).

>o Воріт — використовується на підйом води в криницях й у ремінної передачі.

>o Блок

· Колесо — використовують у транспорті, і у системі звичайною зубчастою передачі.Изобретеношумерами в III тис. до зв. е.

·Поршень — дозволяє вживати енергію розширення нагрітих газів чи пара. Застосовується в вогнепальній зброї і паровий машині

Прості механізми

З давніх часів для полегшення своєї праці людина використовує використовувала різні механізми (грецьк. ">механе" - машина, знаряддя).

Клин,вбиваемий в поліно, діє нього згори донизу. Заодно він розсовує які утворюються половинки вліво і вправо. Тобто клин змінює напрям дії сили. З іншого боку, сила, з якою розсовує половинки колоди, вулицю значно більше сили, з якою молот впливає на клин. Отже, клин змінює і числове значення доданої сили.

Клин - одне з різновидів простого механізму під назвою "схил". Її застосовують, щоб отримати виграш у силі, тобто за допомоги меншою сили протидіяти більшої силі. Погляньте малюнок.Вкативая бочки під укіс, пірати докладають меншу силу, ніж коли вони піднімали бочки на мотузках. Інакше кажучи, сили,прикладиваемие піратами, менше ваги бочок.

Другий різновидом похилій площині є гвинт. Погляньте малюнок. Ви бачите картонний трикутник, розташований поруч із циліндром (рис. "б"). Спадистою площиною служить ребро картону.Обернув трикутник навколо циліндра, ми матимемо гвинтову похилу площину (рис. "в"). Подібно клину, гвинт може швидко змінювати напрямок і/або числове значення доданої сили.

>Поворачивая ручку штопора по годинниковий стрілці, ми викликаємо просування гвинта штопора вниз. Інакше кажучи, відбувається перетворення руху: обертальне рух штопора призводить до його поступальному руху.

У фізиці пристосування для перетворення руху, і сили називають механізмами. Більшість їх винайшли ще до його Нашої ери. Наприклад, блоки, комірці, кабестани, поліспасти здавна застосовувалися при кораблебудуванні і мореплаванні.

Використовувані людиною механізми може бути влаштовані дуже складно, проте до розуміння його роботи досить вивчити звані прості механізми - важіль і похилу площину.

Коефіцієнт корисної дії

Коефіцієнт корисної дії (ККД) — характеристика ефективності системи (устрою, машини) щодо перетворення передача енергії; визначається ставленням корисно використаної енергії до сумарному кількості енергії, одержаному системою; позначається зазвичай h = Wпідлогу/W>cyм.

У електричних двигунах ККД — ставлення чиненої (корисною) механічної роботи до електричної енергії, одержуваної джерела.

У теплових двигунах — ставлення корисною механічної роботи дозатрачиваемому кількості теплоти.

У електричних трансформаторах — ставлення електромагнітної енергії, одержуваної у вторинної обмотці, до енергійності, споживаної первинної обмоткою.

Для обчислення ККД різновиди енергії і механічна робота виражаються у однакових одиницях з урахуванням механічного еквівалента теплоти, та інших аналогічних співвідношень. З огляду на своїй єдності поняття ККД дозволяє порівнювати й оцінювати з єдиною погляду такі різні системи, як атомні реактори, електричні генератори і двигуни, теплоенергетичні установки, напівпровідникові прилади, біологічні об'єкти тощо. буд.

Через неминучих втрат енергії на тертя, на нагрівання оточуючих тіл тощо. п. ККД завжди менше одиниці. Відповідно цьому ККД виявляється у часткахзатрачиваемой енергії, тобто у вигляді правильної дробу чи відсотках, і є безрозмірною величиною. ККД теплових електростанцій сягає 35-40%, двигунів внутрішнього згоряння знаддувом і попереднім охолодженням — 40-50% ,динамомашин і генераторів великої потужності — 95%, трансформаторів — 98%. ККД процесу фотосинтезу становить зазвичай 6-8%, ухлорелли він досягає 20-25%. У теплових двигунів з другого початку термодинаміки ККД є верхня межа, визначається особливостями термодинамічної циклу (кругового процесу), який робить робоче речовина. Найбільшим ККД має циклКарно.

Розрізняють ККД окремого елемента (щаблі) машини чи пристрої і ККД, що характеризує всю ланцюг перетворень енергії у системі. ККД першого типу відповідно до характером перетворення то, можливо механічним, термічним тощо. буд. До другої типу ставляться загальний, економічний, технічний інші види ККД. Загальний ККД системи дорівнює твору приватних ККД, чи ККД щаблів.

У технічної літературі ККД іноді визначають в такий спосіб, що може виявитися більше одиниці. Така ситуація виникає, якщо визначати ККД ставленням Wпідлогу/W>затр, де Wпідлогу — використовувана енергія, отримувана на «виході» системи,Wзатр — не вся енергія, яка надходить систему, а лише та її частка, щоб одержати якій провадяться реальні витрати. Наприклад, під час роботи напівпровідникових термоелектричних обігрівачів (теплових насосів) витрата електроенергії менша за кількість теплоти, виділеноїтермоелементом. Надлишок енергії черпається із довкілля. У цьому, хоча істинний ККД установки менше одиниці, розглянутий ККДh=Wпідлогу/W>затр може більше одиниці. Наприклад, теплової ККД кондиціонерів загалом дорівнює 300-400%.

Коефіцієнт корисної дії (ккд), характеристика ефективності системи (устрою, машини) щодо перетворення передача енергії; визначається ставленням корисно використаної енергії до сумарному кількості енергії, одержаному системою; позначається зазвичай = Wпідлогу/W>cyм.

  У електричних двигунах ккд — ставлення чиненої (корисною) механічної роботи до електричної енергії, одержуваної джерела; в теплових двигунах — ставлення корисною механічної роботи дозатрачиваемому кількості теплоти; в електричних трансформаторах — ставлення електромагнітної енергії, одержуваної у вторинної обмотці, до енергійності, споживаної первинної обмоткою. Для обчислення ккд різновиди енергії і механічна робота виражаються у однакових одиницях з урахуванням механічного еквівалента теплоти, та інших. аналогічних співвідношень. З огляду на своїй єдності поняття ккд дозволяє порівнювати й оцінювати з єдиною погляду такі різні системи, як атомні реактори, електричні генератори і двигуни, теплоенергетичні установки, напівпровідникові прилади, біологічні об'єкти тощо. буд.

  Через неминучих втрат енергії на тертя, на нагрівання оточуючих тіл тощо. п. ккд завжди менше одиниці. Відповідно цьому ккд виявляється у часткахзатрачиваемой енергії, т. е. як правильної дробу чи відсотках, і єбезрозмірною величиною. >Кпд теплових електростанцій сягає 35—40%, двигунів внутрішнього згоряння — 40—50%,динамомашин і генераторів великиймощности—95%,трансформаторов—98%.Кпд процесу фотосинтезу становить зазвичай 6—8%, у >хлорелли він досягає 20—25%. У теплових двигунів з другого початку термодинаміки ккд має верхня межа, визначається особливостями термодинамічної циклу (кругового процесу), який робить робоче речовина. Найбільшим ккд має >Карно цикл.

  Розрізняють ккд окремого елемента (щаблі) машини чи пристрої і ккд, що характеризує всю ланцюг перетворень енергії у системі.Кпд першого типу відповідно до характером перетворення то, можливо механічним, термічним тощо. буд. До другої типу ставляться загальний, економічний, технічний та інших. види ккд. Загальний ккд системи дорівнює твору приватних ккд, чи ккд щаблів.

  У технічної літературі ккд іноді визначають т. про., що може виявитися більше одиниці. Така ситуація виникає, якщо визначати ккд ставленням Wпідлогу/W>затр, де Wпідлогу — використовувана енергія, отримувана на «виході» системи, W>затр — не вся енергія, яка надходить систему, а лише та її частка, щоб одержати якій провадяться реальні витрати. Наприклад, під час роботи напівпровідникових термоелектричних обігрівачів (теплових насосів) витрата електроенергії менша за кількість теплоти, виділеноїтермоелементом. Надлишок енергії черпається із довкілля. У цьому, хоча істинний ккд установки менше одиниці, розглянутий ккд = Wпідлогу/W>затр може більше одиниці.

Двигун внутрішнього згоряння, теплової двигун, у якому хімічна енергія палива,сгорающего у робітничій порожнини, перетворюється на механічну роботу.

Перший практично придатний газовий Д. в. з. був сконструйовано французьким механіком Еге.Ленуаром (1860). У 1876 німецький винахідник М. Отто побудував досконаліший4-тактний газовий Д. в. з. У порівняні зпаромашинной установкою Д. в. з. принципово більш простий, т. до. ліквідовано одну ланка енергетичного перетворення —парокотельний агрегат. Це вдосконалення зумовило велику компактність Д. в. з., меншу масу на одиницю потужності, вищу економічність, але йому знадобилося паливо найкращої якості (газ, нафту).

У 1880-х рр. Про. З.Костович у Росії побудував перший бензиновий карбюраторний двигун. У 1897 ньому. інженер Р. >Дизель, працюючи над підвищенням ефективності Д. в. з., запропонував двигун звоспламенением від стискування. Удосконалення цього Д. в. з. заводі Л. Нобеля у Петербурзі (нині «Російський дизель») в 1898—99 дозволило застосувати як паливо нафту. Внаслідок цього Д. в. з. стає найбільш економічним стаціонарним тепловим двигуном. У 1901 США розробили перший трактор з Д. в. з. Подальший розвиток автомобільних Д. в. з. дозволило братам Про. і У. Райт побудувати перший літак з Д. в. з., почав свої польоти в 1903. У тому ж 1903 русич. інженери встановили Д. в. з. на судні «>Вандал», створивши перший теплохід. У 1924 у проекті Я. М.Гаккеля у Ленінграді створили перший задовольняє практичним вимогам потяговий тепловоз.

За родом своєї палива Д. в. з. поділяються на двигуни рідкого палива й газові. По способу заповнення циліндра свіжим зарядом — на4-тактние і2-тактние. По способу

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація