بلند کردن یک وزنه
چكیده
با این درس های ساده همه چیزهای لازم را درباره اهرم ها یاد می گیرید.
توضیح اولیه
سئوالات: آیا همیشه یک مقدار نیرو صرف می کنید تا یک وزنه را بلند کنید؟
نیرو را باید کجا وارد کنید تا کمترین مقدار نیرو لازم باشد؟
یادآوری:اهرم ماشین ساده ای است که به ما امکان می دهد تا کار را با نیروی کمتری انجام دهیم، اما در میزان کار صرفه جویی نخواهد شد. مثل تمامی ماشین های ساده، اهرم هم نیرو را فدای جایجایی می کند. بهره ای که یک ماشین به ما می دهد این است: می توانیم مقدار کمتری نیرو مصرف کنیم اما به همان میزان باید نیرو را در فاصله بیشتری اعمال کنیم.
یک اهرم میله صلبی است که حول یک نقطه ثابت به نام تکیه گاه گردش می کند. میله می تواند صاف یا دارای قوس باشد. در عمل یک اهرم هم دارای یک نیروی اعمال شونده است(زور ما) و هم یک نیروی مقاوم (نیروی وزنه یا بار).
با جابجا کردن محل تکیه گاه، می توانید نیروی مقاوم بیشتری را با نیروی کمتر خودتان متعادل کنید یا به حرکت در آورید.
مزیت مکانیکی یک ماشین نسبت افزایش نیروی ماست که درانجام کار مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت مکانیکی اهرم به شما می گوید که آن اهرم، نسبت به زمانی که می خواهید بار را مستقیماً و بدون استفاده از اهرم بلند کنید، چقدر در بلند کردن بار به شما کمک می کند .
وسایل لازم:
- مجموعه اهرم
- وزنه ها
- نیروسنج یا فنر مدرج
مراحل:
- بار را در فاصله cm 10 نسبت به تکیه گاه قرار دهید.
- نیروسنج را در فاصله cm 25 نسبت به تکیه گاه و در طرف مقابل قرار دهید.
- از طریق نیروسنج نیرو به بازوی اهرم وارد کنید تا اهرم به حالت تعادل درآید. مقدار نیرو را در جدول یادداشت کنید.
- نیرو سنج یا فنر مدرج را به فاصله cm20 ازتکیه گاه جابجا کنید. محل وزنه را تغییر ندهید. مقدار لازم را اندازه گیری و در جدول یادداشت کنید.
- بار را در فاصله cm 25 نسبت به تکیه گاه قرار دهید.
- نیروسنج را در فاصله cm 25 نسبت به تکیه گاه و در طرف مقابل قرار دهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
- وزنه را در فاصله 20 cm نسبت به تکیه کاه قرار دهید. محل نیرو سنج را تغییر ندهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
- وزنه را در فاصله 15 cm نسبت به تکیه کاه قرار دهید. محل نیرو سنج را تغییر ندهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
- وزنه را در فاصله 10 cm نسبت به تکیه کاه قرار دهید. محل نیرو سنج را تغییر ندهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
- وزنه را در فاصله 5 cm نسبت به تکیه کاه قرار دهید. محل نیرو سنج را تغییر ندهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
- وزنه را در فاصله 2.5 cm نسبت به تکیه کاه قرار دهید. محل نیرو سنج را تغییر ندهید. نیرو را اندازه گیری و یادداشت نمایید.
نتایج:
این نتایج را به وسیله یک نمودار معمولی(خطی) نمایش دهید: برای این کار به خاطر داشته باشید: متغیر مستقل را در محور x نمایش دهید. متغیر وابسته را در محور y نمایش دهید. محور را در فواصل یکسانی شماره گذاری کنید. فواصل با نگاه کردن به مقدار بزرگترین و کوچکترین عدد در جدول تعیین می شوند. در کنار هر محور نام متغیر (نیرو، محل اعمال نیرو) و واحد استفاده شده، برای اندازه گیری متغیر (cm، نیوتون) را بنویسید. به نمودار حاصل نامی بدهید که اطلاعات درون نمودار را توضیح دهد. |
| مقدار نیرو | محل اعمال نیرو ( از تکیه گاه) |
25.0 | |
20.0 | |
15.0 | |
10.0 | |
5.0 | |
2.5 |
نمودار مربوط به این نتایج را با استفاده از نکات مطرح شده در قسمت قبل رسم کنید.
تحلیل نتایج
رابطه ای که مشاهده می کنید را توضیح دهید (محل اعمال نیرو در مقدار نیرو لازم برای بلند کردن یک وزنه چه تاثیری دارد؟)
این اطلاعات را با استفاده از نکات و دستورالعمل مطرح شده در قسمت قبل رسم نمایید.
نتیجه گیری
- چهار قسمت تشکیل دهنده یک اهرم چه چیزهایی هستند؟
- در چه صورت هایی یک اهرم می توانند سبب آسان تر شدن انجام کار شود؟
- رابطه میان نیرو و بار مقاوم در یک اهرم که به کاربر بیشترین میزان مزیت مکانیکی را می دهد، چیست؟
- زمانی که وزنه در جای ثابتی از بازوی اهرم قرار دارد، چگونه می توانید به آسان ترین روش وزنه را بلند کنید؟
- تفاوت میان وزن بار مقاوم و مقدار نیروی لازم برای بلند کردن بار چیست؟
- شباهت ها و تفاوتهای میان نمودار قسمت 2 با نمودار قسمت 1 چیست؟
- پیش بینی کنید : چه میزان نیرو لازم است تا باری در فاصله cm10 تکیه گاه را بلند کنید در صورتی که نیرو را در cm22 تکیه گاه اعمال کنید؟نیرو را در cm13 تکیه گاه اعمال کنید؟ نیرو را در cm 30 تکیه گاه اعمال کنید؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
- پیش بینی کنید: اگر یک نیروی N4 برای بلند کردن باری در cm10 تکیه گاه لازم باشد، محل اعمال بار کجا بوده است؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
| مقدار نیرو | محل اعمال نیرو ( از تکیه گاه) |
| 25.0 | |
| 20.0 | |
15.0 | |
10.0 | |
5.0 | |
2.5 |
مترجم: بابک جهرمی
