Как найти точку опоры

Рычаг - это простейший механизм, известный нашим предкам с незапамятных времен, он представляет собой твердое тело, вращающееся вокруг неподвижной точки – точки опоры. Рычаг служит для получения выигрыша в силе, для совершения работы или для изменения направления приложения силы. В качестве рычага может выступать обычная палка, лом, доска. Разновидностью рычага являются также ворот и блок. И способы поиска точки опоры в зависимости от этого могут быть различны.

Вам понадобится

• - рычаг;
• - грузы;
• - динамометр;
• - линейка.

Инструкция

1. Вектор силы F, приложенной к рычагу, лежит на прямой, которая называется линией действия силы. Кратчайшее расстояние от этой линии до точки опоры – плечо силы L. Рычаг находится в равновесии при условии, что отношение приложенных к нему сил обратно пропорционально отношению плеч этих сил: F1/F2=L2/L1 (формула 1). Таким образом, точку опоры можно найти, если известны силы F1 (нагрузка), F2 (прилагаемое усилие) и длина самого рычага L.
2. При помощи динамометра измерьте величину сил F1 и F2 в ньютонах. Линейкой измерьте длину рычага L и запишите значение в метрах.
3. Нахождение точки опоры для рычага 1 рода. Такой рычаг еще называют «Коромысло» или «Весы». Линии действия сил находятся по разные стороны от оси вращения рычага. Примером такого рычага будут качели, ножницы, клещи. В этом случае L=L1+L2. Выразите длину одного из плеч рычага через длину другого плеча и длину всего рычага: L2=L-L1 (формула 2).
4. Подставьте формулу 2 в формулу 1: F1/F2=(L-L1)/L1 (формула 3). Из формулы 3 путем преобразований выразите L1: L1=F2*L/(F1+F2) (формула 4). Подставьте соответствующие значения F1, F2 и L в формулу 4 и вычислите значение L1. От точки приложения силы F1 отложите полученную длину L1 и сделайте засечку. Это и будет искомая точка опоры рычага 1 рода.
5. Нахождение точки опоры для рычага 2 рода. Такой рычаг носит название «Тачка». В данном случае силы действуют по одну сторону от точки опоры, причем усилие F2 оказывается на свободный конец рычага. По такому принципу работают щипцы для колки орехов, тачки. В данном случае точкой опоры является тот конец рычага, который ближе к точке приложения нагрузки, силы F1.
6. Нахождение точки опоры для рычага 3 рода. Такой рычаг называется «Пинцет». Здесь силы тоже действуют по одну сторону от точки опоры, как и в рычаге 2 рода. Но усилие F2 приложено между осью вращения рычага и нагрузкой F1. Такая схема используется при работе человеческого предплечья, пинцета. В данном случае точка опоры – это конец рычага противоположный нагрузке.