Физика. Лекция 84. "Золотое правило механики"

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Помните на позапрошлой лекции, когда мы рассматривали подвижный блок мы выяснили, что он дает выигрыш в силе в два раза, а лекция закончилась тем, что чем же приходится платить за этот выигрыш в силе. И вот как раз этим вопросом мы сегодня займемся, в более общем виде, проведем рассмотрения не только касающиеся блоков, но и рассмотрим уже правило, которое мы уже рассматривали вскользь "золотое правило механики" в теме гидравлический пресс и в уже упомянутой ранее лекции "блок". Давайте вспомним, что мы изучали с вами несколько месяцев назад, имеется ввиду гидравлическая машина. Давайте вспомним ситуацию с гидравлической машиной...Гидравлическая машина не относится к простым механизмам, но тем не менее она обладает интересным свойством...

И оказалось, что закономерность выведенная в видеоролике выше имеет общий характер.

Давайте еще раз повторим "золотое правило механики" уже для блока - во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько раз мы проигрываем в расстоянии (эта формулировка древнегреческих ученых).

А теперь давайте запишем интерпретацию "золотого правила механики" через формулу работы:

Работа по приведению простого механизма в действие равна работе, совершаемой этим механизмом. И так же стоит отметить, что при этом отсутствуют силы трения и невесомость деталей механизма

Но на самом деле не все так хорошо, потому что приходится часть работы расходовать на преодоление силы трения и на подъем каких-то деталей, простого механизма. Работа, которую мы прикладываем при проведении простого механизма в действие оказывается больше, чем работу, которую совершает этот механизм над простыми телами. Или другими словами в реальной жизни выигрыш в силе меньше, чем проигрыш в расстоянии. И так после всех дополнительных комментариев давайте запишем более строгое "золотое правило механики":

Выигрыш в силе, при использовании простых механизмов, не превышает проигрыш в расстоянии. И об этом правиле можно сказать, что такая формулировка более приближена к реальности.

Точно так же и в формуле "золотого правила механики", выраженного через работу можно добавить, что работа совершаемая простым механизмом не превышает работу необходимую для приведения этого простого механизма в действие. Количественно описывать мы будем с вами на следующих лекциях, когда у нас появится понятие коэффициента полезного действия (КПД). Пока, просто, будем об этом помнить и на сегодняшней лекции мы будем считать, что все наши механизмы невесомы и в них отсутствует сила трения. А теперь давайте порешаем задачи на "золотое правило механики" или можно то же самое говорить, на равенство работ по приведению простого механизма в действие и по работе, выполняем самим простым механизмом.

А теперь давайте зададимся вот таким вопросом: "А зачем нам все это надо, если в реальности есть сила трения и рычаг имеет вес". Думаю, что ответ вас может немного смутить, но все же...физика - наука не точная! (конечно, не стоит эту фразу воспринимать буквально) Для того, чтобы описать наш окружающий мир, который необычайно сложен, физики придумывают разные упрощения. Например, на свете не существует равномерного и прямолинейного движения, потому что если движение равномерное и прямолинейное, то оно должно длиться вечно, а вечного движения нет. Вы знаете, что даже время жизни нашей Вселенной ограниченно. Не существует систем в которых нет трения, но мы придумываем модели, которые мы в состоянии описать. Самая простая модель движения - это равномерная прямолинейная модель. Многие реальные движения, вполне, с достаточной точностью можно считать равномерными и прямолинейными. Так что для практических целей - эта модель подходит. То что мы с вами рассмотрели на этой лекции, да действительно оно выполняется, но не точно. Но оказывается, что ошибки, которые при этом возникают они достаточно малы и мы даже часто их не замечаем.

Ну а пока давайте перейдем к решению задач в которых, пока что представлены идеальные условия, а не реальные, т.е предполагая, что отсутствуют сила трения и детали блока невесомы.

И первая задача на определение высоты на которую подняли груз с помощью невесомого рычага.

Следующая задача на определение перемещения точки приложения силы при подъеме груза с помощью системы невесомых блоков.

На этом мы эту лекцию закончим

Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.