❶ 生活中有哪些問題可以利用杠桿、輪軸、滑輪來解決
杠桿:翹石頭,翹很重的東西,
輪軸:水龍頭、螺絲刀、方向盤、扳手、門把手、轆轤
滑輪:窗扇上,起重機
❷ 用實例證明滑輪和杠桿在生活中的廣泛應用
http://content.cleverschool.com/multimedia/content/Physics/1d01201/1d01201.htm
一、什麼是杠桿
一根硬棒,在力的作用下如果能繞著固定點轉動,這根硬棒就叫杠桿。
支點: 杠桿繞著轉動的點(圖中的O點)。
動力: 使杠桿轉動的力(圖中的F1)。
阻力: 阻礙杠桿轉動的力(圖中的F2)。
動力臂: 從支點到動力作用線的距離(圖中的 L1)。
阻力臂: 從支點到阻力作用線的距離(圖中的L2)。
二、研究杠桿的平衡條件
〔器材〕杠桿和支架,鉤碼,尺,線。
〔步驟〕
1.調節杠桿兩端的螺母,使杠桿在水平位置平衡。
2.在杠桿兩邊掛上不同數量的鉤碼,調節鉤碼的位置,使杠桿在水平位置重新平衡。這時杠桿兩邊受到鉤碼的作用力都等於鉤碼重。
把支點右方的鉤碼重當作動力F1,支點左方的鉤碼重當作阻力F2;用尺量出杠桿平衡時的動力臂L1和阻力臂L2;把Fl、L1、F2、L2的數值填入下表中。
3.改變力和力臂的數值,再做兩次實驗,將結果填入上表。
4.求出各次實驗中動力×動力臂和阻力×阻力臂的值。
三、杠桿的平衡條件
杠桿的平衡條件是:
動力×動力臂=阻力×阻力臂 或F1 L1=F2 L2
這個平衡條件也就是阿基米德發現的杠桿原理。
上面的關系式也可以寫成下面的形式:
一、三種杠桿
杠桿的應用分為三種情況:
1.動力臂大於阻力臂,即L1>L2,平衡時F2>F1,阻力大於動力。用較小的動力就可以克服較大的阻力,這是省力杠桿。
2. 動力臂小於阻力臂,即L1<L2,平衡時F2<F1,阻力小於動力。這是費力杠桿。
3. 動力臂等於阻力臂,平衡時阻力等於動力。這樣的杠桿既不省力也不費力。
下面是幾個杠桿的例子,看一看哪個是省力杠桿,哪個是費力杠桿。
二、天平和秤
等臂杠桿最重要的應用是天平。我們學過的托盤天平、物理天平都是支點在中間的等臂杠桿。原理是根據物體質量跟重力的關系,以及杠桿的平衡條件。
稱質量的秤,如桿秤、案秤,都是根據杠桿原理製成的,它們是不等臂杠桿。
一、定滑輪和動滑輪
使用定滑輪不省力,但是能改變動力的方向。使用動滑輪能省一半力。
二、滑輪是杠桿的變形
定滑輪實質是個等臂杠桿,動力臂L1、阻力臂L2,都等於滑輪半徑。根據杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。動滑輪實質是個動力臂(L2)為阻力臂(L2)二倍的杠桿,根據杠桿平衡條件動滑輪可以省一半力。
三、滑輪組
使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子吊著物體,這包括栓在動滑輪框上的和最後從動滑輪引出的拉繩,所以,只要數有幾段繩子吊著動滑輪,就能算出提起物體所用的力是物重的幾分之一。
輪軸相當於一個杠桿,輪和軸的中心O是支點,作用在輪上的力F1是動力,作用在軸上的力F2是阻力,動力臂是OA,阻力臂是OB。而OA即為輪半徑R,OB即為軸半徑r。由杠桿的平衡條件可知:
F1R=F2r,或寫作
因為輪半徑R大於軸半徑r,所以作用在輪上的動力F1總小於軸上的阻力F2。
❸ 列舉日常生活中利用滑輪組的3個例子
滑輪組 滑輪組是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成,可以達到既省力又改變力作用方向的目的。使用中,省力多少和繩子的繞法,決定於滑輪組的使用效果。動滑輪被兩根繩子承擔,即每根繩承擔物體和動滑輪
力就是物體和動滑輪總重的幾分之一。
數,原則是:n為奇數時,繩子從動滑輪為起始。用一個動滑輪時有三段繩子承擔,其後每增加一個動滑輪增加二段繩子。如:n=5,則需兩個動滑輪(3+2)。n為偶數時,繩子從定滑輪為起始,這時所有動滑輪都只用兩段繩子承擔。如:n=4,則需兩個動滑輪(2+2)。
其次,按要求確定定滑輪個數,原則是:一般的:兩股繩子配一個動滑輪,一個動滑輪一般配一個定滑輪。力作用方向不要求改變時,偶數段繩子可減少一個定滑輪;要改變力作用方向,需增加一個定滑輪。
綜上所說,滑輪組設計原則可歸納為:奇動偶定;一動配一定,偶數減一定,變向加一定。
[編輯本段]滑輪
由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索(繩、膠帶、鋼索、鏈條等)所組成的可以繞著中心軸轉動的簡單機械。滑輪是杠桿的變形,屬於杠桿類簡單機械。在我國早在戰國時期的著作《墨經》中就有關於滑輪的記載。中心軸固定不動的滑輪叫定滑輪,是變形的等臂杠桿,不省力但可以改變力的方向。中心軸跟重物一起移動的滑輪叫動滑輪,是變形的不等臂杠桿,能省一半力,但不改變力的方向。實際中常把一定數量的動滑輪和定滑輪組合成各種形式的滑輪組。滑輪組既省力又能改變力的方向。
工廠中常用的差動滑輪(俗稱手拉葫蘆)也是一種滑輪組。滑輪組在起重機、卷揚機、升降機等機械中得到廣泛應用。
滑輪有兩種:定滑輪和動滑輪 ,組合成為滑輪組。
(1)定滑輪
定滑輪實質是等臂杠桿,不省力也不費力,但可以改變作用力方向.
定滑輪的特點
通過定滑輪來拉鉤碼並不省力。通過或不通過定滑輪,彈簧秤的讀數是一樣的。可見,使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下,改變力的方向會給工作帶來方便。
定滑輪的原理
定滑輪實質是個等臂杠桿,動力L1、阻力L2臂都等於滑輪半徑。根據杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。
(2)動滑輪
動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿,省1/2力多費1倍距離.
動滑輪的特點
使用動滑輪能省一半力,費距離。這是因為使用動滑輪時,鉤碼由兩段繩子吊著,每段繩子只承擔鉤碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力,但是動力移動的距離大於鉤碼升高的距離,即費了距離。
動滑輪的原理
動滑輪實質是個動力臂(L1)為阻力臂(L2)二倍的杠桿。
(3)滑輪組
滑輪組:由定滑輪跟動滑輪組成的滑輪組,既省力又可改變力的方向.
滑輪組用幾段繩子吊著物體,提起物體所用的力就是總重的幾分之一.繩子的自由端繞過動滑輪的算一段,而繞過定滑輪的就不算了.
使用滑輪組雖然省了力,但費了距離,動力移動的距離大於重物移動的距離.
滑輪組的用途:
為了既節省又能改變動力的方向,可以把定滑輪和動滑輪組合成滑輪組。
省力的大小
使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩吊著物體,提起物體所用的力就是物重的幾分之一。
滑輪組的特點
用滑輪組做實驗,很容易看出,使用滑輪組雖然省了力,但是費了距離——動力移動的距離大於貨物升高的距離。
[編輯本段]滑輪組原理
有的中學物理教科書認為,利用滑輪組運輸或提升貨物,只能省力,但不能省功,中學物理教科書的上述結論對從事機械
械傳動設計工作的工程師影響極大,由於汽車、火車、輪船等運輸裝置和各種機械裝置在使用的過程中會頻繁地出現啟動、加速、減速、停止等各種運動,並在啟動、加速、減速、停止等各種運動過程中消耗大量的能量,完全需要在理論上說明怎樣設計或使用汽車、火車、輪船等運輸裝置的傳動系統,以使其處於最佳節能狀態,但中學物理教科書的上述結論使得機械工程師在從事機械傳動設計時,以及在指導人們使用運輸車輛和機械裝置時,往往忽略了滑輪組的段數或減速機的傳動比在各種狀態下與節能的關系,造成現有的許多運輸車輛和機械傳動裝置在運行過程中的能量消耗較高,輸送貨物數量較少。
下面通過分析兩個物理習題的方式說明利用滑輪組牽引物體,不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體輸送至目的地的形式節約能源。
對於沿水平方向作牽引物體運動的滑輪組
分析如下:
一個質量為m的物體M放置在水平面上,利用滑輪組通過繩子與物體M相連,繩子牽引物體M的段數為K,繩子的牽引力為F,利用動力裝置使物體M沿水平面由靜止狀態開始作加速運動,則由牛頓運動定律可知:
KF=ma2 (1)
式中a2為物體M的加速度,並且
a2=a1/K (2)
式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度,解(1)、(2)式可得:
a1=K2F/m (3)
使用滑輪組的目的是運輸或提升一定數量貨物到達目的地,每個從事具體勞動的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。為了對比使用滑輪組與不使用滑輪組的區別,令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時(K=1)動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:
F/m′=K2F/m (4)
化簡後可得:
m=K2m′ (5)
但使用滑輪組時動力裝置運輸物體M的距離是不使用滑輪組時的L/K,為了便於對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2m′的貨物輸送至L距離,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都輸送L距離,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m′的K倍。
當物體M的運動存在摩擦阻力f時,則式(1)變為
KF-f=ma2 (6)
其中f=μmg,μ為摩擦系數。
解(2)、(6)式,並將f=μmg帶入可得:
a1=(K2F-Kμmg)/m (7)
同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置消耗的功率相等,設不使用滑輪組時(K=1)動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:
(F-μm′g)/m′=(K2F-Kμmg)/m (8)
化簡後可得:
m=K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g) (9)
同樣地,使用滑輪組時動力裝置運輸物體M的距離是不使用滑輪組時的L/K,為了便於對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g)的貨物輸送至L距離,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都輸送L距離,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的KF/(F+Kμm′g-μm′g)倍。也就是說,利用滑輪組牽引物體,在某些條件下使運輸車輛和機械傳動裝置不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體輸送至目的地的形式節約能源。
由於汽車、火車、輪船等運輸裝置在使用的過程中會頻繁地出現啟動、加速、減速、停止等各種運動,並在啟動、加速、減速、停止等各種運動過程中消耗大量的能量,上述結論可以在理論上被用來指導和說明設計或使用汽車、火車、輪船等運輸裝置的傳動系統,以使其處於最佳節能狀態。例如,汽車、火車、輪船等運輸裝置在啟動、加速階段可以採用大傳動比的傳動系統,開足馬力全力沖刺,而不要採用傳動比小的傳動系統。
對於沿垂直方向作牽引物體運動的滑輪組或者是減速機分析如下:
一個質量為m的物體M懸掛在空中,利用滑輪組的輸出端通過繩子與物體M相連,繩子牽引物體M的段數為K,繩子的牽引力為F,利用動力裝置使物體M在空中由靜止狀態開始作向上的加速運動,則由牛頓運動定律可知:
KF-mg=ma2 (10)
式中a2為物體M的加速度,並且
a2=a1/K (11)
式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度,解(11)、(12)式可得:
a1=(K2F-Kmg)/m (12)
使用滑輪組的目的是運輸或提升一定數量貨物到達目的地,每個從事具體勞動的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。為了對比使用滑輪組與不使用滑輪組的區別,令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:
(F-m′g)/m′=(K2F-Kmg)/m (13)
化簡後可得:
m=K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕 (14)
但使用滑輪組時動力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時的h/K,為了便於對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕的貨物提升至h高度,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都提升至h高度,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的K/〔1+(K-1)m′g/F〕倍。
當物體M的運動存在摩擦阻力f時,則式(11)變為
KF-mg-f=ma2 (15)
其中f=μmg,μ為摩擦系數。
解(12)、(16)式,並將f=μmg帶入可得:
a1=(K2F-Kmg-Kμmg)/m (16)
同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量為m,則有:
(F-m′g-μm′g)/m′=(K2F-Kmg-Kμmg)/m (17)
化簡後可得:
m=K2Fm′/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g) (18)
同樣地,使用滑輪組時動力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時的h/K,為了便於對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2Fm′/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g)的貨物提升至h距離,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都提升h高度,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的KF/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g)倍。也就是說,利用滑輪組或減速機提升物體,在某些條件下使運輸車輛和機械傳動裝置不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體提升至目的地的形式節約能源。
由於上分析可知,對於電梯、吊車等各種縱向運輸裝置,在啟動、加速階段可以採用大傳動比的傳動系統,而不要採用傳動比小的傳動系統。
通過以上分析可知,令動力裝置通過滑輪組或減速機對物體進行輸送,無論是沿水平方向,還是沿垂直方向,都能夠在消耗一定能量的條件下,將更多的貨物輸送到目的地。
滑輪組的組裝:滑輪組
滑輪組是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成,可以達到既省力又改變力作用方向的目的。使用中,省力多少和繩子的繞法,決定於滑輪組的使用效果。動滑輪被兩根繩子承擔,即每根繩承擔物體和動滑輪
力就是物體和動滑輪總重的幾分之一。
數,原則是:n為奇數時,繩子從動滑輪為起始。用一個動滑輪時有三段繩子承擔,其後每增加一個動滑輪增加二段繩子。如:n=5,則需兩個動滑輪(3+2)。n為偶數時,繩子從定滑輪為起始,這時所有動滑輪都只用兩段繩子承擔。如:n=4,則需兩個動滑輪(2+2)。
其次,按要求確定定滑輪個數,原則是:一個動滑輪一般配一個定滑輪。力作用方向不要求改變時,偶數段繩子可減少一個定滑輪;要改變力作用方向,需增加一個定滑輪。
綜上所說,滑輪組設計原則可歸納為:奇動偶定;一動配一定,偶數減一定,變向加一定。
對於饒繩方法,有一點切記:繩不可相交.其實饒繩難的就數滑輪組拉,只要掌握了要決,那就一點不難拉.滑輪組在饒線時如果動滑輪少那麼要先從定滑輪饒起;反之要定滑輪少,那麼要先從動滑輪饒起;如果一樣多的話還是要先繞動滑輪
❹ 杠桿滑輪齒輪鏈條輪軸等機械方面在生活中的應用,多舉點例子
自行車把手——杠桿,自行車鏈條,自行車後輪——輪軸,自行車剎車——杠桿
起重機臂——杠桿
❺ 請舉出杠桿,輪軸,定滑輪,動滑輪,斜面在生活中應用的例子
杠桿:指甲刀
輪軸:門把手
定滑輪:電梯
動滑輪:起重機
斜面:盤山公路
❻ 杠桿原理在生活中的應用有哪些
杠桿原理在生活中的應用非常廣泛,省力杠桿有羊角錘、開屏器、老虎鉗、修枝剪刀等;費力杠桿有筷子、鑷子、釣魚竿、掃帚、船槳等;等臂杠桿有天平、定滑輪、蹺蹺板等。在使用杠桿時,為了省力,應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;想要省距離,應
❼ 杠桿原理在生活中的應用很普遍,你對杠桿原理有哪些了解呢
杠桿基本原理在日常生活中的運用普遍,省勁杠桿有羊角錘,解屏器,老虎鉗,修枝剪刀等;費勁杠桿有木筷,醫用鑷子,魚桿,掃把,船漿等;等臂杠桿有天平秤,滑輪組,翹翹板等。在應用杠桿時,為了更好地省勁,應當用動力臂比阻力臂長的杠桿;要想省間距,應當用動力臂比阻力臂短的杠桿。要想又省勁而又少挪動間距是無法完成的。
當外力於杠桿內部隨意部位時,杠桿的回應是其實際操作體制;倘若外力的作用點是支點,則杠桿不容易發生一切響應。
❽ 在生活中哪些用到了杠桿和滑輪為什麼用到他們
滑輪,杠桿生活中的例子都有好多
比如定滑輪:升旗的旗桿上面用的就是定滑輪;健身房裡用的很多健身器材也都是定滑輪,你有空可以去觀察一下,這是最明顯的定滑輪的應用,因為定滑輪能改變力的方向,卻不省力,不省距離,可以達到健身的要求。
動滑輪:建築工地上的塔吊;船帆的收降也用到了動滑輪。因為動滑輪可以省一半力,但是要費一般距離,不改變力的方向
杠桿就更多了筷子,老虎鉗,蹺蹺板,隨處可見
❾ 日常生活中有哪些物品是用杠桿或滑輪原理的
各種各樣的起重機有用杠桿的,也有用滑輪的
手臂也是運用的杠桿原理
手腕,腳腕,可以說只要有中間連接部件的東西都會用到這些原理
❿ 我想問一下下,我們生活中有什麼機械是運用滑輪和杠桿的原理的呢
我再補充一些:
自行車上的踏腳用到了杠桿原理,以飛輪的輪軸為支點,用較長的鐵桿來轉動鏈條上的飛輪,可以省力.
1.杠桿類:
核桃鉗(省力杠杠),道釘撬(省力杠桿)因為剪刀分種類所以:理發剪(費力杠桿)皮革剪(省力杠桿).天平(等臂杠桿)
2.滑輪類:
吊車的吊頭(動滑輪);我國古代的搗米用的(名不記得了,《天工開物》中有)是省力杠桿;拉車用的滑輪(省力杠桿)
大致就是這些了.