Урок 8. . Коефіцієнт корисної дії механізмів.

Мета: сформулювати поняття ККД простих механізмів і з’ясувати шляхи

           його підвищення, розвивати уміння учнів розв’язувати задачі на

           роботу з використанням простих і складних механізмів, виховувати

           інтерес до техніки, дбайливе ставлення до праці і її результатів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: похила площина, карточки із завданнями.

Хід уроку:

1.     Актуалізація опорних знань (15 хв).

Для перевірки якості засвоєння попереднього матеріалу проводиться фізичний диктант і самостійна робота.

       Фізичний диктант:

1.     Який простий механізм застосовували у Єгипті під час спорудження пірамід?

2.     Які є прості механізми?

3.     Що таке важіль?

4.     У чому полягає умова рівноваги важеля?

5.     Яка формула моменту сил?

6.     Де використовуються важелі?

7.     Чи виграємо ми в силі, користуючись ножицями?

8.     Де використовують гідравлічний прес?

               Самостійна робота

Початковий рівень

1.     Чи є сокира простим механізмом? Чому?

2.     З якою метою застосовують похилу площину? Наведіть приклади.

Середній рівень

1.     Яку силу треба прикласти до важеля в точці В, щоб він залишався в рівновазі ( див. рисунок)? Задачу розв’яжіть графічно.

                             

2.     На яку висоту підійметься вантаж Р, якщо вільний кінець каната витягли вгору на 4 м ( див. рисунок )?

                                 

Достатній рівень

1.а) Довжина меншого плеча важеля 5 см, більшого – зо см. на менше плече діє сила 12 Н. яку силу треба прикласти до більшого плеча, щоб зрівноважити важіль? ( Зробіть рисунок). ( Відповідь: 2 Н.)

б) Який вантаж можна підняти за допомогою рухомого блока вагою 20 Н, прикладаючи до вільного кінця мотузки зусилля 210 Н, якщо не враховувати тертя? ( Відповідь: 400Н.)

2. а) Визначте вагу вантажу, що підіймається за допомогою системи блоків, якщо до вільного кінця мотузки прикладено силу F= 300Н.

 ( Відповідь: 600Н.)

б) На кінцях важеля діють сили 25 і 150 Н. Відстань від точки опори до більшої сили 3 см. Визначте довжину важеля, якщо під дією цих сил він перебуває у  рівновазі. ( Відповідь: 21 см. )

Високий рівень

1.  а) Балка масою 1200 кг і довжиною 3 м лежить на опорах, рівновіддалених від її кінців. Відстань між опорами 2 м. яку силу перпендикулярну до балки і напрямлену вертикально вгору, потрібно прикласти до одного з її кінців, щоб підняти балку? ( Відповідь: 4,8 кН.)

б) За допомогою рухомого блока підіймають протягом 0,5 хв ящик із цеглою на висоту 12 м, діючи силою 320 Н. Яка потужність розвивається під час підняття ящика? ( Відповідь: 256 Вт.)

2. а) За допомогою важеля трохи підняли двері вагою 0,84 кН, діючи силою 30 Н на довге плече. При цьому була виконана механічна робота 26 Дж. На яку висоту були підняті двері й на яку відстань перемістився кінець довгого плеча важеля? ( Відповідь: на висоту 2,1 см; 8,7 см.)

б) Який вантаж могла б утримати людина вагою 700 Н, якби вона скористалася системою з двох рухомих і двох нерухомих блоків? Тертя в блоках не враховувати (Відповідь: 2,8 кН.)

2. Вивчення нового матеріалу ( 25 хв).

„ Золоте правило „ механіки говорить нам про те, що виграш у силі , який дають прості механізми обов’язково компенсується програшем  у відстані. Тому ніякого виграшу у роботі за допомогою простих механізмів ми не отримуємо, більше того, в реальних умовах ми програємо в роботі. Чому це так відбувається будемо з'ясовувати.

Припустимо треба підняти вантаж за допомогою нерухомого блока. До  мотузки перекинутої через нього прикріплений вантаж, за другий кінець тягне людина, щоб піднявся вантаж на певну висоту. Вага вантажу Р, а людина прикладає силу F, яка більша за силу Р, тому, що треба подолати силу тертя в осі блока, сам блок має масу, та і мотузка також. Під  час підняття вантажу виконується корисна робота A_кор= Ph, а людина виконує роботу A_повна= Fh. Повна робота буде більшою, ніж корисна робота внаслідок тертя.

На практиці завжди корисна робота, яка виконується за допомогою будь-якого механізму менша за повну роботу. Тільки в ідеальних випадках корисна робота була б рівна повній, але такого бути не може.

Відношення корисної роботи до повної роботи називається коефіцієнтом корисної дії (ККД).

                                         ή  =  

ККД будь-якого механізму показує, яку частину повної роботи механізм перетворює на корисну. Оскільки корисна робота завжди менша за повну, то ККД будь-якого механізму завжди менший за 100%.

Примітка Конструюючи ті чи інші механізми, прагнуть збільшити їхній ККД. Для цього зменшують тертя в осях механізмів та їхню вагу.

Розв’язування задач:

1.     Вантаж масою 120 кг підіймають за допомогою рухомого блока,

     прикладаючи силу 750 Н до вільного кінця мотузки. Яким є ККД

   блока? ( Відповідь: 80%.)

2. За допомогою важеля підняли вантаж масою 150 кг на 1м. При цьому 

   сила, прикладена до довгого кінця важеля, виконала роботу 2 кДж. Яким

   є ККД важеля? ( Відповідь: 75%.)

3.     Вантаж переміщують угору по похилій площині, прикладаючи силу в напрямі руху 100Н. яким є ККД похилої площини, якщо вантаж масою 30 кг, довжина похилої площини 3 м, а висота підняття вантажу 0,5 м?

    ( Відповідь: 50%.)

3.  Підсумок уроку ( 5 хв)

 1. Яку роботу називають корисною?

 2. Яку  роботу називають повною ( або витраченою)?

3. Чому корисна робота на практиці завжди менша від витраченої?

4. Що показує ККД?

5. Як можна збільшити ККД?

Домашнє завдання: § 32, Вправа № 32 1,2,3.