Что такое правило рычага: применение в прошлом и нынешнем времени

Для обеспечения максимально продуктивного труда с давних времен человечество использует правило рычага, это один из самых простых и действенных механизмов. Подробное рассмотрение техники исполнения процесса и формул поможет разобраться в вопросе тщательнее. Не менее важно знать, где можно применить это правило, и какие виды использования были освоены в различных сферах деятельности.

Понятие в физике

Довольно простой механизм состоит из основных частей, первая – это доска, она нужна для надавливания на одну из сторон с помощью противоположных сил. Второй составляющей процесса является опора, она служит осью вращения, именно вокруг этой основы крутится балка. В зависимости от расстановки всех элемента существует понятие о 3 типах использования правила рычага. «Плечо» – это зачастую доска, которая расположена непосредственно на основании, при этом важно наличие воздействующей силы с обеих сторон. Рычаг нужен для преобразования силы, направленной на перемещение или поднятие, это необходимо чтобы облегчить рабочий процесс.

Факты из прошлого

Ответить точно на вопрос, когда стали использовать правило рычага не представляется возможным, известно лишь то, что еще в Египте и Месопотамии этот прием был распространен. Они применяли конструкции такого плана для подъема сосудов с жидкостью из реки или колодцев. Письменным доказательством был труд Плутарха «Параллельные жизни», в котором, по словам очевидцев, Архимед с помощью правила рычага смог подвесить в воздух корабль с находящимися на борту людьми. Теоретически человечество с самого начала существования пользовалось этим приемом сами того не подозревая, ведь строение тела человека предполагает проявление подобной функции, а именно в предплечьях и плечах.

Момент силы и основное правило

Чтобы подробнее рассмотреть применение рычага, нужно разобраться в деталях, математически формула выглядит так: M = d*F. Здесь F выступает в роли воздействующей силы, а d будет плечом, которое равно длине от первой точки до основы. Чтобы определить момент М, нужно знать расположение оси, иначе делать выводы о правильной нагрузке нельзя. Рычаг классического образца с двумя плечами подвергается воздействию 2 сил:

1. Внешней.
2. Отрицательной.

В первом варианте это манипуляция, которая представляет усилие людей, а во втором значение относящееся к нагрузке на некий элемент. Правило равновесия рассчитается по формуле: R*dR — F*dF = 0, а перевод в правую часть вычисляется так: R*dR = F*dF.

Важные моменты процесса

Нужно точно понимать что, используя, правило рычага на практике, сохранится энергия системы, без определенной работы груз доставить на высоту не получится. Для совершения манипуляций могут потребоваться большие или малые усилия, все будет зависеть от длины конца балки, начинающейся от оси. Для максимальной продуктивности нужно перетащить плечо в вертикальном положении и выставить соответствующую величину. Эту разницу называют выигрышем и проигрышем рычага.

Общепринятые виды

Существует 3 типа манипуляций, которые классифицируются по соотношению сил и оси, выглядит все так:

1. Опора располагается с учетом длины плеч, этот принцип можно увидеть в ножницах или весах.
2. Опора расположена ровно между двумя силами, в быту такое явление можно заметить в орехоколе с ручками.
3. Опора расположена максимально близко к силе, используя этот вид приема, можно рассчитывать только на дальность пути, ярким примером будет удочка и лопата.

Прежде чем взяться за исполнение определенной работы, стоит продумать, какой вариант будет выгоднее всего, в противном случае все усилия, потраченные на применение правила рычага будут напрасными.

Решение задачи

Ручная тачка, оборудованная одним колесом, также относится к ряду изделий, где используется рассматриваемый прием. Нужно правильно рассчитать груз, который можно положить на нее. Поскольку центр массы расположен на 1/3 длины, а вертикальные усилия человека 200 Н, вычисление происходит так: F*l = R*1/3*l, F = m*g/3, m = 3*F/g = 3*200/9,81 ≈ 61 кг. Получается, что можно выиграть в силе 3 раза, ведь показатель 200 Н равняется телу с массой 20,4 кг.