Fysikmaterial (7:e klass) på ämnet: Rapport på ämnet spakar. Forskningsuppsats om fysik om spak

Skola s. Tredje avgörande

Rapportera

disciplin: "Fysik"

på ämnet:"»

Avslutad:

student_7__ klass

Tolokonnikov Vladimir

Kontrolleras av: Oleynikov Nikolay

Viktorovich

__________________________

Spakar i naturen, vardagen och tekniken

Spaken är en av de vanligaste och enklaste typerna av mekanismer i världen, som finns både i naturen och i den mänskliga skapade världen.

Människokroppen är som en spak

Till exempel består skelettet och muskuloskeletala systemet hos en person eller något djur av tiotals och hundratals spakar. Låt oss ta en titt på armbågsleden. Radien och humerus är sammankopplade med brosk, och biceps- och tricepsmusklerna är också fästa vid dem. Så vi får de enklaste spakmekanismerna.

Om du håller en 3 kg hantel i handen, hur mycket kraft utvecklar din muskel? Kopplingen mellan ben och muskel delas av ben i förhållandet 1 till 8, därför utvecklar muskeln en kraft på 24 kg! Det visar sig att vi är starkare än oss själva. Men hävstångssystemet i vårt skelett tillåter oss inte att fullt ut använda vår styrka.

Ett tydligt exempel på en mer framgångsrik tillämpning av fördelarna med hävstång i kroppens muskuloskeletala system är de omvända bakknäna hos många djur (alla typer av katter, hästar, etc.).

Deras ben är längre än våra, och den speciella strukturen på deras bakben gör att de kan använda kraften i sina muskler mycket mer effektivt. Ja, utan tvekan är deras muskler mycket starkare än våra, men deras vikt är en storleksordning större.

Den genomsnittliga hästen väger cirka 450 kg, och kan lätt hoppa till en höjd av cirka två meter. Du och jag, för att kunna utföra ett sådant hopp, behöver vara mästare i sport i höjdhoppning, även om vi väger 8-9 gånger mindre än en häst.

Eftersom vi kom ihåg höga hopp, låt oss överväga alternativen för att använda en spak som uppfanns av människan. Högt valvett mycket tydligt exempel.

Med hjälp av en spak som är cirka tre meter lång (staven för höga hopp är cirka fem meter lång, därför är spakens långa arm, som börjar vid stavens krök vid hoppögonblicket, cirka tre meter) och den korrekta applicering av kraft, svävar idrottaren till en svindlande höjd på upp till sex meter.

Spak i vardagen

Spakar är också vanliga i vardagen. Det skulle vara mycket svårare för dig att öppna en hårt skruvad vattenkran om den inte hade ett 3-5 cm handtag, vilket är en liten men väldigt effektiv spak.

Detsamma gäller en skiftnyckel som du använder för att lossa eller dra åt en bult eller mutter. Ju längre skiftnyckeln är, desto lättare blir det för dig att skruva loss den här muttern, eller vice versa, desto hårdare kan du dra åt den.

Vid arbete med särskilt stora och tunga bultar och muttrar, till exempel vid reparation av olika mekanismer, bilar, verktygsmaskiner, använd skiftnycklar med ett handtag upp till en meter.

Ett annat slående exempel på en spak i vardagen är den vanligaste dörren. Försök att öppna dörren genom att trycka den nära gångjärnen. Dörren kommer att ge efter väldigt hårt. Men ju längre kraftuttaget är placerat från dörrgångjärnen, desto lättare blir det för dig att öppna dörren.

Spakar i tekniken

Naturligtvis är spakar också överallt inom tekniken.Det mest uppenbara exemplet växelspak i en bil. Spakens korta arm är den del som du ser i kabinen.

Spakens långa arm är gömd under bilens botten och är ungefär dubbelt så lång som den korta. När du flyttar spaken från ett läge till ett annat växlar en lång arm i växellådan motsvarande mekanismer.

Här kan du också mycket tydligt se hur längden på hävarmen, räckvidden för dess slaglängd och kraften som krävs för att förskjuta den relaterar till varandra.

Till exempel, i sportbilar, för att växla snabbare, är spaken vanligtvis kort installerad och dess räckvidd är också kort.

Men i det här fallet måste föraren anstränga sig mer för att växla. Tvärtom, i tunga fordon, där själva mekanismerna är tyngre, görs spaken längre, och dess räckvidd är också längre än i en personbil.

Därmed kan vi vara övertygade om att hävstångsmekanismen är mycket utbredd både i naturen och i vår vardag, och i olika mekanismer.

Spakar i naturen, tekniken och vardagen.

Ge mig ett stöd så vänder jag jorden!

Arkimedes.

Lektionens mål.

Pedagogisk.

1. Utveckla förmågan att tillämpa förvärvad kunskap för att förklara enkla mekanismers handlingar.

2. Fördjupa kunskapen om användning av spakar inom teknik, vardag och natur

3. Introducera begreppet block och dess typer.

Utvecklandet.

1. Utveckling av kognitiva intressen, kommunikationsförmåga.

2. Utveckling av tekniskt tänkande.

3. Utveckling av färdigheter och förmågor för självständigt arbete.

Pedagogisk.

1. Ingjuta ansvar, disciplin och en samvetsgrann inställning till det utförda arbetet.

2. Ingjuta samarbetsförmåga och förmåga att arbeta i ett team.

Typ av aktivitet :combined (inlärning baserat på existerande)

Lär ut metoder : praktisk, visuell, forskning, sökning.

Tvärvetenskapliga kopplingar : matematik, biologi, teknik.

Utrustning: presentation, sax, trådklippare, tång. Instruktioner för praktiskt arbete.

Under lektionerna:

1. Org. ögonblick. (inledande kommentarer)

2 . Upprepning av det som tidigare lärts. (pussel)

3 . Att lära sig ett nytt ämne

Elev 1. Spakar i tekniken

Naturligtvis är spakar också överallt inom tekniken. Det mest uppenbara exemplet är växelspaken i en bil. Spakens korta arm är den del som du ser i kabinen.

Här kan du också mycket tydligt se hur längden på hävarmen, räckvidden för dess slaglängd och kraften som krävs för att förskjuta den relaterar till varandra.

Till exempel, i sportbilar, för att växla snabbare, är spaken vanligtvis kort installerad och dess räckvidd är också kort.

Därmed kan vi vara övertygade om att hävstångsmekanismen är mycket utbredd både i naturen och i vår vardag, och i olika mekanismer.

Skjut uppgift.

Elev 2 . Spak i vardagen.

Vid arbete med särskilt stora och tunga bultar och muttrar, till exempel vid reparation av olika mekanismer, bilar, verktygsmaskiner, använd skiftnycklar med ett handtag upp till en meter.

Elev 3 . Människokroppen är som en spak

Eftersom vi kom ihåg höga hopp, låt oss överväga alternativen för att använda en spak som uppfanns av människan. Stånghöjdhoppning är ett mycket tydligt exempel.

Elev 4 . Växter. Många spakar kan identifieras i kroppen av insekter, fåglar och i strukturen av växter. Till exempel är ståndarna på en salviablomma som spakar. Två armar sträcker sig från ståndaraxeln: långa och korta. I slutet av den långa armen, böjd som en rocker, hänger en pollensäck, och den korta armen är tillplattad. Det stänger ingången till blommans djup, där nektaren finns. En humla som försöker nå nektarn rör alltid vid den korta axeln. Samtidigt sänks den långa armen och överöser humlans rygg med pollen. Och humlan flyger vidare, rör vid stigmatiseringen av den nya blomman och pollinerar den.

Elev 5. Slutsats . Redan före vår tideräkning började man använda spakar i konstruktionen, till exempel när man byggde pyramiderna i Egypten. Hävstång låter dig få en vinst i makt, men ges en sådan vinst "gratis"? När man använder en spak färdas den längre änden en längre sträcka. Alltså, efter att ha ökat i styrka, vinner vi i avstånd. Det betyder att när vi lyfter en stor last med liten kraft tvingas vi göra en större rörelse.

4. Fysisk paus. Pussel.

Praktiskt arbete .

Syfte: att analysera information om användningen av spakar i vardagen.

Gruppuppgift1.

Bestäm tryckkraften för saxen på ett pappersark med hjälp av en sax och en dynamometer. Instruktioner för att slutföra uppgiften bifogas.

Fyll i tabellen.

Tillagd kraft

F1,H

Axel l1, cm

Axel

l2, cm

Saxtryckkraft

F2, N

Balansregel

F1 = l2

F2 l1

kraftmoment

M1 = M2

Vinst i kraft:

Slutsats:

INSTRUKTIONER.

1. Ta en sax.

2. Använd en linjal och mät avståndet l1, cm från mitten av saxen (spiken) till mitten av saxringarna. Skriv resultatet i tabellen.

3. Ta ett pappersark, skär ett klipp och mät avståndet från mitten av saxen (spiken) till pappersarket med hjälp av en linjal (se bild). Skriv resultatet l2, cm i tabellen.

4. Ta en dynamometer. För saxen med ett pappersark i arbetsläge (se figur), haka fast dynamometerns krok i saxringen och dra tills saxen klipper av pappersarket. Och i detta ögonblick, registrera dynamometeravläsningarna, F1 Skriv in data i tabellen.

5. Använd formeln för hävstångens jämviktsregel och beräkna tryckkraften för saxen F2 på ett pappersark.

6. Kontrollera om regeln för spakbalans och momentregeln följs. Ange resultaten i tabellen.

Praktiskt arbete.

Mål: analysera information om användningen av spakar i naturen

Gruppuppgift2.

Beräkna muskelstyrkan i din arm när du lyfter en last och dess

fixering. Instruktioner för att slutföra uppgiften bifogas .

Fyll i tabellen.

Lasttryckkraft

F2, N

Axel l2 , centimeter

Axel

l1 , centimeter

Armmuskelstyrka

F 1, N

Balansregel

F 1 = l 2

F2 l1

kraftmoment

M1 = M2

Vinst i kraft:

Slutsats:

INSTRUKTIONER.

1. Ta en uppsättning vikter i handen.

2. Använd en linjal och mät avståndet l2, cm från armens (armbåge) rotationsaxel till platsen där lasten är fixerad. Skriv resultatet i tabellen.

3. Beräkna tryckkraften för lasten F2, med vetskap om att det finns 3 vikter i uppsättningen, och tryckkraften för en last är 1 N. Skriv data i tabellen.

4. Mät med hjälp av en linjal avståndet l1, cm från armens (armbågens) rotationsaxel till armmuskeln, se figur. Skriv resultatet i tabellen.

5. Använd formeln för hävstångsjämviktsregeln och beräkna styrkan på armmusklerna F1 när du lyfter lasten.

6. Kontrollera om regeln om spakjämvikt och momentregeln följs. Skriv in resultaten i tabellen.

7. Bestäm styrkan.

8. Dra en slutsats med hjälp av data från punkterna 6 och 7.

5. Reflektion. Rita en smiley i marginalen, le om du gillade lektionen, allvarligt om något är oklart och ledsen om du inte gillade lektionen.

6. Lektionssammanfattning: betygsättning.

7. Läxor.

På frågan: Spakar inom teknik, vardag och natur Ge några exempel. ges av författaren MASHENKA det bästa svaret är

mekanismer som:
lutande plan,
med hjälp av block
en kil eller en skruv används också.

Exempel:

I vardagen: sax, trådklippare.
I naturen: i människan själv.

Svar från gästfrihet[nybörjare]
Jag vet inte

Svar från Oriy Korop[nybörjare]
Spakar i teknik, vardag och natur.
LEVER, den enklaste mekanismen som tillåter en mindre kraft att balansera en större;
är en stel kropp som roterar runt ett fast stöd.
Spaken används för att få mer kraft på den korta armen med hjälp av
mindre kraft på en lång arm (eller för att få mer rörelse på
lång arm med mindre rörelse på den korta armen). Efter att ha gjort axeln
Spaken är tillräckligt lång, teoretiskt sett kan vilken kraft som helst utvecklas.
I många fall i vardagen använder vi så enkelt
mekanismer som:
lutande plan,
med hjälp av block
en kil eller en skruv används också.
Verktyg som en hacka eller paddel användes för att minska kraften
som en person var tvungen att ansöka om. Stålgården som tillät förändring
axeln för att applicera kraft, vilket gjorde det bekvämare att använda vågen. Exempel
sammansatt spak som används i vardagen kan hittas i pincett
för naglar. Kranar, motorer, tänger, saxar och tusentals
andra mekanismer och verktyg använder spakar i sin design.
Exempel:
Inom teknik: piano, skrivmaskin.
I vardagen: sax, trådklippare.
I naturen: i människan själv.

Svar från Spola[aktiva]
till exempel, en gunga eller en kontrollspak, sax, våra händer är också spakar, och så är våra ben, eller snarare, hela vår kropp är som en spak hos fåglar eller däggdjur, eller artiodactyls, kattfamiljen, hundfamiljen, för alla

Svar från småskog[nybörjare]
Ett exempel på de enklaste spakarna är saxar, trådskärare, saxar för att skära metall, tång, en mejsel, en mejsel, en kofot, användning av en snickarhammare (har en kluven rygg) för att dra ut spikar.
Många maskiner har olika typer av spakar: handtaget på en symaskin, pedalerna eller handbromsen på en cykel, tangenterna på ett piano är alla exempel på spakar. Kranen, grävmaskinen, skottkärran, katapulten, brunnsporten och många andra enheter använder hävstångsregeln.
Vågen är också ett exempel på en spak.

Den 28 april är skolan värd för en vetenskaplig och praktisk konferens av NOU:n "Spektrum".

Lite historia
För länge sedan, redan 2005, organiserade jag och mina elever i skolan det vetenskapliga samfundet "Pythagorean", där vi var engagerade i olika aktiviteter från att analysera olympiadens problem till forskningsarbete. Varje år, lockade andra matematiker från skolan, höll de konferenser och tog sedan barnen till konferensen i Nalchik. Varje år tog våra killar priser på republikanska tävlingar. Allt var som det skulle, vi hade vår egen stadga, program, krav. I slutet av året sammanfattades resultaten och varje medlem i NOU tilldelades akademiska titlar:

"hedersakademiker" - vinnare och pristagare av internationella och ryska, republikanska ämnesolympiader, shower, tävlingar;
"akademiker" - vinnare av regionala och stadsämnesolympiader, tävlingar, shower;
"Master" - vinnare av skololympiader, shower, tävlingar;
"Bachelor" - vinnare av skololympiader, shower, tävlingar.

Det här är certifikatet killarna fick (ni vet, de var väldigt glada över det). Vi hade den här typen av spel.

Alla visste om vårt samhälle då. De surrade. På en konferens i Nalchik berättade de en gång för oss att de inte kunde ge oss priser varje gång och inte skicka in en massa arbete till tävlingen. Vilket också spelade roll. När en medlem av juryn för en republikansk tävling, inför barn, säger: "Ditt arbete är det bästa, men vi kan inte ge mer än en plats" ...
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
Förresten, alla killar som studerade i det vetenskapliga samfundet gick sedan lätt in på de bästa tekniska universiteten i Moskva och St. Petersburg och har nu framgångsrikt tagit examen från universiteten. Och en flicka var kvar på universitetet i St. Petersburg (jag kan inte exakt nämna namnen på universiteten just nu). Jag är stolt över mina killar.

Men allt tar slut. Och vårt NOU också. Ingen betalade mig något för detta arbete, och så fort de började betala för det, "du behöver en sådan ko själv", visade det sig att vår skola inte behövde "Pythagorean", de skapade ett nytt samhälle "Spectrum", där allt utförs "ovarsamt", jag vill inte ens prata om det.

Efter en obehaglig incident slutade jag delta i skolkonferenser med barnen.

Och i år bestämde jag mig för att gå på skolkonferensen med mina cirkelmedlemmar. Vi startade projektet i onsdags. Vi får se vad som händer.

Vid nästa lektion påbörjade cirkeln forskningsprojektet "Spak. Typer av spakar. Spakar i mänskligt liv."
Forskningsarbetets syfte och mål:

Studera strukturen och funktionsprincipen för spaken;
Montera spakmekanismen med Lego Physics and Technology;
Undersök egenskaperna hos en spak. Ta reda på balansläget för spaken;
Att ifrågasätta klasskamrater;
Utforska användningen av hävstång i hemmet, vardagen, tekniken, sporten och underhållningen;
Slutsatser.

Vi löste det med killarna:

Visste du?
Termen "hävstång" kommer från det franska ordet levier, som betyder "höja"
Sedan urminnes tider, för att underlätta hans arbete, har människor använt olika mekanismer som kan förvandla mänsklig styrka till mycket större styrka. Till och med för tre tusen år sedan, under byggandet av pyramiderna i det antika Egypten, flyttades och lyftes tunga stenplattor med enkla mekanismer.
En spak är en styv stång eller ett fast föremål som tjänar till att överföra kraft. Med spaken kan du ändra den applicerade kraften (ansträngningen), rörelseriktningen och avståndet. Varje spak innehåller nödvändigtvis en kraft, ett stöd (eller rotationsaxel) och en last (last). Beroende på deras relativa läge särskiljs spakar av det första, andra och tredje slaget.
I den här lektionen tog vi isär enheten och principen för spakens funktion. Med Lego satte vi ihop tre typer av "Lever"-mekanismer. Vi försökte bedriva primär forskning. Vi lärde oss att varje spak har ett stödpunkt, en punkt för applicering av kraft och en punkt för applicering av belastning (dvs. belastning)
Typer av spakar
I spakar av det första slaget stödpunkten är belägen mellan anbringningspunkterna för kraft och belastning.
De vanligaste exemplen på den första typen av spak är en såg, en kofot, tång och sax.

I andra klass spakar stödpunkten och kraftappliceringspunkten är i motsatta ändar, och belastningsappliceringspunkten är placerad mellan dem. De vanligaste exemplen på en spak av den andra typen är nötknäppare, en skottkärra och en nyckel för att öppna flaskor.

I tredje klass spakar stödpunkten och belastningsappliceringspunkten är i motsatta ändar, och kraftappliceringspunkten är mellan dem. De mest kända exemplen på den tredje typen av spakar är pincett och istång.

JavaScript är inaktiverat i din webbläsare

Vi kommer att fortsätta vår forskning vid nästa lektion.

PS. Det finns många fantastiska fysiker på denna sida, jag skulle gärna få råd och rekommendationer från dig om vårt projekt. Jag kommer inte tacka nej till hjälp!!!

Bild 2

I djurskelettet är alla ben som har en viss rörelsefrihet spakar: benen i benen och armarna, skallen, underkäken SPEKTAR I LEVANDE NATUR

Bild 3

Hos kattföreträdare är spakar alla rörliga ben

Bild 4

Spakarna på många fiskar är ryggfenan.

Bild 5

Spakar hos leddjur - de flesta segmenten av deras exoskelett

Bild 6

Spakar i musslor - skalventiler

Bild 7

Skelettkopplingar är främst designade för att få fart samtidigt som de tappar styrka. Hastighetsökningen är särskilt stor för insekter.

Bild 8

Länkar finns i vissa färger. Till exempel: salvia ståndare.

Bild 9

SPAKAR I Wedge and Screw-tekniken - en typ av lutande plan The Wedge är designad för att klyva hållbara föremål, såsom stockar. Den drivs också in i sprickorna mellan delarna för att skapa en större tryckkraft av en del på en annan och därigenom öka den statiska friktionskraften mellan dem, vilket säkerställer deras tillförlitliga vidhäftning. Med de enorma krafter som appliceras på kilen måste den vara mycket stark, gjord av det hårdaste materialet. De "genomträngande verktygen" för många djur och växter - klor, horn, tänder och ryggar - är formade som en kil (ett modifierat lutande plan); Den spetsiga formen på huvudet på snabbrörliga fiskar liknar också kilen. Många av dessa kilar har mycket släta hårda ytor, vilket ger dem stor skärpa.

Bild 10

Skruven uppfanns av Arkimedes. Dess skruv var designad för att höja vattnet från en viss nivå till en högre. Låt oss betrakta skruven som en anordning för att få en betydande styrka. Låt oss föreställa oss att ett lutande plan med höjden h och längden l rullas in i ett rör. Genom att vrida på muttern på bulten lyfter du upp den i ett lutande plan. Du drar nytta av kraften F1 / F2 = h / l, där h är höjden på det lutande planet, eller skruvens stigning, l är längden på det lutande planet eller omkretsen l = π D. Vid skruvning av en skruv in i en träskiva eller dra åt en bult (fastsättning av delar med en bult eller mutter) måste du övervinna materialets friktionskrafter och elastiska krafter så stora att det är svårt och ibland till och med omöjligt att göra med fingrarna. I det här fallet räcker styrkan som erhålls med en skruv inte, och du måste också använda spakar: skruvmejslar, skiftnycklar. Skruven används som en anordning för att få styrka. Mätinstrument använder egenskaperna hos en skruv - förlust i avstånd. Skruven används också för sitt "direkta syfte", som dess uppfinnare en gång föreslog: att flytta spannmål genom ett rör eller kött i en köttkvarn. Mer exakt monterade skruvar flyttar fräsen i svarven.