Простые машины

Простые машины служат для того, чтобы изменять величину или направление приложенных сил при неизменной затрате работы. Эти ма­шины не могут изменить величину работы. Если уменьшается при­ложенная сила, то должно увеличиться перемещение. В силу всту­пает «золотое правило механики»: то, что удается выиграть в силе, приходится проигрывать в пе­ремещении.

Рычагом называется твердое тело, вращающееся вокруг некоторой оси. У одноплечного рычага ось расположена на одном из концов и силы, действующие на него, антипараллельны. У двуплечного рычага ось расположена между точками прило­жения сил и силы параллельны (рис.4.4).

Если F ₁ - сила, уравновешивающая нагрузку, F ₂ - нагрузка, l ₁ - плечо силы, равное расстоянию по перпендикуляру от точки опоры до линии действия силы F ₁, l ₂ - плечо нагрузки, равное расстоянию по перпендикуляру от точки опоры до линии действия нагрузки F ₂, то, согласно правилу рычага,

F ₁ l ₁ = F ₂ l ₂ . (4.4)

Неподвижный блок действует аналогично равноплечному рычагу (рис.4.5). Моменты сил, действующие с обеих сторон блока, одинаковы, со­ответственно одинаковы и силы, создающие эти мо­менты. У неподвижного блока сила равна нагрузке

F ₁ = F ₂,

то есть неподвижный блок изменяет только направление действия силы.

Подвижный блок действует аналогично одноплечному рычагу. Относительно центра вращения О действуют моменты сил, которые при равновесии должны быть равны:

F ₁ 2 r = F ₂ r.

Отсюда

F ₁ = F ₂ / 2,

то есть сила равна половине нагрузки. Подвижный блок изменяет только величину силы.