Благодаря простым механизмам было сформулировано «золотое правило» механики. Оказалось, что все перемещения в простых механизмах имеют определенную связь с силами, которые развивает машина. Что же называют «золотым правилом механики»?
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: ${F1over F2}={l2over l1}$
А вот как сформулировал постулаты о рычаге сам Архимед:
1. Равные веса, находящиеся на равных расстояниях (от точки опоры), находятся в равновесии, а равные веса, находящиеся на неравных расстояниях, не находятся в равновесии, но перевес происходит в сторону того веса, который находится на большем расстоянии.
2. Если два веса, находясь на определенном расстоянии, уравновешивают друг друга и если к одному из этих весов что-нибудь прибавить, то веса уже не будут уравновешивать друг друга, но наклонятся к тому весу, который увеличили.
3. Если подобным же образом отнять что-либо от одного из весов, то весы не останутся в равновесии, но отклонятся к тому, от которого не отнимали.
Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелки, равен моменту силы, вращающему его против часовой стрелки.
Блок представляет собой колесо с желобом, которое укреплено в обойме.
Неподвижным блоком называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечный рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса. Такой блок не дает выигрыша в силе, но позволяет менять направление действия силы.
У подвижного блока ось опускается и поднимается вместе с грузом, он позволяет получать выигрыш в силе.
«Золотое правило механики»
Перемещения, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны приложенным силам – это и есть «золотое правило» механики, которое можно выразить следующей формулой:
$ {S1over S2}= {F2over F1}$
Пользуясь правилом пропорции, получаем из последнего выражения равенство работ, совершенных плечами рычага:
$A1=S1*F1=A2=S2*F2$
Золотое правило механики гласит: не один механизм не дает выигрыша в работе. Во сколько раз мы выигрываем в силе во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.
Что мы узнали?
Простые механизмы известны со времен Архимеда. В данной статье даны определения таких механизмов, как рычаг и блок. Используя простые механизмы, выигрываем в одном, например в силе, зато проигрываем в другом – в расстоянии.
