Jednoduché strojeJednoduché stroje

Autor: Mgr. Marcela VonderčíkováAutor: Mgr. Marcela VonderčíkováFyzika 7. - 9. ročníkFyzika 7. - 9. ročníkJubilejní Masarykova základní škola a Jubilejní Masarykova základní škola a mateřská škola Sedlištěmateřská škola Sedliště

Jednoduché strojeJednoduché stroje

jsou zařízení, která přenášejí sílu a mechanický pohyb jsou zařízení, která přenášejí sílu a mechanický pohyb z jednoho tělesa na druhé těleso. Přitom umožňují měnit z jednoho tělesa na druhé těleso. Přitom umožňují měnit směr síly, přenášet její působiště a znásobovat velikost této směr síly, přenášet její působiště a znásobovat velikost této síly. síly.

Malými silamiMalými silami dosahujeme pomocí jednoduchých strojů dosahujeme pomocí jednoduchých strojů velkých účinkůvelkých účinků. Přitom však účinek malé síly musíme . Přitom však účinek malé síly musíme nahradit působením po větší dráze, takže práce, kterou nahradit působením po větší dráze, takže práce, kterou vykonáme s použitím jednoduchého stroje, je stejná jako bez vykonáme s použitím jednoduchého stroje, je stejná jako bez něho. Stroj vykoná jen takovou práci, kterou mu dodáme. něho. Stroj vykoná jen takovou práci, kterou mu dodáme. Usnadňují tím práci. Působíme menší silou, s menší Usnadňují tím práci. Působíme menší silou, s menší námahou. námahou.

Zmenšují fyzickou námahu, protože působíme na dané Zmenšují fyzickou námahu, protože působíme na dané těleso menší silou. Ve stejném poměru, v jakém se zmenší těleso menší silou. Ve stejném poměru, v jakém se zmenší velikost síly, se zvětší dráha, na které budeme muset silou velikost síly, se zvětší dráha, na které budeme muset silou působit. působit.

Tělesu, na které pomocí jednoduchého stroje Tělesu, na které pomocí jednoduchého stroje působíme silou, říkáme působíme silou, říkáme břemenobřemeno. .

Jednoduché stroje dělíme na stroje založené na: Jednoduché stroje dělíme na stroje založené na:

11. . rovnováze momentů silrovnováze momentů sil - tělesa otáčivá kolem - tělesa otáčivá kolem pevné osy: pevné osy: páka, kladka, kolo na hřídeli páka, kladka, kolo na hřídeli

2. 2. rovnováze silrovnováze sil - - nakloněná rovina, klín a šroubnakloněná rovina, klín a šroub Pro jednodušší výpočty předpokládáme, že Pro jednodušší výpočty předpokládáme, že

pracují bez tření a současně nebudeme pracují bez tření a současně nebudeme uvažovat jejich hmotnost. uvažovat jejich hmotnost.

Páka jednozvratnáPáka jednozvratnáPáka je tyč otočná kolem pevné osy. Páka je tyč otočná kolem pevné osy.

Jednozvratná páka je taková, kdy břemeno i  Jednozvratná páka je taková, kdy břemeno i  síla působí na stejné straně od osy otáčení. Pro síla působí na stejné straně od osy otáčení. Pro velikost výsledného momentu sil působících na velikost výsledného momentu sil působících na páce platí: páce platí:

M= MM= M1 – MM2 = F1|AO| – F2 |BO| = F |AB|

Jednozvratná páka v praxi:Jednozvratná páka v praxi: stavební kolečko, stavební kolečko, otvíráky na láhve louskáček na ořechy, lis na otvíráky na láhve louskáček na ořechy, lis na

česnek... česnek...

Už Archimédes pochopil vlastnosti páky.Už Archimédes pochopil vlastnosti páky.

Prohlásil: Prohlásil: „Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí.“„Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí.“

Páka dvojzvratnáPáka dvojzvratná

Dvojzvratná páka je páka, na níž břemeno a  Dvojzvratná páka je páka, na níž břemeno a  síla působí na opačných stranách od osy síla působí na opačných stranách od osy otáčení. Pro velikost výsledného momentu sil otáčení. Pro velikost výsledného momentu sil působících na dvojzvratné páce platí: působících na dvojzvratné páce platí:

M= MM= M1 + MM2 = F1|AO| + F2 |BO| = F |AB|

Na principu dvojzvratné páky pracují Na principu dvojzvratné páky pracují kleště, nůžky, houpačka, zvedání kamene kleště, nůžky, houpačka, zvedání kamene

tyčí ... tyčí ...

Pevná kladkaPevná kladka Pevná kladka je v podstatě spojitě pracující Pevná kladka je v podstatě spojitě pracující

rovnoramenná dvojzvratná páka, která mění rovnoramenná dvojzvratná páka, která mění pouze směr síly. Velikost síly zůstává pouze směr síly. Velikost síly zůstává nezměněná. nezměněná. Je to výhodné např. při zvedání břemene do výšky. Je jednodušší a fyzicky lehčí táhnout velkou zátěž dolů, než jí zvedat nahoru. Můžeme si totiž pomoct i svojí vlastní tíhou.

VolnáVolná kladkakladka Volná kladka pracuje jako jednozvratná páka, Volná kladka pracuje jako jednozvratná páka,

jejíž ramena mají velikost jejíž ramena mají velikost rr a a 2r2r

Volná kladka tedy umožňuje zvedat tělesa Volná kladka tedy umožňuje zvedat tělesa poloviční silou, než je tíha tělesa na ní poloviční silou, než je tíha tělesa na ní zavěšeného. Z momentové věty vyplývá:zavěšeného. Z momentové věty vyplývá:

MM11 = M = M22

FF11 . 2r = F . 2r = F22 . r . r

FF11 = F = F2 2 : 2: 2

KladkostrojKladkostroj Spojením volné a pevné kladky (několika Spojením volné a pevné kladky (několika

volných a několika pevných kladek) vzniká volných a několika pevných kladek) vzniká kladkostrojkladkostroj, který výrazně mění velikost , který výrazně mění velikost potřebné síly na zvednutí břemene.potřebné síly na zvednutí břemene.

Kolo na hřídeliKolo na hřídeli Jde opět o spojitě pracující dvojzvratnou páku, Jde opět o spojitě pracující dvojzvratnou páku,

jejíž ramena tvoří poloměr hřídele a poloměr jejíž ramena tvoří poloměr hřídele a poloměr kola.kola.

Kolo na hřídeli v praxi: rumpál (dříve používaný Kolo na hřídeli v praxi: rumpál (dříve používaný u studní, u kterého je kolo nahrazeno klikou), u studní, u kterého je kolo nahrazeno klikou), převody na jízdním kole, naviják na rybářských převody na jízdním kole, naviják na rybářských prutech… prutech…

Nakloněná rovinaNakloněná rovina

Na těleso nacházející se na nakloněné Na těleso nacházející se na nakloněné rovině působí tíha G, kterou je možné rovině působí tíha G, kterou je možné rozložit do dvou navzájem kolmých směrů: rozložit do dvou navzájem kolmých směrů: na normálovou sílu Fna normálovou sílu Fn n - síla kolmá - síla kolmá k nakloněné rovině a pohybovou sílu Fk nakloněné rovině a pohybovou sílu Fpp - - síla rovnoběžná s nakloněnou rovinou, síla rovnoběžná s nakloněnou rovinou, která způsobuje pohyb tělesa dolů po která způsobuje pohyb tělesa dolů po nakloněné rovině.nakloněné rovině.

ŠroubŠroub

Šroub lze chápat jako nakloněnou rovinu Šroub lze chápat jako nakloněnou rovinu navinutou na válec.navinutou na válec.

Dobrou představu získáme vystřižením Dobrou představu získáme vystřižením pravoúhlého trojúhelníka a jeho navinutím na pravoúhlého trojúhelníka a jeho navinutím na válec (PET láhev, tužku …). Přepona válec (PET láhev, tužku …). Přepona trojúhelníka vytvoří na válcové ploše křivku trojúhelníka vytvoří na válcové ploše křivku zvanou šroubovice. Podél ní je vyřezán na zvanou šroubovice. Podél ní je vyřezán na skutečném šroubu závit. skutečném šroubu závit.

Použité zdroje:Použité zdroje:

http://fyzika.jreichl.comhttp://fyzika.jreichl.com