Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
Název:
Archimédův kladkostroj.
Tematický celek:
Jednoduché stroje.
Úkol: 1. Archimédův kladkostroj – charakteristika stroje. 2. Navrhněte konstrukci robota – zvedáku s Archimédovým kladkostrojem. 3. Určete sílu potřebnou pro zvednutí břemene. Určete práci vykonanou zvedákem s Archimédovým kladkostrojem. 4. Porovnejte s pevnou kladkou a kladkostrojem, popište výhody a nevýhody jednotlivých řešení.
Robotické vnímání světa I. /19
1
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
1. Archimédův kladkostroj
zvláštní případ kladkostroje, kdy je pohyblivý konec lana nad volnou kladkou zavěšený na třmen další volné kladky. pro velikost síly potřebné ke zvednutí břemena platí:
F kde:
mg 2n
m ...
hmotnost břemena
n ...
počet volných kladek
opět musíme počítat s tím, že skutečná nutná síla bude větší o ztráty způsobené třením účinnost Archimédova kladkostroje je vždy menší než 1 (η < 1)
Robotické vnímání světa I. /19
2
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
Archimédův kladkostroj:
Popis: 1) Pevná kladka 2) První volná kladka 3) Druhá volná kladka 4) Uchycení první volné kladky 5) Uchycení druhé volné kladky
Robotické vnímání světa I. /19
3
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
2. Konstrukce robota s Archimédovou kladkou Celkový pohled na robota – jeřáb:
Robotické vnímání světa I. /19
4
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
Detail kladkostroje:
Robotické vnímání světa I. /19
5
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
Detail šasi motoru s navijákem:
:
Robotické vnímání světa I. /19
6
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
3. Síla a práce při zvedání tělesa hmotnost tělesa
m = 102 g = 0,102 kg
počet volných kladek:
n=2
působící síla
F
mg 2n
F
0,102.10 N 22
F = 0,25 N
Ve skutečnosti působíme silou 0,32 N; rozdíl je způsobený třením v osách kladek a mezi lanem a kladkami.
Práce W:
kladka pokusně zvedla těleso o 6,5 cm vykonaná práce W = Fs W= 0,32.0,065 J W = 0,021 J
o stejnou hodnotu vzrostla potenciální energie tělesa Ep ΔEp = W = 0,021 J
Robotické vnímání světa I. /19
7
Název materiálu: Archimédův kladkostroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /19 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR
4. Závěr Archimédův kladkostroj má větší účinnost než klasický – čtyřnásobného snížení potřebné síly (teoretické) u běžného kladkostroje dosáhneme při použití čtyř kladek (dva páry), u Archimédova kladkostroje při použití tří kladek (dvě volné + jedna pevná). Tím pádem nám také poklesne skutečná potřebná síla – u Archimédova kladkostroje dochází k menšímu tření.
Robotické vnímání světa I. /19
8
