Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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:
Kladka jako jednoduchý stroj.
Tematický celek:
Jednoduché stroje.
Úkol: 1. Kladka jako jednoduchý stroj. 2. Navrhněte konstrukci robota s pevnou kladkou. 3. Určete, jakou silou působil při zvedání tělesa. Spočítejte, jakou práci vykonal při zvedání tělesa. Spočítejte, jak se změnila potenciální energie tělesa. 4. Analyzujte výhody a nevýhody pevné kladky.
Robotické vnímání světa I. /17
1
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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. Opakování – jednoduché stroje Mezi jednoduché stroje patří:
Páka Kladka Nakloněná rovina Kolo na hřídeli Klín Šroub
Jednoduché stroje ulehčují lidem práci, s jejich pomocí lze působit menší silou než bez nich. Nevýhoda je, že menší silou musíme pak působit po větší dráze, takže celková mechanická práce je v konečném důsledku vlivem tření vyšší.
Kladka
kolo volně otočné kolem osy, s drážkou pro vedení lana může být upevněné na nosné konstrukci (pevná kladka) nebo zavěšená na laně (volná kladka) zvedáme-li těleso rovnoměrným pohybem, platí, že síla, kterou působíme je rovna tíhové síle působící na těleso:
F FG
vykonaná práce:
vykonaná práce je stejně velká, jako bychom zvedali těleso do stejné výšky bez použití kladky (pokud neuvažujeme tření při otáčení kladky) účinnost kladky je v důsledku tření vždy menší než 1 (η < 1)
Robotické vnímání světa I. /17
W Fs mgs
2
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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
Pevná kladka:
Volná kladka:
Robotické vnímání světa I. /17
3
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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 a) Zkonstruujeme jeřáb s pevnou kladkou pro ověření výše uvedených vztahů:
Robotické vnímání světa I. /17
4
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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
b) Detailní pohled na pevnou kladku:
c) Detailní pohled na šasi motoru:
Robotické vnímání světa I. /17
5
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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 vykonaná práce
v našem případě byla naměřena síla F = 0,46 N bylo ověřeno, že oba siloměry ukazují stejnou sílu bylo ověřeno, že siloměr mezi kladkou a motorem navijáku ukazuje stejnou sílu i při tahu pod jiným úhlem vzhledem ke svislé rovině kladka pokusně zvedla těleso o 4,5 cm vykonaná práce W = Fs W= 0,46.0,045 J W = 0,02 J
o stejnou hodnotu vzrostla potenciální energie tělesa Ep ΔEp = W = 0,02 J
Robotické vnímání světa I. /17
6
Název materiálu: Kladka jako jednoduchý stroj. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa I. /17 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 Pevná kladka nám, jako žádný jednoduchý stroj, nezmenší celkovou mechanickou práci, ani nám neumožní působit menší silou při zvedání břemena. Její hlavní výhoda spočívá v tom, že člověk může při zvedání působit kromě síly paží i tíhou svého těla; při konstrukci jeřábů a podobných strojů je naopak konstrukčně výhodné, že motor s navijákem může být v menší výšce než zvedané břemeno.
Robotické vnímání světa I. /17
7