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3-4簡單機械 (一、槓桿 (問題 (1、阿基米德 (理論上可行:施力臂>>>抗力臂, 實際上不可行:地球質量6*10的24次方,…
3-4簡單機械
一、槓桿
凡可繞一固定轉軸(支點)轉動的硬棒,均可視為槓桿
槓桿原理
順時針力矩=逆時針力矩
施力臂
施力=抗力臂
抗力
功能原理:W=F*S=delta E
機械不能省功(delta E相同)
if 施力臂S大,則省力F小-->費時、省力
if 施力臂小S小,則費力F大-->省時、費力
if施力臂=抗力臂,則是為了方便使用
第一類槓桿
支點在中間
省力的
花木剪(樹枝的抗力太大,因此省力比較實在)
費力的
長刃剪刀(縫紉用,省時因為一刀可以剪下很長)
使用方便的
一般剪刀
第二類槓桿
抗力點在中間
必省力費時
開瓶器
抗力很大的物品,則需要省力機械協助處理
第三類槓桿
施力點在中間
必費力省時
問題
1、阿基米德
理論上可行:施力臂>>>抗力臂
實際上不可行:地球質量6*10的24次方,若一個人可施力100公斤,則力臂的比…
「只要給我一個站立的地方和支撐點,還有一根夠長的木棒,我就能移動地球。」
2、剪刀
理髮用的短柄長刃
剪髮時間短一點(省時),故用短柄剪刀(頭髮抗力不會太大,不會太費力)
花木剪
花木堅硬,需要省力的工具,故使用長柄剪刀
六、螺旋
斜面的變形,將斜面環繞在圓柱上,即為螺旋
定義:表面具有凹凸不平呈螺旋線條紋的圓柱體,稱為螺旋
名詞
螺紋:螺旋上突出的紋路
螺距:相鄰兩螺紋之間的垂直距離
螺旋轉一圈,將會上升或下降一個螺距
應用
阿基米德排水機
螺絲釘
功能原理
施力F繞一圈,作功F X 2兀L = 物體上升一個螺距(位能增加)Wh
概述
機械種類
基本元件:槓桿(筷子、釘書機、蹺蹺板)、輪軸(井水提水輪軸)、滑輪、齒輪、斜面(楔)、螺旋
使用機械的目的
注意!
不能省功
(機械只是傳遞功(能))
1、
省時
(但費力)~例如:爬較陡的山路
2、
省力
(但費時)~例如:爬緩坡的山路
3、方便操作(改變作用力
方向
)~提井水
功能觀點
作功的結果=能量的改變。我們對機械作功(輸入功),再由機械對外體作功(輸出功)
理想狀態:輸入功=輸出功
輸入10J --> 輸出10J
實際狀況:會有摩擦生熱or others...(會有損耗)
輸入10J-->輸出7J,損耗3J
五、斜面
可省力
功能原理
我輸入的功F X S=物體改變的能量W X h
F = h/L X W
斜面愈平(L愈大),則愈省力(費時)
生活應用
樓梯
蜿蜒的山路
刀子和斧頭的刃口
附螺紋的蓋子
螺旋
二、輪軸
槓桿的連續應用
輪半徑 x 輪上施力=軸半徑 x 軸上施力
在輪上施力:省力費時
施力一大圈後,物體才上升一小圈
例:喇叭鎖、方向盤(車子的方向盤、船的舵…)
在軸上施力:省時費力
施力一小圈後,物體上升一大圈
例:擀麵棍(揮汗如雨但比較快速)、打蛋器、
輪軸轉動
輪轉一圈、軸轉一圈
三、滑輪
圓周有凹槽,以供拉繩環繞的圓輪,稱為滑輪
動滑輪、定滑輪
槓桿的連續應用
定滑輪
施力臂=抗力臂,不省力也不費力
下拉繩子L,物體也上升L,不省時也不費時
為了使用方便:因為對人而言,往下拉比較簡單
升旗旗桿
動滑輪
施力臂=2抗力臂,因此省力1/2(但,不一定)
若要物體上升L,則施力端需上拉2L,故費時
滑輪組
定滑輪+動滑輪
四、齒輪
有輪齒的輪軸,將兩齒輪互相咬合或以鏈條連接,可以用來
傳動或改變轉動方向