Pascal Physics Lab

01 · ΜΟΧΛΟΣ

Μετακίνησε το υπομόχλιο

Το ίδιο φορτίο μπορεί να σηκωθεί με μικρότερη δύναμη, αν το χέρι σου δρα πιο μακριά από το υπομόχλιο.

35 N120 N

ΔΥΝΑΜΗ ΧΕΡΙΟΥ35.0 NΜΗΧΑΝΙΚΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ3.43×

35.0 N × 120 cm=120 N × 35 cm

Ο μοχλός εξισορροπεί ροπές.

Δύναμη × απόσταση από το υπομόχλιο. Όσο μεγαλώνει ο βραχίονας του χεριού, τόσο μικρότερη δύναμη χρειάζεται. Το χέρι όμως διανύει μεγαλύτερη απόσταση.

02 · ΤΡΟΧΑΛΙΕΣ

Μοίρασε το βάρος σε περισσότερα τμήματα σχοινιού

Άλλαξε πόσα τμήματα σχοινιού στηρίζουν το κινούμενο φορτίο και τράβηξε. Κάθε επιπλέον στήριξη μοιράζεται το φορτίο.

180 N

τράβηξε 1.2 m

ΙΔΑΝΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ90.0 NΣΧΟΙΝΙ ΠΟΥ ΤΡΑΒΑΣ1.2 m

Το φορτίο στηρίζεται από 2 τμήματα σχοινιού.

Στο ιδανικό μοντέλο κάθε τμήμα έχει την ίδια τάση. Η απαιτούμενη δύναμη είναι περίπου φορτίο ÷ αριθμός στηρίξεων. Για να ανέβει το φορτίο λίγο, τραβάς περισσότερο σχοινί.

03 · ΓΡΑΝΑΖΙΑ

Τα δόντια μεταφέρουν την περιστροφή

Άλλαξε τα δόντια των δύο γραναζιών και γύρισε το πρώτο. Δες πόσες στροφές κάνει το δεύτερο και προς ποια κατεύθυνση.

12δόντια

36δόντια

ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ3.00 : 1ΣΤΡΟΦΕΣ ΕΞΟΔΟΥ0.33/s

Πιο αργά, με μεγαλύτερη διαθέσιμη ροπή.

Δύο γρανάζια που αγγίζονται περιστρέφονται αντίθετα. Το μεγαλύτερο γρανάζι κάνει λιγότερες στροφές, αλλά μπορεί να ασκήσει μεγαλύτερη ροπή, αν αγνοήσουμε τις απώλειες.

04 · ΤΡΟΧΟΣ ΚΑΙ ΑΞΟΝΑΣ

Μεγαλύτερη ακτίνα, μεγαλύτερη ροπή

Άσκησε δύναμη στο χείλος του τροχού. Ο μικρότερος άξονας τυλίγει το σχοινί και σηκώνει το φορτίο.

25 N

125 N

ΡΟΠΗ ΣΤΟΝ ΤΡΟΧΟ10.0 N·mΙΔΑΝΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ125 N

Η λαβή της πόρτας και το τιμόνι χρησιμοποιούν την ίδια ιδέα.

Στην ίδια δύναμη, μεγαλύτερη απόσταση από τον άξονα σημαίνει μεγαλύτερη ροπή. Ο μεγάλος τροχός διανύει μεγαλύτερη απόσταση από το σχοινί που τυλίγεται στον μικρό άξονα.

05 · ΚΕΚΛΙΜΕΝΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

Ανέβασε το ίδιο ύψος με μικρότερη δύναμη

Μεγάλωσε τη ράμπα χωρίς να αλλάξεις το ύψος. Το κιβώτιο ακολουθεί μεγαλύτερο δρόμο, αλλά η απαιτούμενη δύναμη μικραίνει.

h = 1.2 m

L = 4.0 m

ΙΔΑΝΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ88.3 NΔΙΑΔΡΟΜΗ4.0 m

Η μεγαλύτερη διαδρομή μειώνει τη δύναμη — όχι το έργο.

Χωρίς τριβές, F = m·g·h/L. Όσο μεγαλώνει το L για το ίδιο h, τόσο μικραίνει η δύναμη. Το γινόμενο δύναμης × διαδρομής παραμένει ίσο με την αύξηση της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας.

06 · ΣΥΝΘΕΤΗ ΜΗΧΑΝΗ

Οι απλές μηχανές συνεργάζονται

Γύρισε τη μανιβέλα. Ο τροχός κινεί γρανάζια και οι τροχαλίες μοιράζουν το φορτίο. Ακολούθησε κάθε βήμα.

1Μανιβέλα0 στροφές

→

2⚙Γρανάζια× 3.0 ροπή

→

3◉Τροχαλίες÷ 2 δύναμη

→

4Φορτίο0.0 μονάδες

Καμία βαθμίδα δεν δημιουργεί ενέργεια.

Κάθε τμήμα αλλάζει δύναμη, ροπή, ταχύτητα, κατεύθυνση ή απόσταση. Η έξοδος του ενός μηχανισμού γίνεται είσοδος του επόμενου.

07 · ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

Ένα μέρος της ενέργειας γίνεται θερμότητα και ήχος

Άλλαξε την απόδοση. Δες πώς η ίδια ενέργεια εισόδου χωρίζεται σε χρήσιμη έξοδο και απώλειες.

100 JΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΙΣΟΔΟΥ

78 Jχρήσιμη έξοδος22 Jθερμότητα + ήχος

Η απόδοση δεν μπορεί να ξεπεράσει το 100%.

Η τριβή παραμορφώνει επιφάνειες και μετατρέπει μέρος της μηχανικής ενέργειας κυρίως σε θερμική. Η ενέργεια δεν εξαφανίζεται· απλώς δεν καταλήγει όλη στο αποτέλεσμα που θέλουμε.