Простые механизмы

Простые механизмы служат для того, чтобы изменять величину или направление приложенных сил при неизменной затрате работы. Эти механизмы не могут изменить величину работы. Если уменьшается приложенная сила, то должно увеличиться перемещение. В силу вступает «золотое правило механики»: то, что удается выиграть в силе, приходится проигрывать в перемещении.

Рычагом называется твердое тело, вращающееся вокруг некоторой оси. У одноплечного рычага ось расположена на одном из концов и силы, действующие на него, антипараллельны. У двуплечного рычага ось расположена между точками приложения сил и силы параллельны (рис. 4.3).

Если F₁ – сила, уравновешивающая нагрузку, F₂ – нагрузка, l₁ – плечо силы, равное расстоянию по перпендикуляру от точки опоры до линии действия силы F₁, l₂ – плечо нагрузки, равное расстоянию по перпендикуляру от точки опоры до линии действия нагрузки F₂, то, согласно правилу рычага,

F₁ l₁ = F₂ l₂. (4.4)

Неподвижный блок действует аналогично равноплечному рычагу (рис. 4.4). Моменты сил, действующие с обеих сторон блока, одинаковы, соответственно одинаковы и силы, создающие эти моменты. У неподвижного блока сила равна нагрузке F₁ = F₂, то есть неподвижный блок изменяет только направление действия силы.

Подвижный блок действует аналогично одноплечному рычагу. Относительно центра вращения О действуют моменты сил, которые при равновесии должны быть равны: F₁ 2r = F₂ r. Отсюда, , то есть сила равна половине нагрузки. Подвижный блок изменяет только величину силы.