32. Egyszerű gépek

Egyszerű gépek 

Céljuk: az emberi vagy állati erő megsokszorozása, nehéz tárgyak megmozdítása.

Fajták: emelő, csiga, ék, lejtő, kerék, csavar.

Emelő típusú egyszerű gépek

Felépítés: tengely körül elforgatható merev rúd.

Két típus:

Egyoldalú emelő: a teher és az erő támadáspontja a tengely ugyanazon oldalán van. Példa: talicska, feszítővas.

Kétoldalú emelő: a tengely a teher és az erő között helyezkedik el. Példa: targonca ellensúllyal.

Működési elv

Teherkar: a teher hatásvonalának távolsága a támasztól.

Erőkar: az erő hatásvonalának távolsága a támasztól.

Egyensúly feltétele:

F⋅k2=G⋅k1

ahol F az emelőerő, G a teher súlya, k1 a teherkar, k2 az erőkar.

A csiga mint egyszerű gép

Csiga előnye: az emelővel szemben hosszabb úton mozdíthatjuk el a terhet.

Állócsiga: rögzített tengelyű kerék, az erő nagyságát nem változtatja, csak az irányát. Használat: építkezés, vitorlás.

Mozgócsiga: tengelye nem rögzített, a teher súlya két kötélágon oszlik meg. Az emelőerő fele a teher súlyának (F=G/2)

Hengerkerék: kétkarú emelő, ahol F⋅R=G⋅r Példa: kút kereke, darálók.

Lejtő típusú egyszerű gépek

Lejtő: nagy tömegű tárgyak felemelésére szolgál; hosszabb úton kisebb erővel emelünk ugyanakkora magasságba.
Gyakorlat: lépcső, rámpa, teherautóra való felhajtás.

Csavar: henger oldalába vágott lejtő; fő jellemzője a menetemelkedés.

Működés: a csavar fejének sugara az erőkar, a csavartest sugara a teherkar. Behajtó erővel nagy tengelyirányú erőt hozunk létre.

Felhasználás: rögzítés, szőlőprés, húsdaráló, különféle gépek működtetése.

Munkavégzés egyszerű gépekkel

Egyszerű gépekkel munkát nem takarítunk meg: kisebb erőt kell kifejteni, de hosszabb úton.

A súrlódás és veszteségek miatt valójában több munkát végzünk.

Gyakorlati jelentőségük: az ember számára kezelhető nagyságúra csökkentik az erőt.

Történelmi érdekességek

Arkhimédész (Kr. e. 287–212): mozgócsiga, csigasor, vízemelő csavar, fogaskerék.

Leonardo da Vinci (1452–1519): festő és hadmérnök; mobil híd, ostromgépek, repülő szerkezetek tervei.

Gyakorlati feladatok

Forrás:
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_munka_energia_teljesitmeny.html 

12, 27, 34, 39, 59

12. A rajzon látható két, m tömegű testet kétféleképpen emelhetjük fel h magasságba állócsiga, illetve mozgócsiga segítségével. Melyik esetben kell kevesebb munkát végeznünk?

C – Egyforma munkát kell végezni mindkét esetben. 

A munkavégzés csak a súly és a magasság szorzatától függ, az eszköztől nem.

27. Egy vödör vizet 8 méter magasra húznak fel kétféle módszerrel. Melyik esetben nagyobb a munkavégzés? 

C – Egyforma a munkavégzés mindkét esetben. 

A munkát a súly és a magasság határozza meg, függetlenül a húzás módjától.

34. A rajzon látható emelővel egy nehéz terhet szeretnénk felemelni 1 méter magasságba. Hol nyomjuk lefelé az emelő rúdját, hogy kisebb munkavégzéssel sikerüljön? 

C – Ugyanaz lesz a munkavégzés mindkét esetben. 

Az erőkar befolyásolja az erőt, de a munkavégzés (erő × út) mindig ugyanannyi.

39. Egy 10 kg tömegű testet 2 m magasra emelünk csigán átvetett kötél segítségével kétféle elrendezésben. Melyik esetben végzünk kevesebb munkát? 

C – Egyforma a munkavégzés mindkét esetben. 

A munkát a súly és a magasság határozza meg, a csiga csak az erőt változtatja.

59. Egy 200 kg tömegű zongorát szeretnénk feltenni 1,5 m magasra. Milyen egyszerű gép segítségével csökkenthetjük töredékére az ehhez szükséges munkavégzést?  

D – Egyik eszköz sem csökkenti a munkavégzést. 

 Az egyszerű gépek az erőt csökkenthetik, de a munkát nem, az mindig m·g·h.

Vissza