Простые механизмы в быту (ЕГЭ-ОГЭ)

Просты́е механи́змы в быту́ — элементарные механизмы и их комбинации, использующиеся в повседневной человеческой деятельности.

К простым механизмам относят рычаг, ворот, блок, винт и клин. В повседневной деятельности человека обычно используют комбинации простых механизмов.

Рыча́г — твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной точки опоры. Согласно золотому правилу механики, позволяет для получения большого усилия на своём меньшем плече затрачивать небольшие усилия на большем плече, выигрывая в силе, но проигрывая в расстоянии. Выигрыша в работе не даёт.

Примеры:

1. Лопата. Короткое плечо — штык лопаты, длинное — ручка. Точкой опоры является верхняя часть штыка, упирающаяся в землю при копании. Позволяет с помощью относительно небольшого усилия переворачивать массу спрессованной земли.

2. Лом. Аналогичен лопате — длинный рычаг позволяет развить большое усилие на коротком плече. Классический рычаг.

3. Весло. Хотя человек держит весло за короткое плечо рычага и прилагает усилия при гребле, он выигрывает расстояние, важное для перемещения в вязкой среде — воде (лопасть весла проходит в воде длинную дугу, а ручка — короткую. Длинная дуга в воде увеличивает время приложения силы к воде, что способствует большой скорости перемещения лодки).

4. Инструменты — кусачки, ножницы, щипцы, гаечные ключи, и др.

Во́рот — горизонтальный цилиндр (вал), вращающийся в цапфах, с колесом (рукояткой) на конце, простейший механизм, предназначенный для создания тягового усилия на тросе.

Примеры:

1. Ворот на колодце. Является комбинацией ворота и рычага. Вращая рычаг, поворачиваем ворот, выигрыш в силе происходит за счёт отношения длины рычага (ручки) и диаметра ворота (горизонтального бревна, на который наматывается цепь или верёвка).

2. Лебёдка — аналогична вороту колодца. В механических лебёдках выигрыш в силе происходит за счёт отношения длин рычагов и диаметров цилиндров, в электрических и т. д. — за счёт того, что затрачиваемая энергия двигателя меньше энергии, которую необходимо было бы затратить этому же двигателю без лебёдки, даже с учётом трения.

3. Коловорот — комбинация рычага и ворота, использующаяся для сверления.

Бло́к — простое механическое устройство (приспособление), позволяющее регулировать силу.

Примеры:

1. Полиспаст — комбинация блоков, позволяющая получить выигрыш в силе за счёт проигрыша в расстоянии (обычно в длине верёвки). Строительство, поднятие грузов, яхты.

2. Подъёмный блок (неподвижный) — позволяет использовать в два раза меньшее усилие при поднятии тяжестей и позволяет изменять направление приложения силы.

3. Зубчатая передача — комбинация блока, ворота и рычага для изменения усилия и угловой скорости валов.

Винт — модификация наклонной плоскости, с помощью которой можно регулировать усилие за счёт длины наклонной плоскости.

Примеры:

1. Винт метизный, шуруп, сверло. Модификации наклонной плоскости для вкручивания в различные материалы — дерево, металл, пластик, бетон, и др.

2. Шнек мясорубки — приспособление для подачи сырья к ножу и сетке для создания фарша.

3. Домкрат — используется в комбинации с воротом для поднятия тяжестей за счёт выигрыша в расстоянии (длины резьбы).

Клин — модификация наклонной плоскости, представляет из себя призму с гранями, сходящимися под острым углом.

Примеры:

1. Топор — инструмент для раскалывания прочных предметов или массивных кусков материала — пней, дров, и др.

2. Гвоздодёр — инструмент для извлечения гвоздей из дерева и других материалов.

3. Ножи, наконечники ковшей бульдозеров, нож в мясорубке, и др.

• Ландау Л. Д. Курс общей физики : механика и молекулярная физика. — Москва : Добросвет : Издательство КДУ, 2011.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. — Москва : Физматлит, 2014.
• Савельев И. В. Курс общей физики. В 5 томах. Том 1. Механика — Москва : Лань, 2022.