Винт в физике
это простая машина, которая по способу действия сходна с клином: на винте и навинчивающейся на него гайке есть винтовая резьба, когда винт вращается, гайка перемещается по этой резьбе.
- Предмет: Физика
- Автор: Адамчук Роман Яковлевич
- Скачать DOC
- Поделиться
- Перейти в статью
Похожие термины по предмету Физика
1 Ватт
это мощность, которую совершает работу в 1 Дж за время 1 с.
ВИНТ
ВИНТ, деталь машин и механизмов, в простейшем виде представляющая собой цилиндрический стержень с резьбой – непрерывным винтовым ребром. Как элемент конструкции винт является крепежной деталью; его назначение как детали машин и механизмов – создавать контролируемое или силовое перемещение.
Резьбы.
Также по теме:
ВЕНТИЛЯТОР
Крепежные резьбы имеют треугольный профиль, два стандарта которых (американский и британский) показаны на рис. 1,а и б. Острые углы вершин и канавок профиля срезаны или скруглены для более равномерного распределения напряжений. Все такие резьбы (кроме прецизионных) нарезаются за один проход многолезвийного инструмента – плашки для наружной резьбы (винтов и болтов) и метчика для внутренней (гаек и отверстий). Более точные крепежные и ходовые резьбы нарезаются на токарном станке за несколько проходов одного инструмента или за один проход с медленной подачей круглой фрезы. Трапецеидальная резьба, профиль которой показан на рис. 1,в, вытеснила устаревшую прямоугольную. Такая резьба применяется в разрезных гайках, поскольку она упрощает сборку гайки на винте. Упорная (пилообразная) резьба, представленная на рис. 1,г, используется на больших тяжело нагруженных винтах (всегда с упором на прямую сторону профиля).
Крепежные резьбы – однозаходные, с одной винтовой поверхностью и смещением на один шаг резьбы P за один оборот. Мерительные резьбы, от ручного микрометра до ходового винта токарного станка, тоже однозаходные. Трансмиссионные винты могут быть многозаходными (двух-, трехзаходными), т.е. с двумя или тремя параллельными винтовыми поверхностями. Следует отличать ход винта от шага резьбы P. Шагом резьбы называется расстояние по оси между средними точками двух соседних витков. Ход винта есть осевое перемещение винта за один оборот. Самая крутая резьба – в стволах нарезного оружия.
Винты обычно изготовляются с правой резьбой: винт входит в резьбовое отверстие (и гайка входит в зацепление с винтом) при вращении по часовой стрелке. Иногда применяются левые резьбы (с противоположным наклоном), например, в муфтах, гайках и ниппелях с левой-правой резьбой для соединения труб и валов.
Винтовой механизм.
Винтовой механизм (рис. 2) имеет три составных элемента: корпус, винт и ползун. Возможные функции механизма таковы: 1) обеспечивать медленную подачу с постоянной скоростью фартука металлообрабатывающего станка (суппорта, стола); в этом случае скорость вращения ходового винта задается изменением передаточного отношения зубчатой передачи; 2) зажимать и отпускать деталь в струбцинах и тисках; 3) удерживать рабочий узел в желаемом положении, обеспечивая возможность регулировки и фиксации при настройке на определенное изделие; 4) обеспечивать медленное перемещение с преодолением большого сопротивления в разнообразных силовых механизмах от ручного домкрата до очень тяжелых подъемных кранов. См. также МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ.
Винт (простейший механизм)
Винт (шнек) — простейший механизм. Резьба винта, в сущности, представляет собой другой простейший механизм — наклонную плоскость, многократно обёрнутую вокруг цилиндра.
Примеры простых устройств с винтовой резьбой — домкрат, болт с гайкой, тиски.
Идеальный выигрыш в силе равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию между двумя соседними витками резьбы (шаг резьбы).
Первый винт был запатентован в 1784 году [1] .
Примечания
- ↑День в истории: 7 декабря // STRF.ru
См. также
В Викисловаре есть статья «винт»
Винт (простейший механизм) на Викискладе ? |
- Винтовая передача
- Архимедов винт
- Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Добавить иллюстрации.
- Простейшие механизмы
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Рейнеке-Лис
- Робски, Оксана Викторовна
Полезное
Смотреть что такое «Винт (простейший механизм)» в других словарях:
- Простейший механизм — Таблица простейших механизмов, из Циклопедии … Википедия
- Винт — Винт: В Викисловаре есть статья «винт» Винт (простейший механизм) (шнек) цилиндр с многократно обёрнутой вокруг него наклонной плоскостью (резьбой). Винтовая передача механическая передача, преобразует вращающее движение в осевое. В… … Википедия
- Винт (деталь машины) — Винт (от нем. Gewinde нарезка, резьба, через польск. gwint) деталь машин и механизмов цилиндрической формы с головкой на одном конце и резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей на другом конце. В зависимости от назначения существуют:… … Википедия
- Винт (крепёж) — Винт (от нем. Gewinde нарезка, резьба, через польск. gwint) деталь машин и механизмов цилиндрической формы с головкой на одном конце и резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей на другом конце. В зависимости от назначения существуют:… … Википедия
- Винт (движитель) — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия
- Винт (деталь) — У этого термина существуют и другие значения, см. Винт. Винт 6 32 (UTS) с шестигранной … Википедия
- Винт (лопастной) — У этого термина существуют и другие значения, см. Винт. Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное… … Википедия
- Механизм — (греч. μηχανή mechané машина) это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения … Википедия
- Самолетный винт — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия
- Самолётный винт — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия
- Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте
- Путешествия
Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.
- Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
- Искать во всех словарях
- Искать в переводах
- Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории
Простые механизмы: что это и как они работают
Умение облегчать себе труд с помощью технологий отличает человека от животного. Тысячи лет назад наши предки научились мастерить простые механизмы, которые способны увеличивать усилие, а также изменять направление прикладываемой силы. Принципы их работы лежат в основе любого орудия труда — от садовой лопаты до подъёмного крана.
Простые механизмы — приспособления, служащие для преобразования вектора силы по величине и/или направлению.
Виды простых механизмов
- наклонная плоскость и её разновидности: клин и винт;
- рычаг и его разновидности: блок и ворот.
Теперь расскажем, как они работают. В этой статье мы рассмотрим действия идеальных механизмов, в работе которых не учитывается сила трения.
Работа простых механизмов
Наклонная плоскость
Подниматься по пологому склону горы легче, чем карабкаться по отвесной скале. Чем меньше наклон — тем легче его преодолеть. Это нехитрое наблюдение помогло людям создать простой механизм — наклонную плоскость.
Допустим, нам нужно поднять груз на определённую высоту. Конечно, можно сделать это непосредственно:
Правда, если груз большой, приложить достаточную силу будет нелегко. Но если поставить его на лёгкую тележку и вкатывать по наклонной плоскости, то понадобится гораздо меньше усилий.
Чем меньше угол наклона плоскости, тем больше выигрыш в силе.
Чтобы просто поднять груз весом в один килограмм, требуется усилие:
Теперь посмотрим, какое усилие понадобится, чтобы поднять этот груз на один метр, используя наклонную плоскость длиной десять метров:
Использование наклонной плоскости позволило нам выиграть в силе десять раз. Но путь, который нам пришлось пройти с грузом, также увеличился вдесятеро.
Клин
С помощью наклонной плоскости удобно не только поднимать грузы. Рассмотрим топор: его лезвие — это клин, боковые поверхности которого сходятся под острым углом, образуя наклонные плоскости. Когда мы вонзаем топор в полено, эти плоскости с огромной силой раздвигают волокна древесины и заставляют полено расколоться.
При ударе сила P вгоняет топор в дерево, и на его лезвие действуют сдавливающие силы F со стороны полена. Проекция каждой из сил F на плоскость симметрии лезвия (AB) равна
Поскольку они действуют с двух сторон, условие равновесия сил таково:
Чем длиннее и острее клин (то есть чем меньше угол), тем меньше может быть P по отношению к 2F. Угол лезвия обычного колуна — около 25°, соответственно сила Р примерно в пять раз меньше, чем 2F. Иными словами, чтобы расколоть полено, нужно приложить в пять раз меньше усилий, чем требуется, чтобы разорвать его.
Люди пользуются топорами уже более 9 000 лет. Гвозди, иглы и ножи работают по тому же принципу.
Клин придуман не человеком, а самой природой: например, клюв дятла легко вонзается в дерево благодаря оптимальной клиновидной форме.
Винт
Если свернуть наклонную плоскость в спираль вокруг цилиндра — получится винт.
Впервые описание винта встречается в работах древнегреческого учёного Архита Тарентского, жившего в V–IV веках до нашей эры. Знаменитый Архимед в III веке до нашей эры создал с помощью винта устройство для подъёма воды в оросительные каналы. Винты широко используют для крепления деталей, бурения отверстий и даже в качестве движителя сверхпроходимых шнекороторных вездеходов.
Резьба винта — это наклонная плоскость длиной l и высотой h, свёрнутая в трубочку. Когда мы наворачиваем гайку на болт, мы перемещаем её по наклонной плоскости.
Как и в случае с обычной плоскостью, выигрыш в силе равен отношению h к l, но теперь l рассчитывается по формуле длины окружности:
Расстояние между витками называют шагом резьбы. Чем оно меньше, тем длиннее плоскость и больше выигрыш в силе.
Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS72020 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучаются простые механизмы.
Рычаг
Простейший рычаг — это палка, способная вращаться вокруг неподвижной опоры. Принцип рычага используется при работе башенного крана, рычажных весов, кухонных ножниц и даже обычной лопаты. Интересно, что кости в наших конечностях тоже работают как рычаги.
У любого рычага есть точка опоры (О) и два плеча (длины l1 и l2), к которым в точках A и B прикладываются силы.
Вращение рычага зависит от приложенной к нему силы и от длины плеча. Чем больше сила и чем длиннее плечо, тем сильнее вращающее действие. Именно поэтому работать лопатой проще, держа её ближе к концу черенка, а нести груз на согнутой руке легче, чем на вытянутой.
На рисунке тело А воздействует на рычаг с большей силой, чем тело B, но плечо l1 короче, чем l2 , поэтому тела находятся в равновесии. В таких случаях говорят, что моменты двух сил уравновешены.
Момент силы — произведение силы на длину плеча.
Рассчитаем моменты силы для обоих тел.
Тела находятся в равновесии, значит,
Чем больше будет длина плеча l2, тем меньшее усилие понадобится, чтобы уравновесить тело A. Так, при достаточной длине рычага можно поднять даже «неподъёмный» груз.
Чтобы просто поднять тело, нужно преодолеть силу тяжести:
Чтобы вычислить силу для поднятия тела рычагом, нужно приравнять соответствующие моменты сил:
Если l1 больше l2 в пять раз, то:
Увеличивая длину плеча, мы выигрываем в силе, но проигрываем в перемещении. Нам удалось уменьшить силу в 5 раз, но чтобы короткое плечо рычага поднялось на 10 сантиметров вверх, придётся опустить длинное на 50 сантиметров.
Блок
Частный случай рычага — блок. Так называют колесо с жёлобом, в который вложен трос.
Если ось колеса зафиксировать, к одному концу троса привязать груз, а за другой тянуть — получится простой механизм «неподвижный блок».
На груз действует сила тяжести F = mg. Чтобы удержать верёвку, требуется приложить такую же силу. Никакого выигрыша в величине силы неподвижный блок не даёт. Зато можно менять её направление — тянуть верёвку в любую сторону.
Если прицепить груз к оси колеса, один конец верёвки закрепить, а за другой тянуть — получится подвижный блок, который позволяет выиграть в силе в два раза.
Эффект достигается за счёт того, что блок с грузом поднимают как бы сразу две верёвки: за левую тянет человек, а правую натягивается вбитый в потолок гвоздь.
За выигрыш в силе приходится платить проигрышем в перемещении: чтобы поднять груз на нужную высоту h, понадобится выбрать вдвое большую длину и верёвки: l = 2h.
Ворот
Ворот издревле применяется для поднятия воды из колодца. К барабану, способному вращаться вокруг своей оси, прикреплены верёвка и рукоять. Когда мы вращаем рукоятку — вращается и цилиндр, а верёвка наматывается на него, поднимая или опуская груз.
Ворот действует по тому же принципу, что и рычаг: плечом силы в данном случае становится рукоятка, а плечом груза — радиус барабана. Чем длиннее рукоять относительно радиуса барабана — тем больше выигрыш в силе.
На рисунке длина рукояти равна трём радиусам барабана. Значит, он поднимает ведро с силой, в три раза большей, чем сила наших рук. При этом путь, который проходит рукоять ворота, в три раза длиннее куска верёвки, который в это время накручивается на вал.
Золотое правило механики
Все примеры простых механизмов, которые мы рассмотрели, имеют одно общее свойство, которое называют золотым правилом механики:
Во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в перемещении.
Произведение силы на перемещение в механике называется работой и обозначается буквой А:
где α — угол между векторами силы и перемещения. Если направления векторов совпадают, формула работы выглядит проще: A = F × S.
Сэкономить в силе больше, чем проиграть в перемещении — то есть выиграть в работе — не позволяет ни один механизм. Чем меньше силы нужно потратить при подъёме тела по наклонной плоскости, тем длиннее должна быть эта плоскость. Чем меньше сил нужно для воздействия на рычаг — тем длиннее должно быть его плечо.
«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю» — заявил Архимед. Теоретически он мог бы поднять груз, равный нашей планете, выбрав рычаг подходящей длины. Масса земли — примерно 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн, в то время как человек в среднем способен поднять груз около 60 килограммов. А значит, плечо силы должно быть больше плеча груза в 100 000 000 000 000 000 000 000 раз. Поэтому чтобы плечо груза сдвинулось хотя бы на один сантиметр, учёному пришлось бы сдвинуть плечо силы на 1000 000 000 000 000 000 км. Даже со скоростью движения в 1 м/с на это ушло бы тридцать тысяч миллиардов лет.
Скоро перезвоним!
Или напишем на почту, если не получится дозвониться