Чему учит золотое правило механики

18 February

В разделе #классическая механика есть очень интересное правило. Именуется не иначе, как золотое правило механики. Разговор о нём идёт тогда, когда речь заходит о простых механизмах. Мы помним, что к простым механизмам относятся всевозможные рычаги, подвижные и неподвижные блоки и системы типа полиспаста.

Арни изучает золотое правило механики
Арни изучает золотое правило механики

Лебедка на бампере вашего внедорожника - это тоже простой механизм. Там тоже работает золотое правило механики. Несмотря на то, что в лебедке есть двигатель и работает она по нажатию кнопочки, по сути это всё равно простой механизм.

Простые механизм дают выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии. В дело включается закон сохранения механической энергии. Именно это обстоятельство расставляет все точки над Ё таким образом, что простой механизм в итоге не даёт выигрыша в работе.

Золотое правило механики для блока
Золотое правило механики для блока

Вы совершенно справедливо начнете сомневаться в актуальности применения такого простого механизма. Ведь выигрыша в работе он не даёт! И тем самым вы продемонстрируете, что не понимаете, чем работа отличается от силы.

Работа - это величина, которая численно равна произведению силы на перемещение. А сила - это некоторая величина, которая характеризует меру воздействия на тело. Чтобы легче что-то поднять или подвинуть, нам нужно иметь именно выигрыш в силе. Именно силу мы прилагаем для выполнения работы и силы может просто не хватать. Поэтому, нам проще проиграть в пути, но выигрывать в силе.

Золотое правило механики звучит так:

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.

Ну и дальше всё оно понятно. Хотим, чтобы тащить машину канатом было в два раза легче. Берем лебедку, на которую наматывается трос. Насколько легче стало, настолько длиннее тащить. На практике получается, что на катушку мы наматываем 5 метров троса ,а машина перемещается на 10 миллиметров.

Надеюсь, что понятия выигрыш и проигрыш для вас ясны. Выигрыш - это выгода для нас. Проигрыш - то, чего становится больше и что работает против нас.

Нужно нам поднять камень рычагом - во сколько легче будет поднимать груз, настолько длиннее должен быть рычаг и больше перемещение его крайней точки.

Схема, демонстрирующая золотое правило механики
Схема, демонстрирующая золотое правило механики

Золотое правило механики важно запомнить, поскольку оно будет незримо присутствовать во всей классической механике ну и вашей дальнейшей жизни. Если придётся проектировать машины и механизмы, то это правило обязательно всплывет и вспомнится. Ну а даже если вам не светит работать с разработкой, то правило тоже нужно запомнить. Ведь все мы так или иначе сталкиваемся с механикой в нашей жизни и используем рычаги, используем лебедки или затаскиваем лодки на берег с помощью катушек. Везде будет работать золотое правило механики.