Tematický celek: Jednoduché stroje. Úkol:

Transkript

1 Název: Kladka jako jednoduchý stroj. Tematický celek: Jednoduché stroje. Úkol: 1. Kladka jako jednoduchý stroj. 2. Navrhněte konstrukci robota s pevnou kladkou. 3. Určete, jakou silou působil při zvedání tělesa. Spočítejte, jakou práci vykonal při zvedání tělesa. Spočítejte, jak se změnila potenciální energie tělesa. 4. Analyzujte výhody a nevýhody pevné kladky. Robotické vnímání světa I. /17 1

2 1. Opakování jednoduché stroje Mezi jednoduché stroje patří: Páka Kladka Nakloněná rovina Kolo na hřídeli Klín Šroub Jednoduché stroje ulehčují lidem práci, s jejich pomocí lze působit menší silou než bez nich. Nevýhoda je, že menší silou musíme pak působit po větší dráze, takže celková mechanická práce je v konečném důsledku vlivem tření vyšší. Kladka kolo volně otočné kolem osy, s drážkou pro vedení lana může být upevněné na nosné konstrukci (pevná kladka) nebo zavěšená na laně (volná kladka) zvedáme-li těleso rovnoměrným pohybem, platí, že síla, kterou působíme je rovna tíhové síle působící na těleso: vykonaná práce: F F G W Fs mgs vykonaná práce je stejně velká, jako bychom zvedali těleso do stejné výšky bez použití kladky (pokud neuvažujeme tření při otáčení kladky) účinnost kladky je v důsledku tření vždy menší než 1 (η < 1) Robotické vnímání světa I. /17 2

3 Pevná kladka: Volná kladka: Robotické vnímání světa I. /17 3

4 2. Konstrukce robota a) Zkonstruujeme jeřáb s pevnou kladkou pro ověření výše uvedených vztahů: Robotické vnímání světa I. /17 4

5 b) Detailní pohled na pevnou kladku: c) Detailní pohled na šasi motoru: Robotické vnímání světa I. /17 5

6 3. Síla a vykonaná práce v našem případě byla naměřena síla F = 0,46 N bylo ověřeno, že oba siloměry ukazují stejnou sílu bylo ověřeno, že siloměr mezi kladkou a motorem navijáku ukazuje stejnou sílu i při tahu pod jiným úhlem vzhledem ke svislé rovině kladka pokusně zvedla těleso o 4,5 cm vykonaná práce W = Fs W= 0,46.0,045 J W = 0,02 J o stejnou hodnotu vzrostla potenciální energie tělesa Ep ΔEp = W = 0,02 J Robotické vnímání světa I. /17 6

7 4. Závěr Pevná kladka nám, jako žádný jednoduchý stroj, nezmenší celkovou mechanickou práci, ani nám neumožní působit menší silou při zvedání břemena. Její hlavní výhoda spočívá v tom, že člověk může při zvedání působit kromě síly paží i tíhou svého těla; při konstrukci jeřábů a podobných strojů je naopak konstrukčně výhodné, že motor s navijákem může být v menší výšce než zvedané břemeno. Robotické vnímání světa I. /17 7