Момент силы

Слайд 1. Момент силы

Почему дверная ручка находится далеко от петель? Физика, 7 класс

Слайд 2. Вращательное действие

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с вращением тел. Мы открываем двери, крутим гаечные ключи, качаемся на качелях.

Во всех этих случаях важно не только то, с какой силой мы давим на предмет, но и в какой точке мы это делаем. Это влияние описывается физической величиной — моментом силы.

Слайд 3. Определение и формула

Момент силы — это физическая величина, равная произведению модуля силы $F$, вращающей тело, на её плечо $d$.

Формула для расчета:

$$M=F\cdot d$$

Где:

— $M$ — момент силы;

— $F$ — приложенная сила;

— $d$ — плечо этой силы.

Слайд 4. Что такое плечо силы?

Плечо силы ($d$) — это кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Как его найти:

1. Провести линию действия силы (вдоль вектора силы).

2. Опустить перпендикуляр из точки опоры (оси) на эту линию.

3. Измерить длину этого перпендикуляра.

Слайд 5. Единицы измерения

В системе СИ основной единицей момента силы является Ньютон-метр ($N\cdot m$).

$1N\cdot m$ — это момент, который создает сила в $1N$, если её плечо составляет $1m$.

Слайд 6. Правило равновесия

Рычаг находится в равновесии, когда момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей против.

$M_1=M_2$ или $F_1\cdot d_1=F_2\cdot d_2$. Это позволяет уравновесить большую силу малой.

Маленький ребенок может перевесить взрослого на качелях, если сядет значительно дальше от центра.

Слайд 7. Практическое применение

Человек использует правило момента силы, чтобы получить выигрыш в силе:

— Длинные ручки кусачек и ножниц по металлу.

— Лом или монтировка для поднятия тяжестей.

— Руль автомобиля (чем больше диаметр, тем легче крутить).

— Педали велосипеда.

Слайд 8. Зависимость от плеча

Если мы прикладываем силу близко к оси вращения (плечо $d$ мало), то для поворота тела требуется очень большая сила $F$.

Если мы увеличиваем плечо $d$ (отодвигаем точку приложения силы), то та же самая работа выполняется с гораздо меньшим усилием.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

1. Почему дверную ручку никогда не ставят посередине двери или у петель?

2. Как легче открутить тугую гайку: коротким или длинным ключом? Почему?

3. Если сила направлена вдоль рычага и проходит через ось вращения, будет ли тело вращаться?

4. Вспомните сказку «Репка». Можно ли рассмотреть действия персонажей через понятие момента силы?

Слайд 10. Главные выводы

Момент силы $M=F\cdot d$ характеризует вращательное действие.

Плечо $d$ — это перпендикуляр от оси до линии действия силы.

Единица измерения момента силы — Ньютон-метр ($N\cdot m$).

Увеличивая плечо, мы можем выиграть в силе и перемещать тяжелые объекты с меньшим усилием.

В равновесии моменты сил, действующие на тело, компенсируют друг друга.