Сабақ Тақырыбы: Механизмнің пайдалы әрекет коэффициенті (7-сынып)

Орындаған: Тажибай Н. Пәні: физика

Мәдениет 2014-2015ж.

1. Білімділік: Оқушыларда толық және пайдалы жұмыстың ұғымдарын қалыптастыру, пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) формуласын түсіндіру.

2. Дамытушылық: Оқушыларды, сұрақтарға нақты жауап беруге, тез  шешім, қабылдай білуге дағдыландыру.

3. Тәрбиелік: Сабақ барысында оқушылардың дербестігін, пікір алмасуға, шығармашылық өздігінен білім алуға тәрбиелеу.

І. Ұйымдастыру кезеңі.

Сәлемдесу, сынып тазалығын қадағалау, оқушыларды түгелдеу, сабаққа дайындығын тексеру;

ІІ. Үй жұмысын тексеру.

2. «Физикалық лото» ойыны арқылы оқушылардың алдынғы сабақтан не түйгендерін тексеру.

Сұрақтары:

1. 
   Күш моменті деген не? (Айналатын денеге түсірілген күштің күш иініне көбейтіндісі)
   
2. 
   Дененің механикалық энергиясы деп қандай энергияны айтады? (Кинетикалық және потенциалдық энергиялардың қосындысы)
   
3. 
   Иіндік дегеніміз не? (қозғалмайтын тіреудің немесе біліктің (осьтің) төңірегінде айнала алатын кез келген дене)
   
4. 
   Жұмыстың формуласы қандай? (A=FS)
   
5. 
   Механиканың алтын ережесі қалай тұжырымдалады? (күштен қанша есе ұтсақ, орын ауыстырудан сонша есе ұтыламыз)
   
6. 
   Потенциалдық энергияның формуласы қандай? (E_p=mgh, E_p=kl²/2)
   
7. 
   Кинетикалық энергияның формуласы қандай? (E_k=mυ²/2)
   
8. 
   Жұмыстың СИ жүйесіндегі бірлігі не? (Дж)
   

Әр түрлі механизмдерді қолданғанда, біз барлық жағдайда, қойылған мақсатқа керектіден артық жұмыс жасаймыз. Осыған сәйкес жұмысты толық жұмыс A_т және пайдалы жұмыстарға A_п бөледі. Мысалы, мақсатымыз массасы m жүкті h биікке көтеру болса, онда пайдалы жұмыс жүкке әсер етуші ауырлық күшін жеңуге ғана бағытталады. Жүкті бірқалыпты көтергенде, яғни, жұмсалған күш жүктің ауырлық күшіне тең болғанда, бұл жұмыс былай табылады. A_п = F_тh = mgh. Егер біз жүк көтеру үшін шығыр немесе басқа механизм қолдансақ, онда бізге жүктің ауырлық күшінен басқа механизм бөліктерінің ауырлық күші мен оларға әсер етуші үйкеліс күшін жеңуге тура келер еді. Мысалы, қозғалмалы шығырды пайдаланғанда, біз қосымша, шығыр мен арқанды көтеретін және шығырдың өсіне әсер ететін кедергіні жеңетін жұмыс жасаймыз. Сонымен қатар, күштен ұтсақ, барлық уақытта,жолдан ұтыламыз (бұл туралы төменде толық айтылады). Бұл жұмысқа әсер етеді және біздің жұмсаған жұмыстың пайдалы жұмыстан артық болуына әкеледі. А_т > A_п. Пайдалы жұмыс, адамның механизмді қолданып жасайтын толық жұмысының қайсыбір бөлігін құрайды.

Толық жұмсалған жұмыстың қанша бөлігін пайдалы жұмыс құрайтынын көрсететін физикалық шама, механизмнің пайдалы әсер коэффициенті деп аталады.

Пайдалы әсер коэффициенті қысқаша ПӘК деп белгіленеді.

Механизмнің ПӘК-ін табу үшін пайдалы жұмысты, оны пайдалануға жұмсалған толық жұмысқа бөлу керек.

Көп жағдайда пайдалы әсер коэффициентін пайызбен өрнектейді және ол грек әрпімен η (“эта” деп оқылады) белгіленеді.

Жұмыс пен қуат арасындағы тура пропорцияналдық байланысты ескеріп, ПӘК-ті пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасы арқылы өрнектеуге болады:

Бұл формуланың алымы А_п барлық уақытта бөлімінен А_т кіші болғандықтан ПӘК 1-ден кем болады (немесе 100%-аз). Механизмдерді жасағанда, оның ПӘК көбейтуге тырысады. Бұл үшін механизмнің массасын, оның өстеріндегі кедергіні кемітеді. Кедергі өте аз және пайдаланылатын механизмдердің массалары, олардың көтеретін жүктерінің масаларымен салыстырғанда ескермеуге болатындай аз болса, ПӘК 1-ден шамалы ғана кіші болады. Бұл кезде жұмсалған жұмысты пайдалы жұмысқа тең деп санауға болады.

A_т ≈ A_п 

Қарапайым механизмнің көмегімен жұмыстан ұтуға болмайтынын есте сақтау керек.

(2) теңдеудегі кез-келген жұмысты сәйкес күшпен жүрілген жолдың көбейтіндісі түрінде өрнектеуге болатындықтан оны былай жазуға болады:

F₁s₁ ≈ F₂s₂ немесе _

Осыдан, механизмнің көмегімен күштен қанша есе ұтсақ, сонша есе жолдан ұтыламыз және керісінше.

Бұл механиканың “алтын ережесі” деп аталады. Бұның авторы ерте грек ғалымы біздің дәуіріміздің І ғасырында өмір сүрген Герон Александрийский. Механиканың “алтын ережесі” жуықталған заң, себебі, онда үйкелісті жеңетін жұмыс пен пайдаланылатын механизм бөліктерінің ауырлық күші ескерілмеген. Соған қарамастан бұл ереже қарайпайым механизмдердің жұмысын талдағанда өте пайдалы.