ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физиканы оқыту әдістемесі» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Қарапайым механизмдердің жұмысы.

7-сыныпта негізінен оқушылар қарапайым механизмдердің екі түрімен таныс болады,олар-рычаг және блок.

1.Рычаг. Рычаг-қарапайым механизмдердің ішіндегі ең кеңірек тараған түрі. Оны айналу осі немесе тіреу нүктесі бар және соның айналысында күш әсерінен айнала алатын қатты дене ретінде таныстыруға болады. Ол үшін демонстрациялық рычагты пайдаланған жақсы.

Рычагтың құрылысы қарастырылып,оның түсу нүктесі,әсерлесу сызығы және күш иіні ұғымдары ендіріледі. Күш иіні ұғымына ерекше көңіл бөлген дұрыс, өйткені оқушылар иінді тіреу нүктесінен күш түсетін нүктеге дейінгі қашықтық ретінде жаңсақ түсінеді. Сонан соң демонстрациялық рычагтың сол жағына әр түрлі қашықтықтарға әр түрлі жүктер іліп, оның тепе-тең қалыпта болатын жағдайларын көрсететін тәжірибелер жүргізіледі.

Осы тәжірибелерді қорыта келіп мынадай тұжырым жасалады:рычагтың сол жағына әсер жасаушы күш пен сол күштің иінінің көбейтіндісі рычагтың оң жағына әсер жасап тұрған күш пен иінінің көбейтіндісіне тең. Күштерді және иіндерді сәйкес F және 1 әріптерімен белгілеп,алынған қорытындыны мыеадай формуламен жазуға болатындығы айтылады:

немесе

Жазылған формулалардың мағынасы түсіндіріліп, мұндағы көбейтіндісі күшінің моменті, ал өрнегі күшінің моменті деп аталатындығы ескертіледі. Рычагтың тепе-тең қалыпта болуы үшін осы екі күштің моменттері өзара тең болуы керек екендігі айтылады,моментті М әріпімен белгілейді. Осы жерде рычагтартың таразы жасау үшін қолданылатындығына назар аударған дұрыс. Рычагты таразылардың түрлерін оқушыларға көрсеткен орынды.

Келесі кезеңде рычагтың көмегімен ауыр жүктерді көтеру принципімен таныстырады. Тағы да демонстрациялық рычагты пайдаланамыз. Тәжірибені мынадай түрде жасауға болады: рычагтың қысқа иініне салмағы 2-3 кг жүк іліп, ұзын иініне динамометр жалғаймыз. Жүк ілінген нүкте мен динамометр бекітілген нүктелердің орын ауыстыруын сызғышпен өлшеп,жүк көтергенде жасалған жұмыстардың тең болатындығына оқушылардың көзінжеткізу керек. Күштен қаншама ұтсақ,жолдан сонша ұтылатындығымызды тәжірибелер көмегімен қорытындылау қажет.

Рычагтың өте ерте заманнан бері қолданылып келе жатқандығын және екі мақсатта пайдаланатындығынайту абзал: біріншісі-күштен ұту мақсатында (ауыр жүктерді көтеру,орнынан қозғау, қайшы, шеге суырғыш, тістеуік, машиналар тежегіші,т.б.), екіншісі –жолдан ұту мақсатында (шлакбаум,қайық ескегі,көтергіш кран,т.б.). Рычагтың тұрмыста және техникада қолданылуына көптеген мысалдар келтіруге болады. Тақырыпты пысықтау үшін бірнеше есеп шығарған жөн.

2.Блок. Алдымен блоктың нендей нәрсе екендігі айтылып және көрсетіледі. Жылжымайтын және жылжымалы блоктар жөнінде түсінік беріледі. Жылжымайтын блок арқылы жіп өткізіп, оның бір ұшына жүк,екінші ұшына динамометр байлап, оның көмегімен жүк көтергенде ешқандай ұтыс болмайтындығын, тек жылжымайтын блок жәрдемімен жүк көтеретін күштің бағытын қолайлы етіп алуға болатындығы жөнінде қорытынды жасалады.

Жылжымалы блок көмегімен жүк көтеру болатындығына ерекше тоқталу керек. Динамометр және сызғыш арқылы өлшеніп, жүк көтергенде күштен екі есе ұтуға болатындығы тәжірибеде дәлелдегені дұрыс. Жылжымалы блоктардың тобын қолдануға болатындығын, оны полиспастылардың қолданылуына мысалдар келтірумен және есептер шығарумен аяқтайды.

Адам баласының көп ғасырлық практикасы қарапайым механизмдердің жұмыстан ұтыс бермейтіндігін,олардың тек жұмыстың түріне байланысты не күштен, не жолдан ғана ұтуға болатындығын дәлелдеп отырғандығы айтылады. Күштен қанша есе ұтсаң –жолдан сонша есе ұтыласың және керісінше. Бұл қорытындыны механиканың «алтын ережесі» деп атайды.

«Қарапайым механизмдер» тақырыбын оқып үйренуде оқушылар механиканың осы «алтын ережесін» жақсы меңгеріп және оны практикада қолдануды үйренуі керек.

3.Қарапайым механизмдердің пайдалы әсер коэффициенті. Бұл ұғымды енгізу үшін,алдымен қарапайым механизмдерді пайдаланғанда үйкелістің себебінен «алтын ереженің» орындала бермейтіндігіне назар аударылады. Шындығында барлық жағдайда үйкеліс болады, сондықтан, оны жеңу үшін қосымша жұмыс істеуге тура келеді. Мәселені нақты мысалмен түсіндірген дұрыс.

Массасы 400кг бетон плитаны 10 см биіктікке көтеру үшін рычагты пайдаланады.Рычагтың екінші ұшына түсірілген 1200 Н күштің түсу нүктесі 40 см жол жүреді.Рычагтың пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) табу керек.

Есепті шешу үшін алдымен бетон плитасының салмағын анықтайды:

,

одан кейін жасалуы қажет жұмысты-пайдалы жұмысты есептеп табады:

сонан соң плитаны көтеру үшін нақты жасалған жұмыс немесе толық жұмыс есептеледі:

Ең соңында п.ә.к.-ті анықталады:

Үйкеліс салдарынан әдетте толық жұмыс пайдалы жұмыстан артық болады,өйткені,толық жұмыс пайдалы жұмыс пен үйкеліске қарсы жасалған жұмыстың қосындысына тең.Олай болса, қарапайым механизмдерді пайдаланғанда біздер жасалуы қажет жұмыстан артық жұмыс істейді екенбіз.Бұл тақырыпқа да бірнеше есеп шығарып,пысықтау қажет.

«Қарапайым механизмдер» тақырыбын өтіп біткеннен кейін олардың қолданылуын көрсету мақсатында заводқа,фабрикаға,механикалық шеберханаға немесе құрылыс алаңына экскурсия ұйымдастырған жөн.