Fizică8 MIN · PE SCURT11 MIN · DETALIAT

Cum ridici ceva foarte greu cu puțină forță?

Un copil poate ține în echilibru un adult pe un balansoar. Nu e magie și nu e forță de supererou. E o bară, un punct de sprijin și o regulă simplă.

Capitolul 1

Pârghia: o bară și un punct de sprijin

O pârghie e o bară care se poate roti în jurul unui punct, numit punct de sprijin. Balansoarul din parc e o pârghie. Regula lui: contează nu doar cât de greu apasă cineva, ci și cât de departe stă de sprijin.

Un copil de 30 de kilograme, așezat de patru ori mai departe de sprijin decât un adult de 120 de kilograme, îl ține în echilibru. Greutatea înmulțită cu distanța iese la fel pe ambele părți.

Detaliat

Fizicienii numesc produsul dintre forță și distanța până la punctul de sprijin moment al forței. Pârghia stă în echilibru când momentele de pe cele două părți sunt egale: 30 × 4 = 120 × 1.

Prețul se plătește în drum. Ca adultul să urce 10 centimetri, capătul copilului trebuie să coboare 40. Câștigi forță și pierzi distanță în aceeași măsură, așa că lucrul mecanic, adică forța înmulțită cu drumul, rămâne același. Nicio mașină nu ți-l dă gratis.

Capitolul 2

Pârghii pe care le folosești zilnic

Ușa se deschide ușor dacă împingi lângă clanță, departe de balamale. Împinge lângă balamale și o să simți cât e de greu. Clanța e pusă acolo dinadins.

Foarfeca e făcută din două pârghii prinse într-un șurub. Cartonul gros se taie mai ușor aproape de șurub, unde forța mâinii ajunge mai mare. La fel lucrează cleștele și desfăcătorul de capace.

Detaliat

Brațul tău e o pârghie care face invers. Cotul e punctul de sprijin, iar bicepsul trage foarte aproape de el, la doar câțiva centimetri. Mușchiul trebuie să tragă mult mai tare decât greutatea din palmă.

În schimb, o mișcare mică a mușchiului devine o mișcare mare și rapidă a mâinii. Corpul alege viteza în locul forței: așa poți arunca o minge departe.

Capitolul 3

Scripeții: împarte greutatea pe mai multe frânghii

Un scripete e o roată cu o frânghie trecută peste ea. Unul singur, prins sus, doar schimbă direcția: tragi în jos ca obiectul să urce. E mai comod, dar nu mai ușor.

Dacă legi mai mulți scripeți, greutatea se împarte pe mai multe bucăți de frânghie. Cu patru bucăți care țin sarcina, tragi cu cam un sfert din forță. Dar tragi de patru ori mai multă frânghie.

„Cam un sfert” pentru că frânghia se freacă de roți, iar scripeții au și ei greutate. În manual iese exact un sfert. Pe șantier, ceva mai mult.

Detaliat

Istoricul grec Plutarh povestește că Arhimede, în Siracuza, a tras singur pe uscat o corabie încărcată, folosind un sistem de scripeți. Plutarh a scris la aproape trei sute de ani după Arhimede, deci detaliile pot fi înfrumusețate. Ideea fizică e însă corectă, iar macaralele de azi o folosesc la fel.

Capitolul 4

Fapt sau legendă?

„Cu o pârghie destul de lungă poți ridica orice greutate, fără să muncești mai mult.”

E o legendă.Forța scade, dar drumul crește la fel de mult. Munca totală rămâne aceeași, ba chiar puțin mai mare, din cauza frecării.

„Bicepsul tău trage cu o forță mult mai mare decât greutatea ghiozdanului ridicat în palmă.”

E un fapt.Mușchiul se prinde aproape de cot, iar ghiozdanul atârnă departe de el. De aceea mușchiul trebuie să tragă de câteva ori mai tare.

„Un singur scripete prins sus te face să ridici găleata cu jumătate din efort.”

E o legendă.Un scripete fix doar schimbă direcția. Tragi la fel de tare, doar că în jos, unde te ajută și greutatea corpului.
Capitolul 5

Experiment: balanța din riglă

De făcut acasă15 minute · 0 din 4 pași
Capitolul 6

Nu se știe încă

Cum au fost ridicate pietrele piramidelor?

Blocurile Marii Piramide din Egipt cântăresc de obicei peste două tone, iar unele mult mai mult. Egiptenii aveau pârghii, rampe, sănii și frânghii, dar nu știm sigur cum le-au combinat. Unii cercetători cred în rampe drepte, alții în rampe care se învârt în jurul piramidei sau chiar în interiorul ei. Discuția e încă deschisă.

Capitolul 7

Testul lui Kokodel

1. Unde împingi o ușă ca s-o deschizi cel mai ușor?

Cu cât împingi mai departe de balamale, cu atât îți trebuie mai puțină forță.

2. Ce pierzi când o pârghie îți dă mai multă forță?

Capătul pe care împingi trebuie să parcurgă un drum mai lung.

3. Un sistem de scripeți are 4 bucăți de frânghie care țin sarcina. Cu ce forță tragi, în mod ideal?

Greutatea se împarte pe cele 4 bucăți. În realitate, frecarea adaugă puțin.

Surse
  • Hewitt P. G. Conceptual Physics. Pearson.
  • Halliday D., Resnick R., Walker J. Fundamentals of Physics. Wiley.
  • Plutarh. Viețile paralele: Marcellus.
  • Encyclopaedia Britannica. Lever; Pulley.

Mai departe

Ai altă întrebare? Întreabă-l pe Kokodel
Capitole
  1. 1Pârghia: o bară și un punct de sprijin
  2. 2Pârghii pe care le folosești zilnic
  3. 3Scripeții: împarte greutatea pe mai multe frânghii
  4. 4Fapt sau legendă?
  5. 5Experiment: balanța din riglă
  6. 6Nu se știe încă
  7. 7Testul lui Kokodel