Действие рычага

[Mopnex]

Вообще ТС спрашивал совсем не про это. Он спрашивал почему при большем моменте меньшая сила уравновесит большую. Ну ему тут пытались намекнуть, что это вопрос типа - почему у электрона именно такая масса.

[Denis Russkih]

Aritaborian в сообщении #950437 писал(а):

Denis Russkih в сообщении #950140 писал(а):

Например, имеется тяжёленький рычаг первого рода (пресловутые качели-перекладина, весы Фемиды и т.д.), при этом одно из плеч у него длиннее другого, и длинное плечо может перевешивать даже при отсутствии груза на нём.

Длинное плечо будет перевешивать в любом случае, масса неважна.

Если к короткому плечу подвешен груз, то длинное плечо может и не перевесить. :)

Mopnex в сообщении #950447 писал(а):

Вообще ТС спрашивал совсем не про это. Он спрашивал почему при большем моменте меньшая сила уравновесит большую.

Я ведь специально упомянул закон сохранения энергии.

lipbs2 в сообщении #950329 писал(а):

За счет чего. Ваши предыдущие высказывания меня даже обижают: я Вам задаю один вопрос, а Вы мне отвечаете на совсем другой.

Уточните Ваш вопрос, пожалуйста. Пока я не совсем понимаю, что именно Вы хотите узнать.

lipbs2 в сообщении #950329 писал(а):

Ув. Denis Russkih, у меня вопрос к Вам: можно ли передавать усилие, создаваемое тем или способом, в другое место.

Очевидно, можно. Например, дёрнуть за верёвочку. :) С помощью верёвки мы передаём усилие.

lipbs2 в сообщении #950329 писал(а):

Если да, то, что за носитель передает это усилие. Кроме того, меня удивляет, что это усилие еще и многократно увеличилось.

При нажатии на рычаг вдоль него идёт волна упругой деформации, которая распространяется со скоростью звука в данном материале. Рычаг стремится сохранить свою форму, за счёт этого и передаётся воздействие.

Увеличение силы, как я уже говорил, обусловлено законом сохранения энергии.

[lipbs2]

Ув. cos(x-pi/2), спасибо за объяснение, а особенно за то, что пытались ответить на заданный вопрос..., а вот последнюю часть вопроса вы замолчали. Она - это возрастание усилия с ростом длины - очень важна. Судите сами: усилие передается от атома к атому и достигает получателя, но при этом все атомы, которые передавали это усилие тоже "участвуют" в этом усилии многократно его усилив. Получается, что они не передали, а тоже заучаствовали в этом усилии ровно в том объеме как первоначальное усилие. Как Вам это. Недаром Архимед прыгал от восторга и хвастался перед тестем. Он действительно открыл величайший закон передачи усилия через твердое тело (рычаг). Усилитель усилия!
Вот что осталось Вами неразъясненным мне. Извините, если что не так.

[Denis Russkih]

lipbs2

Вам ведь уже всё объяснили. Выигрыш в силе достигается за счёт проигрыша в расстоянии. При повороте конец короткого плеча рычага проходит меньший путь, по сравнению с концом длинного плеча.

lipbs2 в сообщении #950583 писал(а):

Судите сами: усилие передается от атома к атому и достигает получателя, но при этом все атомы, которые передавали это усилие тоже "участвуют" в этом усилии многократно его усилив. Получается, что они не передали, а тоже заучаствовали в этом усилии ровно в том объеме как первоначальное усилие. Как Вам это.

Честно скажу, я не понял этого высказывания вообще.

[Xey]

Denis Russkih в сообщении #950713 писал(а):

Выигрыш в силе достигается за счёт проигрыша в расстоянии.

Да еще не сдвинулись , никакой энергии не потратили, а выигрыш в силе уже есть.
Вот и спрашивают, как это получается (желательно обойтись без момента силы).

[Cos(x-pi/2)]

Недеформированный рычаг никакого усилия никуда не передаёт; все атомы остаются в своих положениях равновесия.

Как только приложили силу к концу рычага, поставленного на опору, и с грузом на другом конце, так рычаг хотя бы чуть-чуть, но обязятельно деформируется (время распространения деформации порядка времени пробега звука по рычагу, об этом выше уже писали; для обсуждения передачи силы к грузу это не особо важно).

Деформированный рычаг это значит изменивший свою форму - его плечи упруго (т.е. обратимо) изогнуты; хотя на глаз этот изгиб рычага может быть не заметен, но он есть.

Если говорить без математики, на языке сермяжной интуиции, то имеем такую картину в нагруженном рычаге: много-много атомов сошли со своих мест (деформация) и хотят вернуться. Но им мешает рука рабочего, опора, и груз, а внутри рычага атомы тянут и толкают друга, мол: "ты чего тут стоишь, иди давай на прежнее место". А где атомов больше - в коротком плече или в длинном? В длинном! Вот и получается, что эта большая толпа атомов сильнее действует на маленькую толпу атомов в коротком плече, чем наоборот; и последние просто передают эту сильную силу на груз.

Это отчасти аналогично "усилению" в случае шила. Жмём на широкую рукоятку шила, и большая толпа атомов внутри шила передаёт усилие меньшему количеству атомов, живущих в острие; и те легко прокалывают дырку в материале. А если, наоборот, - давить на остриё, чтобы проколоть дырку рукояткой, то вряд ли получится желаемый результат (можете попробовать, кто не верит).

[Xey]

Cos(x-pi/2) в сообщении #950759 писал(а):

А где атомов больше - в коротком плече или в длинном? В длинном! Вот и получается, что эта большая толпа атомов сильнее действует на маленькую толпу атомов в коротком плече, чем наоборот; и последние просто передают эту сильную силу на груз.

Про шило доходчиво.
Не сложно объяснить действие системы блоков, тянем за веревку , а результирующая сила умножается.

А про рычаг не очень доходчиво.

[casualvisitor]

lipbs2 в сообщении #949641 писал(а):

Позвольте задать вопрос иначе.
Тяжелый конец, лежащий на земле, тем не менее передает что -то на легкий конец и не просто передает, а многократно увеличивает свое действие пропорционально длине рычага. Иными словами, это нечто по мере продвижения только увеличивается.

"Что-то", передаваемое рычагом, - это крутящий момент. И "передается" он рычагом без какого-либо увеличения.

[Xey]

casualvisitor в сообщении #950998 писал(а):

"Что-то", передаваемое рычагом, - это крутящий момент. И "передается" он рычагом без какого-либо увеличения.

Вобще то, если рассматривать момент, действующий в некотором сечении рычага (стремящийся раздвинуть атомы в верхней половине рычага и сжать атомы в нижней половине), то увидим, что он растет от нуля в точке приложения силы до максимума вблизи шарнира.
Наверно это и есть то, что просит прояснить lipbs2

lipbs2 в сообщении #950583 писал(а):

а вот последнюю часть вопроса вы замолчали. Она - это возрастание усилия с ростом длины - очень важна.

[rustot]

попробуйте представить деформируемый рычаг в виде недеформируемых кусочков соединенных деформируемыми пружинами



и расписать такие силы со стороны пружинок (не забывая о третьем законе ньютона), чтобы с учетом силы тяжести $m g$, действующей на каждый кубик вся эта система пребывала в равновесии, к каждому кубику была приложена нулевая сумма сил

вы обнаружите что чем правее тем силы в пружинках все сильнее и сильнее. а если вы приложите к кубику слева небольшую дополнительную силу, то силы в пружинках справа возрастут на величину гораздо большую, чем вы приложили. как в теле создаются именно такие силы а не другие, кто их так хитро распределяет чтобы было так же как в вашем расчете? распределяет их обратная связь. если силы оказались не такими как вы посчитали то на кубик действует ненулевая сумма сил, он начинает двигаться, пружинки растягиваются/сжимаются пока силы не достигнут именно тех "нужных" значений, при которой сумма становится нулевой

прежде чем понять как формируются силы в рычаге полезно понять более простой случай - как формируются силы в точке на потолке, за которую подвешена длинная палка. каким образом сила тяжести действующая на нижний кусочек палки вносит свой вклад в силу, приложенную к этой точке, находясь от нее далеко

[Xey]

rustot в сообщении #951524 писал(а):

а если вы приложите к кубику слева небольшую дополнительную силу, то силы в пружинках справа возрастут на величину гораздо большую, чем вы приложили. как в теле создаются именно такие силы а не другие, кто их так хитро распределяет чтобы было так же как в вашем расчете?

По-моему обратная связь не сильно проясняет механизм нарастания напряжения.
Думаю ТС хотел бы получить ясный ответ именно на этот вопрос - как в невесомом рычаге в следствии приложения силы создаются усилия , нарастающие с приближением к опоре.

[rustot]

ну убрать $m g$ с кубиков и оставить только приложенную внешнюю силу к одному из них. так даже проще

какие будут напряжения проясняет расчет сил, которые _требуются_ чтобы кубики были неподвижны. а обратная связь проясняет откуда они возьмутся именно такие, чтобы кубики были неподвижны, кто вместо нас сделает этот "расчет"

[Xey]

Левые диагональные пружины трансформируют вертикальную силу, действующую на левый верхний квадрат , в растяжение верхней левой горизонтальной пружинки.
На следующие диагональные пружины действует та же вертикальная сила , поэтому
на второй слева верхний квадрат действует и вторые диагонали, и первая горизонтальная пружина...
и.т.д.

Да , это громоздкое объяснение , по сравнению с использованием понятия момента силы, но зато ближе к реальным межатомным силам.

[Xey]

lipbs2 в сообщении #950583 писал(а):

Судите сами: усилие передается от атома к атому и достигает получателя, но при этом все атомы, которые передавали это усилие тоже "участвуют" в этом усилии многократно его усилив. Получается, что они не передали, а тоже заучаствовали в этом усилии ровно в том объеме как первоначальное усилие. Как Вам это. Недаром Архимед прыгал от восторга и хвастался перед тестем. Он действительно открыл величайший закон передачи усилия через твердое тело (рычаг). Усилитель усилия!

Еще раз посмотрим на рисунок.

rustot в сообщении #951524 писал(а):

На левый квадратик (атом) вниз давит приложенная к рычагу сила. Она действует в любом сечении рычага , стремясь сдвинуть слои атомов . В сопромате ее называют перерезывающей силой.
Но диагональные связи атомов между соседними слоями трансформируют эту силу в растяжение верхних атомов и сжатие нижних атомов слоев. Причем, эти силы растяжения и сжатия между атомами соседних слоев суммируются по всем слоям (по всей длине) рычага.

Действительно, можно сказать, что в рычаге происходит "усиление усилия".

[ratay]

Ну вы еще для ТС кучу формул напишите, только он ведь считать не будет. А вообще все это напоминает переливание из пустого в пустого в порожнее. Каждый из участников темы отвечает на вопрос правильно, каждый на своем уровне: и на уровне межатомных связей, и на уровне практического сопромата.