Ar gali žmogus išlaikyti 100 tonų krovinį, ranka suploti geležį,
ar gali vaikas pasipriešinti stipruoliui? Taip gali. Pritaikius momentų dėsnį, žmogui galima suteikti pasakišką jėgą.
Pats paprasčiausias pavyzdys - sverto veikimas. Svertas tai kietasis kūnas, kuris gali suktis apie įtvirtintą ašį arba
turi atramos tašką.
Jūs norite lazda pakelti akmenį. Tai pavyks, nors jo masė ir didesnė negu galite pakelti. Lazda padėta ant
atramos , o atramos taškas - sukimosi centras. Kūną veikia du jėgos momentai: trukdantis - dėl akmens svorio
įtakos ir stumianstis - dėl rankos veikimo.
Ranka spaudžia vieną sverto galą jėga F
1, o akmuo - kitą sverto galą
jėga F
2. Akemenį pakelsime, kai M
1 būs didesnis už M
2.
Nulaikyti akmenį galima, kai M
1 = M
2, t.y.
F
1·l
1 = F
2· l
2. Iš čia gauname
sverto taisyklę:
 |
Svertas pusiausvyras yra tada, kai jį veikiančios jėgos atvirkščiai proporcingos jų pečiams. |
Sverto pusiausvyros taisyklė
galioja ir tada, kai jį veikia ne dvi, o kelios ar keliolika jėgų. Pusiausvyros sąlyga ir šiuo atveju nustatoma
pagal momentų taisyklę: jėgų momentų, veikiančių svertą prieš laikrodžio rodyklę, suma turi būti lygi jėgų momentų,
veikiančių svertą pagal laikrodžio rodyklę, sumai.
Ne vienas esame matę, kaip statybininkai naudodamiesi skridiniu, užmautu ant ašies ratuku, aukštyn
susikelia reikalingus sunkesnius daiktus. Tačiau skridiniai gali būti nekilnojamieji ir kilnojamieji.
Nekilnojamieji skridiniai tvirtinami aukščiau nei reikia pakelti krovinį. Prie vieno virvės galo pririšamas
krovinys, o kitą traukiame žemyn.
Nekilnojamąjį skridinį galima laikyti lygiapečiu svertu. Lygios jėgos viena kitą atsveria.
 |
Nekilnojamuoju skridiniu jėgos nelaimime, o tik pakeičiame jėgos veikimo kryptį |
Keliant krovinį kilnojamuoju skridiniu, kartu keliasi ir skridinys. Todėl jis ir vadinamas kilnojamuoju skridiniu.
Kilnojamasis skridinys yra svertas, kurį jėgos veikia iš vienos atramos A pusės. Keliamo pasvaro svorio P petys lygus l
1
, kėlėjo jėgos F petys l
2. Pusiausvyros sąlyga: P · l
1 = F · l
2.
Tačiau l
2 du kartus ilgesnis už l
1, tai F turi būti perpus mažesnis už P. O išmatavę virvės ir pasvaro nueitą kelią, matome,
kad pasvaras pakilo perpus mažiau nei virvė.
 |
Vadinasi, kilnojamuoju skridiniu laimime dvigubai jėgos, bet dvigubai pralaimime kelio. |
 |
Plokštuma sudaranti kampą su horizontu, vadinama nuožulniąja. |
Jas dažnai naudoja sunkiems daiktams įridenti ar įstumti į
sunkvežimį, o ne kelti tiesiai nuo žemės į sunkvežimį. Galima palyginti darbą reikalingą kroviniui užkelti
vertikaliai į aukštį h: A = P · h ir atleikamą darbą, traukiant krovinį nuožulniąja plokštuma A = F · l.
Eksperimentiškai atlikus ir išmatavus veikusias jėgas ir nueitą kelią abiem atvejais gautume, kad atliktas darbas vienodas: P· h = F · l.
Gauname:
 |
Kroviniui pakelti nuožulniąja plokštuma reikia tiek kartų mažiau jėgos, kiek kartų plokštumos ilgis didesnis už jos aukštį |
Įrankiai daro žmogų stipresniu. Bet tai dar nereiškia, kad
jais žmogus, įdėjęs mažai darbo, gaus didesnį darbą. Energijos tvermės dėsnis įtikina, jog neįmanoma laimėti
arba, t.y. sukurti darbą iš "nieko". Gautasis darbas negali būti didesnis už įdėtąjį. Priešingai, naudojantis
įrankiais, atliktas darbas visada bus mažesnis už įdėtąjį, nes dėl trinties neįmanoma išvengti energijos
nuostolių. Idealiu atveju šie darbai bus lygūs.
Sakykime jėgų veikiami taškai nueina kelius s
1 ir s
2. Tuomet darbų lygybės sąlyga:
F
1· s
1 = F
2· s
2. Veikdami jėga jėga F
1,
svertiniu įrankiu nugalėsime žymiai didesnę jėgą F
2. Tačiau rankos poslinkis s
1
bus tiek kartų didesnis už s
2, kiek kartų raumenų jėga F
1 mažesnė už F
2.
 |
Vadinasi kiek kartų laimime jėgos, tiek kartų pralaimime kelio.
Tai vadinama auksinė mechanikos taisyklė. |
Ši taisyklė tinka visiems paprastiesiems
mechanizmams ir ne vienu iš jų nelaimime darbo.
Kalbant apie atliktą darbą, neatsižvelgėme į trintį ir šių prietaisų svorį. Pavadinę mechanizmo atliktą darbą kroviniui
pakelti naudinguoju darbu, veikiančios jėgos darbą - visu darbu ir juos palyginę, pamatysime, kad naudingas darbas A
n
visada mažesnis už visą A
v. Dalis darbo sunaudojama įveikti trinčiai mechanizme ir jo detalėms kilnoti.
 |
Naudingojo ir viso atlikto darbo santykis vadinamas mechanizmo ar mašinos naudingumo koeficientu |
Naudingumo koeficientas visada yra mažesnis už vienetą
(0<

<1),
bet galima išreikšti ir procentais (0%<

<100%).