Рычаги в технике, быту и природе

Группа 1

Выступление первой группы:

Возведение курганов.

На территории нашей станицы расположено 12 древних курганов, которые свидетельствуют о раннем освоении и заселении региона в древности.
Древнейшие люди проникли на Северный Кавказ еще в эпоху раннего палеолита. Заселение шло с юга и по времени совпало с предпоследним периодом большого межледникового потепления, которое произошло около 500-200 тысяч лет назад. Более многочисленны открытия стоянок древнего человека последующей эпохи - среднего палеолита (80-35 тысяч лет назад). Тогда человек уже добывал огонь, а для жилищ не только использовал пещеры, но и строил их сам. На территории Ставропольского края раскопаны уникальные памятники майкопской, катакомбной, кобанской культур.

Наиболее интересными на территории станицы стали раскопки чудом уцелевшего от разграбления большого кургана, который в 2000 году достигал в высоту 4,5-5 метров при диаметре 80-100 метров. Тогда на этой территории прокладывался нефтепровод, и курган нельзя было никак обойти. Пришлось специалистам ГУП «Наследие» проводить раскопки. Было обнаружено захоронение, датируемое III веком до нашей эры, а в нем несколько предметов утвари, украшений, оружия. Комплект снаряжения в «вечную» жизнь был дополнен циновкой.

Самый высокий Попов курган (125 м) известен все жителям станицы и является местом первого поселения. «Попов курган» - название одного из самых любимых коллективно-творческих дел нашей школы.

Учитель: Можно только предполагать, как строились курганы в нашем регионе, но у нас есть возможность изучить как строили пирамиды. У каждого на столе есть текст, посвященный строительству египетских пирамид (текст учебника п. 57). Прошу прочесть его и ответить на вопросы.

Строительство египетских пирамид.

Пирамида Хеопса является одним из семи чудес света. До сих пор остается много вопросов, как именно была построена пирамида.
Транспортировать, поднять и установить камни, масса которых составляла десятки и сотни тонн, было делом нелегким.
Для того чтобы поднять каменные глыбы наверх, придумали очень хитрый способ. Вокруг места строительства воздвигали насыпные земляные пандусы. По мере того, как росла пирамида, пандусы поднимались все выше и выше, как бы опоясывая всю будущую постройку. По пандусу камни тащили на салазках таким же образом, как и по земле, помогая себе при этом рычагами. Угол наклона пандуса был очень незначительным - 5 или 6 градусов, из-за этого длина пандуса вырастала до сотен метров. Так, при строительстве пирамиды Хефрена пандус, соединявший верхний храм с нижним, при разнице уровней, составлявшей более 45 м, имел длину 494 м, а ширину 4,5 м.
В 2007 году французский архитектор Жан-Пьер Уден высказал предположение, что при строительстве пирамиды Хеопса древнеегипетские инженеры использовали систему как внешних, так и внутренних пандусов и тоннелей. Уден полагает, что с помощью внешних пандусов возводилась только нижняя, 43-метровая часть (общая высота пирамиды Хеопса составляет 146 метров). Для подъема и установки остальных глыб использовалась система внутренних пандусов, расположенных спиралеобразно. Для этого египтяне разбирали внешние пандусы и переносили их внутрь. Архитектор уверен, что обнаруженные в 1986 году полости в толще пирамиды Хеопса - это туннели, в которые постепенно превращались пандусы.

Вопросы к тексту.

I. К какому виду простых механизмов относится пандус?

1. подвижный блок

2. неподвижный блок

3. рычаг

4. наклонная плоскость

II. К пандусам относится...

грузовой лифт в жилых домах

2. стрела подъемного крана

3. ворот для поднятия воды из колодца

4.наклонная площадка для въезда автомобилей

III. Если пренебречь трением, то пандус, соединявший при строительстве пирамиды Хефрена верхний храм с нижним, позволял получить выигрыш...

1. в силе примерно в 11 раз

2. в силе более чем в 100 раз

3. в работе примерно в 11 раз

4. в расстоянии примерно в 11 раз

Группа 2.

Выступление второй группы:

Историко-краеведческий музей школы.

Где живет душа станицы? На этот вопрос ответит каждый житель станицы Расшеватской – в школьном музее. Здесь тщательно собираются, изучаются, бережно хранятся предметы, отражающие жизнь и быт станичников, представлены предметы быта и хозяйственная утварь. Большинство из представленных предметов полностью исчезли из обихода, что придает им особую ценность, например: рубели деревянные, ухват–«рогач» для доставания чугунов из печи, кочерга, коромысло деревянное, цеп деревянный для молотьбы зерна, прялки деревянные, ярмо для упряжки волов, ткацкий станок деревянный и многое др. 

Экспонат №1. Зернотёрка.

Каменную зернотёрку, служившую для перетирания зёрен, увидишь далеко не в каждом музее, но она сохранилась в станице. Зернотёрка состояла из двух камней – большого и малого. На большой камень насыпали зерно и затем растирали его передвижением малого камня по большому. Нижний камень или плита зернотёрки может быть любой формы. От длительного пользования камня зернотёрки отшлифовывались.

Экспонат №2. Ножницы.

Экспонат №3. Нож для резки соломы.

Экспонат №4. Пряха.

Экспонат №5. Маслосбивалка.

Экспонат №6. Ухваты.

Учитель: Предлагаю вам испытать свои знания в мозговом штурме. Одному ученику я задам поток вопросов или предложений по заданной теме, при этом оценку правильности/неправильности произведем после проведения штурма всем классом.

- К какой группе относится данный механизм?

-Назови его вид?

- Где точка опоры?

- Покажи плечи сил.

- В чем выигрыш этого механизма?

- Как получить максимальный выигрыш?

-и т.д.

Группа 3
Выступление третьей группы:

Простые механизмы на службе расшеватцев.

Колодцы и бассейны. Вода реки Расшеватки и водных балок не употребляется в пищу вследствие своей горьковатости, жесткости и неприятного запаха.

В нескольких местах станицы в колодцах встречалась пресная вода хорошего качества. На улице Жевтобрюхова находилась усадьба атамана А. В. Репникова. Там еще после Великой Отечественной войны сохранялся колодец, в котором была пресная вода. Все жители округи в разное время года пользовались этим колодцем, который называли Репниковым.

В станице повсеместно используются до сих пор бассейны, где вода наливная. В бассейны воду набирали с крыш, покрытых железом или шифером.

Забор воды из бассейнов или колодцев расшеватцы до сих пор осуществляют традиционно – воротом.

Ворот представляет собой цилиндр, закрепленный на оси и на который при вращении наматывается цепь с закрепленным на ней ведром. Располагается ворот над колодцем. Состоит этот механизм из 2 стоек, закрепленных по краю наземной части, цилиндрической части с осями, для установки ее на стойки. Ворот был изобретён ещё в глубокой древности.

Выигрыш в силе, даваемый воротом, определяется отношением радиуса окружности, описываемой рукояткой, к радиусу цилиндра, на который намотана веревка или цепь.

Учитель: Дети, предлагаю устно решить задачу. Если радиус цилиндра ворота 10 см, а длина ручки 50 см, каков выигрыш в силе у ворота? (ответ: 5 раз)

Дополнительный вопрос: если масса ведра с водой 10 кг, то вес ведра соответственно каков? (100 Н) Какую силу должен приложить человек, используя ворот? (20Н) Каково усилие, прилагаемое человеком в кг? (2 кг)

Какое правило мы использовали при решении задачи?

Ответ учащихся: условие равновесия рычага.(запись на доске)

Река Расшеватка.

Наша станица разделена на две половины рекой Расшеватка.

Свое название река и станица получили от прекрасного расшитого красками степного простора, который предстал перед первыми переселенцами. По другой теории название Расшеватская, а старики называют Аршаватка произошло от слова «Аршан» – вода, родник – в переводе с калмыцкого и ногайского языков.

Казаки станицы Расшеваткой были и остаются хорошими рыбаками. В реке водятся: сазан, зеркальный карп, караси, плотва, пескарь, синьга, окунь, раки.

В станице для ловли рыбы используют лодки, а раньше во времена разлива реки лодка была единственным транспортом, перевозившим станичников с одного берега на другой.

Для чего при гребле на лодке специально проигрывают в силе? При гребле веслами нa лодке человек проигрывает в силе. Ho почему это здесь выгодно? Это увеличивает скорость движения лодки. Becлo - это рычаг. Ha него при гребке действуют 2 силы: c одной стороны - сила руки человека, a c другой - сила сопротивления воды. Becлo крепится в уключине на борту, которая является точкой опоры для весла. Длина весла от уключины дo руки (плечо силы человека) значительно меньше, чем длина весла от уключины до загребной лопасти (плечо силы сопротивления воды). Поэтому при гребке человек прикладывает силу большую, чем сила сопротивления воды. Ho, при гребке лопасть весла проходит большее расстояние, чем конец, за который держится человек. Чем длиннее весла, тем большую силу приходится прикладывать человеку, тем быстрее движется лодка.

Учитель: группа сформулировала одно из основных правил механики – «золотое» правило механики. (запись в тетрадь)

Учитель: вооружение казаков в разные периоды отличалось разнообразием: сабли, клинки, кинжалы, копья, нагайки, пистолеты, винтовки и т.д. Скажите, были в устройстве перечисленных орудий использованы простые механизмы?

Ответ: Да, клин, рычаг.

Простые механизмы в современном быту станицы.

Рычаг - является составной частью почти каждой современной машины, станка, механизма. Экскаватор роет канаву - его железная “рука” с ковшом действует как рычаг. Шофёр меняет скорость автомобиля с помощью рычага переключения скоростей. Скалка, мясорубка, ножницы чеснокодавка и многое другое в руках хозяйки – это тоже простые механизмы.

Вскапывая грядки на огороде, лопата в наших руках тоже становится рычагом. Всевозможные коромысла, рукоятки и вороты всё это рычаги. Остановимся на нескольких из них.

Архимед наверно самый известный изобретатель и один из величайших ученых Древней Греции. Его математические работы намного опередили своё время. Он является одним из создателей механики как науки, ему принадлежат различные технические изобретения.

Одним из них является винтообразный вал (шнек), который находится внутри мясорубки. Когда его вращают, он захватывает куски мяса и продвигает их под ножи. Такой вал называют по имени изобретателя, винтом Архимеда. Только Архимед придумал его вовсе не для мясорубки, а для водоподъемного устройства, чтобы орошать поля. Архимедов (бесконечный) винт с успехом употреблялся для подъема воды в течение двух тысяч лет. На территории станицы мы нашли машину для бурения скважин

Ворот используется в устройстве циркулярной пилы (см. рисунок ниже). Большая скорость вращения диска нужна для ровного края спила. На вал малого радиуса r насаживают диск с острыми зубцами. На рисунке справа показано, как получается выигрыш в скорости точек края диска.

При повороте диска на угол φ точки A1 и B1 за одно и то же время проходят разные пути. Дуга B1B2 больше дуги A1A2 во столько раз, во сколько раз радиус пилы R больше r, радиуса вала, приводимого во вращение электродвигателем. А так как точки A1 и B1 вращаются одновременно, то их скорости зависят от радиуса. Если радиус вала 5 мм, а радиус диска 65 мм, то выигрыш в скорости составит 65/5=13 раз. Ровный и быстрый распил такой дисковой пилой обеспечен!