Fizika 7 - 2.7 Poluga

Na početku...

Mnogi uživaju u ribolovu. Da bi djeca s obale izvukla ribu iz vode koja se nalazi daleko od njih, koriste se ribičkim štapom i mrežom za prihvat ribe.

Kako treba držati mrežu za prihvat ribe (meredov) da bismo lakše izvukli ribu iz vode? Hoćemo li lakše izvući ribu ako dršku mreže objema rukama uhvatimo za njezin kraj ili ako je uhvatimo na dva različita i udaljena mjesta? Što mislite zašto je tako?

Povezani sadržaji

Tisućama se godina ljudi koriste polugom da bi sebi olakšali svakodnevni život. Arhimedu iz Sirakuze (287. – 212. pr. Krista) prema legendi pripisuju se riječi: „Kad bih imao čvrst oslonac u svemiru i dovoljno dugačku motku, pomaknuo bih Zemlju."

Čvrsto tijelo koje ima oslonac oko kojeg se može zakretati naziva se poluga.

Na metalnom stalku postavljena je poluga. Udaljenost od oslonca poluge do hvatišta sile na lijevoj strani poluge jedan je krak sile. Označimo ga s $k_{1} .$ Utezi djeluju silom $F_{1}$ na lijevoj strani poluge, a na desnoj strani poluge utezi djeluju silom $F_{2} .$

Udaljenost tereta od oslonca nazivamo krak tereta i označavamo ga s

k_{2} .

Na poluzi se nalazi mjesto na kojemu je poluga poduprta. To je oslonac. Oslonac označavamo s $O .$

Istražite kad će poluga biti u ravnoteži.

Poluga je u ravnoteži kad je umnožak sile i njezina kraka s jedne strane oslonca jednak umnošku sile i njezina kraka s druge strane oslonca poluge. To je zakon poluge.

$F_{1} \cdot k_{1} = F_{2} \cdot k_{2}$

Sile na poluzi koje su u ravnoteži obrnuto su razmjerne svojim odgovarajućim krakovima.

$\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{k_{2}}{k_{1}}$

Kad veća sila djeluje na kraćem kraku, onda je u ravnoteži s manjom silom na duljem kraku.

Poluga je jednostavno oruđe s pomoću kojeg manjom silom svladavamo veću silu.

Primjer 1.

Dječja daska za ljuljanje je primjer poluge. Na jednoj strani ljuljačke sjedi djevojčica težine $320 N$ i od oslonca je udaljena $2 m .$

Gdje na drugoj strani klackalice treba sjesti dječak, težine $400 N,$ da bi se postigla ravnoteža na ljuljački?

$F_{1} = 320 N$

$k_{1} = 2 m$

$F_{2} = 400 N$

________

$k_{2} = ?$

$F_{1} \cdot k_{1} = F_{2} \cdot k_{2}$

$k_{2} = \frac{F_{1} \cdot k_{1}}{F_{2}}$

$k_{2} = \frac{320 N \cdot 2 m}{400 N}$

$k_{2} = \frac{640 m}{400}$

$k_{2} = 1,6 m$

Dječak treba sjesti $1,6 m$ dalje od oslonca da bi ljuljačka bila u ravnoteži.

Za objašnjenje zakona poluge važno je odrediti položaj oslonca oko kojeg se poluga zakreće.

Primjer 2.

Djevojčica na satu Likovne kulture škarama reže papir na dva načina. U prvom slučaju reže ga samim vrhom škara, a u drugom je papir sasvim blizu oslonca škara. Usporedite ta dva načina rezanja škarama. Što opažate?

Primjeri djelovanja poluge

Poluga može biti jednostrana ili dvostrana.

Kod jednostrane poluge sila i teret djeluju s iste strane oslonca, ali su suprotno orijentirani. Sila je manja ako je krak sile veći od kraka tereta. Krak tereta $k_{1}$ mjeri se od oslonca do točke dodira poluge i tereta, a krak sile $k_{2}$ od oslonca poluge do hvatišta sile.

Jednostrane su poluge: otvarač za boce, kantar, ručka na vratima, kolica za prijevoz (tačke).

Kod dvostrane poluge oslonac je između tereta i sile koja ga podiže te oboje imaju istu orijentaciju.

Dvostrane su poluge: vaga, škare, kliješta.

Pokus

Uzmite velike drvene štapiće za ražnjiće ili velike šibice za potpalu. Postavite drveni štapić ili šibice između kažiprsta i prstenjaka tako da se drveni štapić nalazi ispod njih, a na srednjem prstu. Kako trebate djelovati i gdje trebate postaviti drveni štapić da biste ga prelomili prstima? Je li lakše prelomiti drveni štapić postavljen bliže noktima ili bliže šaci? Zašto?

Povezani sadržaji

Kosti životinja i ljudi djeluju kao poluge koje pokreću mišići. Podlaktica ruke je poluga kojoj je oslonac u laktu. Sila mišića drži ruku u ravnoteži.

Projekt

Istražite gdje se sve javlja poluga u ljudskome i u životinjskom tijelu.

Primjer 3.

Djevojčica mase $35 kg$ sjedi na jednom kraju $3 m$ duge daske za ljuljanje oslonjene u sredini. Gdje na dasci za ljuljanje treba sjesti njezin otac mase $90 kg$ da bi se ljuljali?

(Napomena: $g = 10 \frac{N}{k g} .$ )

$m_{1} = 35 kg$

$F_{1} = 350 N$

$k = 3 m$

$k_{1} = 1,5 m$

$m_{2} = 90 kg$

$F_{2} = 900 N$

________

$k_{2} = ?$

$35 kg \cdot g \cdot 1,5 m = 90 kg \cdot g \cdot k_{2}$

$k_{2} = 0,583 m$

Projekt

Istražite poluge kao što su: grickalica za nokte, cjedilo za citruse, vrtne škare (npr. za rezanje živice), različiti štapovi za pecanje, kineski štapići za jelo te cjediljka za čaj od inoksa. Učenici u manjim skupinama crtaju jednu od izabranih poluga i na crtežu označavaju oslonac, teret, krak tereta, krak sile te smjer pojedine sile.

Na početku...

Povezani sadržaji

Primjeri djelovanja poluge

Pokus

Povezani sadržaji

Projekt

Projekt

...i na kraju