تدريس درس هشتم كتاب علوم پايه پنجم

خلاصه :

اهرم چیست؟

اَهرُم ابزاری‌ست تشکیل شده از یک میله یا تیر که حول محوری می‌گردد. یکی از ۶ نوع ماشین ساده است. اهرم از یک میله صلب و یکتکیه گاه تشکیل شده‌است. نیروی وارد به اهرم در یک نقطه باعث می شود که نیروی دیگری در نقطه دیگری روی اهرم به نیروی مقاوم(جسم) وارد شود. این جسم می‌تواند سنگی باشد که باید از زمین بلند شود. نیروی محرک هم نیرویی است که شخصی جهت بلند کردنسنگ یا جابجایی آن بر دسته اهرم وارد می‌نماید.

كاربرد اهرم:

با نگاهی به محل زندگی و کار خود می‌توانید به راحتی انواع ماشین های ساده را ببینید. کلید برق، دستگیره در، صفحه تلفن، کارد، پیچگوشتی و حتی کلیدهای صفحه کلید کامپیوتر ، همگی وسایلی هستند که کار انجام شده روی خود را به کار مفید تبدیل می‌کنند. هر کسبدون اینکه اطلاعی داشته باشد، انواع متعددی از این ماشین های ساده را در زندگی روزمره به کار می‌برد.

مثال ساده‌ای برای اهرم‌ها عبارتند از انبردست، الکلنگ، فرغون و میخ کش می‌باشد. برای مثال میخ کش یک اهرم نوع اول است.کهتکیه‌گاه بین جسم(نیروی مقاوم)، نیرو(نیروی محرک ) قرار دارد .

•         فندق شکن ، فندق را راحت می‌شکند.
•         پنس ، قطعات ریز را راحت بر می‌دارد.
•         چیزی را که چاقو به سختی می‌برد، قیچی راحت می‌برد.
•         آچار فرانسه خیلی راحت مهره را سفت می‌کند.
•         سیم چین خیلی راحت سیم را می‌برد یا لخت می‌کند.

انواع اهرم:

اهرم نوع اول:

اهرمی است که در آن تکیه گاه  بین دو نیرو (محرک - مقاوم) قرار گیرد ، در این حالت طول اهرم با مجموع هر دو بازوی (محرک - مقاوم)اهرم برابر است.

بر حسب این که  تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم  دقیقأ کجا قرار گیرد که خود سه حالت دارد.

حالت اول:

اگر تکیه گاه درست وسط دو نیرو قرار بگیرد ، طول بازوی محرک و مقاوم برابر می شوند. پس این اهرم غیر از انتقال نیرو فقط با تغییرجهت نیرو به ما کمک  می کند.

مانند قرقره ثابت ،آلاکلنگ

حالت دوم:

اگر تکیه گاه به نیروی مقاوم نزدیکتر باشد ، در این حالت طول بازوی محرک بزرگتر از طول بازوی مقاوم می گردد ،پس با افزایش مقدارنیرو به ما کمک  می کند . وقتی تکیه گاه مطابق شکل به وزنه نزدیک می کنید و تخته را به طرف پایین می کشید . در این حالت برای بلندکردن وزنه نیروی کمتری  لازم خواهد بود، ولی وزنه هم مقداری کمی بالا می رود در حالی که دست های شما بیشتر پایین می آیند .مانندمیخ کش وزمانی که تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم ولی نزدیک به نیروی مقاوم باشد, در این حالت, اهرم از راه های زیر به ماکمک می کند.

-تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار دارد.

-افزایش نیرو: زیرا بازوی محرک بزرگتر از بازوی مقاوم است. و مزیت مکانیکی این اهرم همواره از یک بیش تر است

حالت سوم:

اگر تکیه گاه به نیروی محرک نزدیک باشد ، طول بازوی مقاوم بزرگتر از طول محرک می شود ، پس در این حالت با افزایش مسافت وسرعت اثر نیرو بما کمک می کند. وقتی تکیه گاه را به محلی قرار دهید که به دستتان نزدیک باشد ، در این حالت برای بلند کردن وزنه بایدنیروی زیادتری به کار ببرید ، ولی وزنه بیشتر بلند می شود در حالی که دستتان کمی به طرف پایین حرکت می کند.  مانند قیچی کاغذبری وزمانی که تکیه گاه بین نیروی محرک و نیروی مقاوم بوده ولی نزدیک به نیروی محرک باشد, در این حالت اهرم از راه های زیر به ماکمک می کند.

 اهرم نوع دوم: 

 اهرمی گفته می شود که نیروی مقاوم آن بین تکیه گاه و نیروی محرک باشد. یعنی تکیه گاه در یک انتها ی اهرم بوده و نیروی مقاوم بینتکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد . به عبارت دیگر  در اهرم نوع دوم نیروی محرک در یکی از دو سراهرم قراردارد و نیروی مقاوم بین تکیهگاه ونیروی محرک قرار دارد .طول بازوی محرک همیشه با طول اهرم برابر است . پس فقط با افزایش مقدار نیرو به ما کمک می کند یعنیدر نیروی محرک صرفه جویی می نماید.

اهرم نوع دوم جهت نیرو را تغییر نمی دهد . زیرا جهت حرکت نیروی محرک و نیروی مقاوم رو به بالا

اهرم نوع دوم مانند :چرخ دستی -فرغون -  فندق شکن،گیوتین کاغذ،پانچ-درب بطری باز کن   و...

 -تغییر جهت نیرو: زیرا تکیه گاه بین نیروی محرک و مقاوم قرار است.

-افزایش مسافت اثر نیرو: زیرا بازوی مقاوم بزرگتر از بازوی محرک است.

اهرم نوع سوم:

به اهرمی گفته می شود که نیروی محرک آن بین تکیه گاه و نیروی مقاوم باشدیعنی در اهرم نوع سوم نیروی مقاوم در یکی از دوسر اهرم ،ونیروی محرک بین نیروی مقاوم و تکیه گاه قرار دارد ، در این نوع، طول بازوی مقاوم همیشه با طول اهرم برابر است ،پس فقط با افزایشمسافت و سرعت اثر نیرو به ما کمک می کند یعنی در وقت صرفه جوئی می کند

مانند :دست وپای انسان ،راکت تنیس، چوب بیس بال ،برف پاک کن ماشینِ -انبریخ  – جاروی فراشی- موچین- قند گیر و....

سه قسمت اصلی اهرم:

۱- تكیه گاه: تكیه گاه ممكن است بین دو قسمت دیگر قرار گیرد. به طور كلی در وسایل مختلف محل تكیه گاه تغییر می‌کند.

۲- نیروی مقاوم: قسمتی كه به آن نیرو وارد می‌کنیم.

۳- نیروی محرک: قسمتی كه اهرم بر جسم نیرو وارد می‌کند.

به طور کلی اگر در یک اهرم بازوی محرک بلندتر از بازوی مقاوم باشد آن اهرم مقدار نیرو را افزایش می‌دهد یا به اصطلاح دیگر در ایننوع اهرم در نیرو صرفه جویی می‌شود که نمونه آن اهرم‌های نوع دوم هستند؛ و اگر در یک اهرم بازوی مقاوم بلندتر از بازوی محرک باشدآن اهرم مسافت و سرعت اثر نیرو را افزایش می‌دهد، همچنین می‌توان گفت در وقت هم صرفه جویی می‌شود. نمونه آن اهرم‌های نوع سومهستند.

در اهرم‌ها قانونی وجود دارد که اگر بخواهیم اهرم به حال تعادل برسد باید همیشه این رابطه درست باشد:

فاصله جسم دوم تا تكيه گاه ضرب در جرم جسم دوم=فاصله جسم اول تا تكيه گاه ضرب در جسم اول

که در این نمونه می‌توانمقدار هر یک از موارد را كه نداده باشند با کمک این قانون بر اساس سه مقدار داده شده دیگر مقدارمجهول را حساب کنیم.

منابع:

١-اطلاعات اينترنت

٢-كتاب علوم پايه پنجم

٣-كتاب كار علوم پنجم گاج(كارپوچينو)

٤-كتاب كار علوم خيلي سبز

عضا گروه:

١-زهرا اكبري(نماينده)

٢-گلشيد خلفي

٣-ترنم ايزدي