Poluga je čvrsta, koji se može okretati fiksni oslonac.
Slika 149 pokazuje kako radnik ga koristi kao alat za podizanje lever crowbar U prvom slučaju (a) radnik pritišće kraj poluge B silom F prema dolje, u drugom (b) podiže kraj B.
Radnik treba svladati težinu tereta P – silu usmjerenu okomito prema dolje. Da bi to učinio, okreće polugu oko osi koja prolazi kroz jedinu fiksnu točku poluge - točku njenog oslonca 0, Sila F, kojom radnik djeluje na poluga u oba slučaja, manja sila P, tj. kaže se da radnik dobiva dobitak na moći. Dakle, uz pomoć poluge možete podići tako težak teret koji se ne može podići bez poluge.
Slika 153 prikazuje polugu čija se os rotacije 0 (uporišna točka) nalazi između točaka primjene sila A i B; Slika 154 prikazuje dijagram te poluge. Obje sile F1 i F2 koje djeluju na polugu usmjerene su u istom smjeru.
Najkraća udaljenost između točke oslonac i ravna crta duž koje Sila koja djeluje na polugu naziva se poluga.
Da biste pronašli krak sile, potrebno je spustiti okomicu iz uporišne točke na pravac djelovanja sile. Duljina ove okomice bit će krak te sile. Slika 154 pokazuje da je 0A krak sile F1, 0B krak sile F2.
Sile koje djeluju na polugu mogu je okretati oko svoje osi u dva smjera: u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru. Dakle, sila F1 (sl. 153) okreće polugu u smjeru kazaljke na satu, a silaF2 se okreće suprotno od kazaljke na satu.
Stanje pod kojim je poluga u ravnoteži pod utjecajem sila koje djeluju na nju može se ustanoviti eksperimentalno. Mora se imati na umu da rezultat djelovanja sile ne ovisi samo o njezinoj numeričkoj vrijednosti (modulu), već i o , u kojem se trenutku nanosi na tijelo i kako je usmjerena.
Različiti utezi obješeni su o polugu (slika 153) s obje strane uporišne točke tako da poluga svaki put ostaje u ravnoteži. Sile koje djeluju na polugu jednake su težinama tih tereta. Za svaki slučaj mjere se moduli sile i njihova ramena. Slika 153 pokazuje da sila od 2N uravnotežuje silu od 4N. U ovom slučaju, kao što se vidi sa slike, rame manje sile je 2 puta veće od ramena veće sile.
Na temelju takvih pokusa utvrđen je uvjet (pravilo) ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži kada su sile koje na nju djeluju obrnuto proporcionalne krakovima tih sila.
Ovo pravilo može biti napiši kao formulu:
gdje su F1 i F2 sile koje djeluju na polugu, l1 i l2 su ramena tih sila (slika 154).
Arhimed je uspostavio pravilo ravnoteže poluge.
Iz ovog pravila je jasno da s manjom silom možete uravnotežiti veću silu uz pomoć poluge, samo za to trebate odabrati ramena određene duljine. Na primjer, na slici 149, a jedan krak poluge je približno 2 puta veći još. To znači da primjenom sile od npr. 400 N u točki B, radnik može podići kamen od 800 N, tj. težak 80 kg. Da biste podigli još teži teret, potrebno je povećati duljinu kraka poluge na koju djeluje radnik.
Primjer. Kolika je sila (bez trenja) potrebna da se pomoću poluge podigne kamen mase 240 kg? Krak sile je 2,4 m, a gravitacijski krak koji djeluje na kamen je 0,6 m.
Pitanja.
- Što je poluga?
- Što se zove rame snage?
- Kako pronaći polugu?
- Kakav učinak imaju sile na polugu?
- Koje je pravilo za ravnotežu poluge?
- Tko je uspostavio pravilo ravnoteže poluge?
Vježbajte.
Postavite malu podlogu ispod sredine ravnala tako da ravnalo bude u ravnoteži. Uravnotežite novčiće od 5 i 1 k na rezultirajućoj poluzi. Izmjerite krakove sile i provjerite stanje ravnoteže poluge. Ponovite rad koristeći kovanice od 2 i 3 k.
Ovom polugom odredite masu kutije šibica.
Bilješka. Kovanice od 1, 2, 3 i 5 k. imaju masu od 1, 2, 3 odnosno 5 g.
|
A11 |
A12 |
A13 |
A14 |
A15 |
A16 |
A17 |
A18 |
A19 |
A20 |
|
1 |
3 |
4 |
1 |
3 |
2 |
3 |
4 |
3 |
3 |
|
A21 |
A22 |
A23 |
A24 |
A25 |
A26 |
A27 |
A28 |
A29 |
A30 |
|
4 |
2 |
2 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
1 |
3 |
|
A31 |
A32 |
A33 |
A34 |
A35 |
A36 |
A37 |
A38 |
A39 |
A40 |
|
3 |
4 |
1 |
1 |
1 |
4 |
2 |
3 |
1 |
4 |
|
A41 |
A42 |
A43 |
A44 |
A45 |
A46 |
A47 |
A48 |
A49 |
|
2 |
2 |
1 |
1 |
3 |
2 |
4 |
3 |
3 |
TESTZADACI
ZA VAŠE NEZAVISNO RJEŠENJE
PO ODSJEKU
"Statika"
H tamo su A
A1. Na krajeve tankog bestežinskog štapa djeluju sile F 1 = 6 N i F 2 = 3 N. Da bi štap bio u ravnoteži, treba ga učvrstiti u točki ...
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
A2. Sile djeluju na tanku, laganu polugu kao što je prikazano na slici. Sila F 1 = 10 N, sila F 2 = 2,5 N. Poluga pritišće oslonac silom...
1) 12,5 N 2) 10 N 3) 7,5 N 4) 2,5 N
A3. Na slici je prikazan tanki bestežinski štap na koji djeluju sile F 1
= 100 N i F 2
= 300 N.
Da bi štap bio u ravnoteži, os rotacije mora prolaziti kroz točku...
1) 5 2) 2 3) 6 4) 4
A4. Na slici je prikazana poluga u ravnoteži. Duljina poluge 80 cm, težina tereta 0,2 kg. Sila 
, primijenjen na kraj poluge, jednak je ...
1) 0,5 N 2) 0,67 N 3) 1,5 N 4) 2 N
A5. Moment sile koji djeluje na polugu je 20 N·m. Koliki treba biti krak druge sile da bi poluga bila u ravnoteži ako je njezina veličina 10 N?
1) 0,5 m 2) 2 m 3) 10 m 4) 200 m
A6. Blok leži na gruboj kosoj podlozi.
α
Na njega djeluju 3 sile: gravitacija, sila reakcije oslonca i sila trenja. Ako blok miruje, tada modul rezultanta sila mg I N jednak...
1) 2) 3) 4)
A7. Na slici je shematski prikazano stubište AC pričvršćena na zid. Moment sile reakcije oslonca koji djeluje na ljestve, u odnosu na točku A, jednako je...
U
1) 0 2) NOA 3) NAB 4) N· PROTIV
Kada morate podići težak teret, na primjer, veliku gromadu u polju, često radite ovako: provucite čvrsti štap s jednim krajem ispod gromade, stavite mali kamen, balvan ili nešto drugo blizu ovog kraja kao oslonac, a ruku stavi na drugi kraj štapa. Ako je gromada preteška, onda ju je na ovaj način moguće podići s mjesta.
Takav jak štap koji se može okretati oko jedne točke naziva se "poluga", a točka oko koje se poluga okreće je njezino "uporište". Također moramo zapamtiti da se udaljenost od ruke (općenito, od točke na koju se primjenjuje sila) do uporišne točke naziva "krak poluge"; naziva se i udaljenost od mjesta gdje kamen pritišće polugu do uporišne točke. Svaka poluga dakle ima dva kraka. Ovi nazivi dijelova poluge su nam potrebni kako bismo lakše opisali njezino djelovanje.
Nije teško isprobati rad poluge: bilo koju palicu možete pretvoriti u polugu i pokušati njome prevrnuti barem hrpu knjiga, podupirući svoju polugu istom tom knjigom. U takvim pokusima primijetit ćete da što je rame na koje pritišćete rukom dulje u odnosu na drugo rame, to je lakše podići teret. Veliko opterećenje na poluzi možete uravnotežiti malom silom samo ako djelujete na dovoljno dugačak krak poluge - dugačak u odnosu na drugi krak. Kakav bi trebao biti odnos vaše snage, veličine tereta i krakova poluge da vaša snaga uravnoteži teret? Omjer je sljedeći: vaša sila treba biti onoliko puta manja od opterećenja koliko je kratka ruka manja od duge.
Navedimo primjer. Pretpostavimo da trebate podići kamen težak 180 kg; kratki krak poluge je 15 cm, a dugi krak 90 cm.Silu kojom morate pritisnuti kraj poluge označit ćemo slovom x. Tada mora postojati omjer:
X: 180= 15: 90.
To znači da morate gurati dugo rame snagom od 30 kg.
Drugi primjer: možete se osloniti na kraj dugog kraka poluge sa silom od samo 15 kg. Koji je najveći teret koji možete podići ako je duga ruka 64 cm, a kratka 28 cm?
Označavajući nepoznato opterećenje s x, stvaramo omjer:
15: x= 28: 84,
To znači da ovom polugom ne možete podići više od 45 kg.
Na sličan način možete izračunati duljinu kraka poluge ako je nepoznata. Na primjer, sila od 10 kg uravnotežuje teret od 150 kg na poluzi. Kolika je duljina kratkog kraka te poluge ako je njezin dugi krak 105 cm?
Označavajući duljinu kratke ruke slovom x, stvaramo proporciju:
10: 150 = x: 105,
Kratki krak je 7 cm.
Tip poluge koji je razmatran naziva se poluga prve vrste. Postoji i poluga druge vrste, s kojom ćemo se sada upoznati.
Pretpostavimo da trebate podići veliku gredu (slika 14). Ako je pretežak za tvoju snagu, onda ispod grede staviš jaki štap, nasloniš ga krajem na pod, a drugi kraj povučeš prema gore. U ovom slučaju, palica je poluga; uporište mu je na samom kraju; tvoja sila djeluje na drugom kraju; ali opterećenje ne pritišće polugu s druge strane uporišne točke, već s one strane na koju djeluje vaša sila. Drugim riječima, krakovi poluge u ovom slučaju su: dugi - cijelom dužinom poluge i kratki - njezin dio uvučen ispod grede. Uporište nije između sila, već izvan njih. Ovo je razlika između poluge 2. klase i poluge 1. klase, kod koje se opterećenje i sila nalaze na suprotnim stranama uporišta.
Riža. 14. Poluge 1. i 2. vrste: opterećenje i sila nalaze se na suprotnim stranama uporišne točke.
Unatoč toj razlici, odnos sila i ramena na poluzi 2. vrste isti je kao i na poluzi 1. vrste: sila i opterećenje obrnuto su proporcionalni duljinama krakova. U našem slučaju, ako je npr. potrebno 27 kg za izravno podizanje vrata, a duljine ramena su 18 cm i 162 cm, tada je sila X, s kojim morate djelovati na kraj poluge određuje se iz omjera
728. Prelomi šibicu na pola, dobivene dijelove ponovno prepolovi i tako nastavi lomiti šibicu na sve manje i manje dijelove. Zašto je male komade teže razbiti od velikih?
Kad se šibica slomi, njezina se duljina prepolovi. Ruka poluge primijenjene sile se smanjuje i postaje teže slomiti šibicu.
729. Zašto kvaka nije pričvršćena na sredinu vrata, već na rub, štoviše, onaj najudaljeniji od osi rotacije vrata?
To je učinjeno tako da se poluga sile koja se primjenjuje na vrata povećava. Tada sama ova sila opada.
730. Dok je pričala o poluzi, djevojčica je nacrtala shemu poluge u ravnoteži (sl. 202). Označite koja je greška napravljena na crtežu.
Sila primijenjena na točku B mora biti manja od sile primijenjene na točku A za onoliko puta koliko je krak OB veći od kraka OA. na sl. 202 te su sile jednake.
731. Zašto kod dizalice prave protuuteg (sl. 203)?
Protuuteg je napravljen da spriječi prevrtanje dizalice.
732. Na slici 204 pronađite uporišnu točku (os rotacije) i ramena za svaku polugu. Odredite smjer sila koje djeluju na te poluge.
733. Zašto se škare s kratkim drškama i dugim oštricama koriste za rezanje papira i tkanine, a s dugim drškama i kratkim oštricama za rezanje lima?
Rezanje papira ne zahtijeva puno truda, već ga jednostavno režite ravno. Rezanje metala zahtijeva veći napor, za što se povećavaju duljine krakova poluge (ručke) i pritisak na metal (kratke oštrice).
734. Kako je lakše rezati karton škarama: stavljajući ga bliže krajevima škara ili bliže njihovoj sredini?
Karton je lakše rezati ako ga postavite bliže sredini oštrica škara.
735. Zašto krilasta matica ima oštrice (slika 205)?
Oštrice su potrebne za lakše odvrtanje matica, jer povećavaju duljinu poluge.
736. Kojom silom treba djelovati na polugu u točki A da bi se uspostavila ravnoteža
teret (slika 206, a, b)?
Prema sl. 206 nađimo sile: a) 1 N; b) 100 N.
737. Poluga je u ravnoteži (slika 207). Hoće li se ravnoteža poluge poremetiti ako se utezi stave u vodu? Objasni svoj odgovor.
Da bi se održala ravnoteža, težina desnog tereta mora biti 3 puta veća od težine lijevog tereta. Kada budu uronjeni u vodu, na njih će djelovati ista Arhimedova sila i taj će odnos prestati postojati. Poluga će postati neuravnotežena. Očito je da će vući teret težine 3 N.
738. Hoće li poluga prikazana na slici 208 biti u ravnoteži?
Da, budući da će sila od 19,6 N pri zadanim duljinama ruku uravnotežiti težinu tereta P = 1 kg 9,8 N = 9,8 N.
739. U školskoj radionici dječak, da bi čvrsto stegnuo obradak u škripcu, uzima rub drške škripca, a ne sredinu. Zašto?
Time se povećava duljina kraka primijenjene sile.
740. Kolikom silom treba djelovati na lijevi kraj poluge u točki A (sl. 209) da bi poluga bila u ravnoteži? (Zanemarite težinu poluge.)
741. Poluga duljine 60 cm nalazi se u ravnoteži. Kolika sila djeluje u točki B (slika 210)?
742. Poluga je u ravnoteži (slika 211). Kolika je duljina poluge ako je duljina manjeg kraka 20 cm? (Zanemarite težinu poluge.)
743. Na poluzi su utezi mase po 1 N uravnoteženi produženom oprugom dinamometra (slika 212). Odredite cijenu podjele dinamometra.
744. Koju masu treba uzeti da bi se objesila na desni krak poluge u točki pod brojem 6 (slika 213), da bi se poluga dovela u ravnotežu?
745. Odredite cijenu razdjelnih dinamometra (sl. 214, a, b), ako su poluge s opterećenjem od po 10 N obješene na svojim krajevima u ravnoteži. (Zanemarite težinu poluga.)
746. Kolikom je silom napeta opruga dinamometra (vidi sl. 204, h) ako je težina svakog tereta 1 N?
747. Duljina manjeg kraka poluge je 5 cm, većeg 30 cm.Na manji krak djeluje sila od 12 N. Kojom silom treba djelovati na veći krak da bi se poluga uravnotežila? (Nacrtajte crtež. Zanemarite težinu poluge.)
748. Kliještima su prorezali čavao. Udaljenost od osi rotacije kliješta do čavla je 2 cm, a do točke djelovanja sile ruke je 16 cm Ruka stišće kliješta silom od 200 N. Odredi silu koja djeluje na čavao.
749. S kojom silom se mišić (biceps) rasteže pri podizanju jezgre težine 80 N (vidi sl. 204, d), ako je udaljenost od središta jezgre do lakta 32 cm, a od lakta do mjesto gdje je mišić pričvršćen je 4 cm?
750. Kad je poluga u ravnoteži, na njezin manji krak djeluje sila od 300 N, a na veći krak od 20 N. Duljina manjeg kraka je 5 cm.Odredite duljinu većeg kraka. (Zanemarite težinu poluge.)
751. Na krajevima bestežinske poluge djeluju sile od 40 i 240 N. Udaljenost od uporišne točke do manje sile je 6 cm.Odredite duljinu poluge ako je poluga u ravnoteži.
752. Na krajevima poluge djeluju sile od 2 i 18 N. Duljina poluge je 1 m. Gdje je uporište ako je poluga u ravnoteži? (Zanemarite težinu poluge.)
753. Koliki je dobitak na snazi hidraulične preše s klipovima presjeka 2 i 400 cm2? Ulje se pumpa pomoću poluge čiji su krakovi jednaki 10 i 50 cm (zanemaruju se trenje, težina klipova i poluga.)
754. Hidraulična dizalica se aktivira polugom čiji su krakovi jednaki 10 i 50 cm.Površina većeg klipa je 160 puta više površine manji klip. Koji se teret može podići ovom dizalicom djelovanjem sile od 200 N na ručku? (Zanemarite trenje i težinu poluge i klipova.)
755. Pomoću poluge podigli smo teret na visinu 8 cm.Pritom je sila koja djeluje na veći krak izvršila rad od 184 J. Odredi težinu podignutog tereta. (Trenje zanemariti.) Odredite silu koja djeluje na veći krak ako se točka djelovanja te sile spusti za 2 m.
756. Štap, na čiji je jedan kraj obješen teret mase 120 N, bit će u ravnoteži ako se osloni na točku koja se nalazi od tereta na udaljenosti od 1/5 duljine štapa. Kolika je težina štapa?
Ljudska moć je ograničena. Stoga često koristi naprave (ili naprave) koje mu omogućuju pretvaranje svoje sile u znatno veću silu. Primjer takvog uređaja je poluga.
Ruka poluge je kruto tijelo koje se može okretati oko nepomičnog nosača. Kao poluga može poslužiti pajser, daska i slični predmeti.
Postoje dvije vrste poluga. U poluga 1. vrste fiksna točka oslonca O nalazi se između linija djelovanja primijenjenih sila (sl. 47), a na poluga 2. vrste nalazi se s jedne njihove strane (slika 48). Korištenje poluge omogućuje vam stjecanje moći. Tako će, na primjer, radnik prikazan na slici 47, primjenjujući silu od 400 N na polugu, moći podići teret težine 800 N. Podijelimo li 800 N sa 400 N, dobit ćemo dobitak sile jednak 2.
Da biste izračunali dobitak snage dobiven pomoću poluge, trebali biste znati pravilo koje je otkrio Arhimed još u 3. stoljeću. PRIJE KRISTA e. Da bismo utvrdili ovo pravilo, napravimo eksperiment. Polugu pričvrstimo na tronožac i na nju pričvrstimo utege s obje strane osi rotacije (slika 49). Sile F 1 i F 2 koje djeluju na polugu bit će jednake težinama tih tereta. Iz eksperimenta prikazanog na slici 49 jasno je da ako je krak jedne sile (tj. udaljenost OA) 2 puta veći od kraka druge sile (udaljenost OB), tada sila od 2 N može uravnotežiti silu dvostruko veću od veliki - 4 N. 
Tako, Da bi se uravnotežila manja sila s većom silom, potrebno je da njezino rame premašuje rame veće sile. Dobitak na sili dobiven uz pomoć poluge određen je omjerom krakova primijenjenih sila. Ovo je pravilo poluge.
Označimo krakove sila s l 1 i l 2 (slika 50). Tada se pravilo poluge može predstaviti sljedećom formulom:
Ova formula to pokazuje poluga je u ravnoteži ako su sile koje djeluju na nju obrnuto proporcionalne njihovim kracima.
Polugu su ljudi počeli koristiti u davna vremena. Uz njegovu pomoć bilo je moguće podizati teške kamene ploče tijekom izgradnje piramida u Drevni Egipt(Slika 51). Bez poluge to ne bi bilo moguće. Uostalom, na primjer, za izgradnju Keopsove piramide, koja ima visinu od 147 m, korišteno je više od dva milijuna kamenih blokova, od kojih je najmanji imao masu od 2,5 tone!
Danas se poluge široko koriste kako u proizvodnji (na primjer, dizalice), tako iu svakodnevnom životu (škare, rezači žice, vage itd.). 
1. Što je poluga? 2. Što je pravilo poluge? Tko ga je otkrio? 3. Po čemu se poluga 1. vrste razlikuje od poluge 2. vrste? 4. Navedite primjere korištenja poluge. 5. Pogledajte slike 52, a i 52, b. U kojem slučaju je lakše nositi teret? Zašto?
Eksperimentalni zadatak. Postavite olovku ispod sredine ravnala tako da ravnalo bude u ravnoteži. Bez mijenjanja relativni položaj ravnalo i olovku, uravnotežite dobivenu polugu s jednim novčićem s jedne strane i hrpom od tri identična novčića s druge strane. Izmjerite krakove primijenjenih sila (sa strane novčića) i provjerite pravilo poluge.
