Люди  використовують велику кількість різних машин, механізмів, пристроїв, апаратів, які полегшують працю людини у всіх сферах її діяльності: промисловій, сільському господарстві, транспорті, побуту людини. Однак, якими складними не були б пристрої, всі вони складаються із простих елементів – простих механізмів (важіль, блоки, похила площина, гідравлічна машина).

         Отже, взаємодія між тілами можлива через низку інших тіл.

         Але цікаво, чи змінюється сила під час такої взаємодії? Щоб дати відповідь на це запитання виконаємо дослід.

         3.2. Демонстрація 1. Демонструємо дослід в підручнику Є.В.Коршака, фізика 8 (мал: ст. 79)

         Так як стержень (важіль) легкий, його вагою знехтуємо. Підвісивши 4 тягарці масою по 102 г (1 Н) посередині стержня, динамометри покажуть силу по 2 Н.

         Запитання до класу: Який висновок можна зробити з цього досліду:

Відповідь: Вага тіла 4 Н поділилась під час взаємодії з динамометрами на дві рівні частини - по 2 Н.

         Демонстрація 2. Тепер точку підвісу перемістимо вправо так, щоб вона ділила стержень у відношенні 1:3 (мал. 3.47, стор. 80). Динамометри показують: правий - 3 Н, лівий - 1Н.

         Запитання до класу: Який висновок зробимо з цього?

Відповідь: Покази динамометрів змінилися у відношенні 3:1.

         Запитання до класу: А чи можна поділити силу на будь-які довільні точки?

Відповідь: Можна.

         Висновок: Отже, використовуючи при взаємодії тіл проміжне тіло, силу можна ділити на довільні частини.

         Демонстрація 3. Демонструю дослід (мал. 3.48 ст. 80).

Через стержень, закріплений рухомо посередені штатива тягарець вагою 1 Н діє на динамометр.

         Запитання до класу: Що показує динамометр?

Відповідь: 2 Н.

         Запитання до класу: Чи бачили ви зміну дії тягарця на динамометр?

Відповідь: Змінився напрямок дії сили.

         Висновок: Напрямок дії сили можна змінювати використовуючи проміжні тіла.

3.3. Даю означення простих механізмів:

         Пристрої, які дають змогу змінювати, як значення, так і напрямок дії сили називають простими механізмами.

         До простих механізмів відносять: важелі (плоскогубці, ножиці, кусачки, гойдалка, коромисло, терези, тачка), блоки, похилі площини. Демонструю. Різновиди простих механізмів.

         Найпростіший важіль - це дерев’яний, або металевий стержень, який вільно обертається навколо нерухомої опори. Його призначення - змінювати значення і напрямок дії сили.

         Розглянути в підручнику (мал. 3.49 ст. 81).

         Розглянемо більш детально важіль.

         Цифрами зображено: 1, 4 - точки прикладання сил; 5- вісь обертання; 3,7 - лінії дії сил.

         Найкоротша відстань між точкою опори й прямою, уздовж  якої діє сила, називають плечем сили.

         Під дією сил важіль може обертатися, або бути в стані спокою.         Нерухомий важіль, на який діє декілька сил називають зрівноваженим.

         3.4. З’ясовуємо за яких умов важіль може бути зрівноваженим, провівши досліди (мал. 3.50 а і б).

         Демонструю дослід а. Робимо висновок. Якщо сили, що діють на важіль рівні F₁=F₂ і плечі рівні AO=OB, то важіль перебуває в рівновазі.

         Демонструю дослід б. Робимо висновок. Збільшивши силу на одному з плеч важеля в два рази, щоб не порушити рівноваги, ми змушені зменшити плече також в два рази.

         Отже, F₁/ F₂ =1Н/2Н;    АО/ОС=10 см/5 см=2/1;

Звідси:    F₁/ F₂=l₂/l₁                                              (1)

         Висновок: Важіль перебуває в рівновазі, якщо плечі сил обернено пропорційні значенням сил, що діють на плече. З формули (1) отримаємо:

F₁ l₁ = F₂l₂                                                       (2)

F₁ l₁ - F₂l₂= 0                                                     (3)

         Добуток сили на плече називають моментом сил:

М=F*l                                                           (4)

де М - момент сили. Він вимірюється в [Н*м]

Тверде тіло із закріпленою віссю перебуває в рівновазі, якщо алгебраїчна сума моментів сил, які діють на нього, дорівнює нулю.

         У загальному випадку (при дії на тіло більше двох сил) правило моментів має вигляд:

М₁+М₂+ … +М_n=0.                                            (5)

         Приймемо (умовно), що момент сили, який прагне повернути важіль за часовою стрілкою – додатній "+", проти часової стрілки "-".

         "Золоте правило механіки" для простих механізмів: жоден простий механізм не дає виграшу в роботі. У скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів виграємо у шляху. Розглянемо це на прикладі.

         4. Розв’язування вправ.

Задача 1. Архімед: "Дайте мені точку опори і я підніму Землю".

Задача 2. Використовуючи пристрій з одним відомим вантажем 1 Н, а іншим невідомим в 256г зрівноважити важіль. Вимірявши плечі, визначити масу невідомого вантажу.

         Визиваю учня до дошки, котрий самостійно зрівноважує важіль, проводить вимірювання і розв’язує вправу.

Дано:

         Задача 3. Довжина важеля  1 м. До його кінців прикладені сили 2Н та 18 Н. Де буде точка опори, якщо важіль у рівновазі?