Правило важеля фізичне. Елементи біомеханіки. робота м'язів

На цьому уроці, тема якого: «Прості механізми», ми поговоримо про механізми, які допомагають нам у роботі. На будівництві, на виробництві, на відпочинку - скрізь ми потребуємо допомоги. Такими помічниками є важелі. Сьогодні ми про них і поговоримо, а також вирішимо завдання та розберемо кілька найпростіших прикладів із життя.

На цьому уроці мова йтиме про прості механізми.

Прості механізми- це пристрої, з допомогою яких робота відбувається лише з допомогою механічної енергії. Нас оточують пристрої, які працюють за рахунок електроенергії (див. рис. 1), за рахунок енергії згоряння палива, але не завжди так було.

Мал. 1. Чайник, що працює за рахунок електроенергії

Раніше всю роботу можна було виконати фактично руками або за допомогою тварин за рахунок вітру або течії води (млина), тобто за рахунок механічної енергії (див. рис. 2).

Мал. 2. Давні прості механізми

І допомагають у цьому, полегшують виконання роботи, прості механізми.

Наші сили обмежені і це проблема. Ми, наприклад, не можемо за один раз підняти та перенести з одного місця на інше тонну цегли. Зате ми можемо витратити більше часу, пройти більшу відстань туди-сюди і перенести цеглу по чотири за один підхід, або скільки зможемо забрати. Як бути із шурупом, який потрібно вкрутити у дерево? Вкрутити його голими руками ми не можемо. Вкрутити його по шматочку, як гору цеглини по цеглині, теж не можна. Потрібно використовувати механізм, викрутку. З нею нам доводиться прокрутити шуруп на кілька обертів, щоб він увійшов у дерево хоч би на сантиметр. Але це незрівнянно легше, ніж руками.

Розглянемо такий простий механізм, як, наприклад, лопата. Звичайно, вона полегшує виконання роботи, з нею набагато легше копати землю, аніж руками. Ми встромили лопату в землю. Щоб підняти грудку землі, потрібно натиснути на живець. Де ви тиснутимете, щоб було легше? Досвід підказує, що треба натиснути, тобто докласти чинності, ближче до кінця черешка (див. рис. 3).

Мал. 3. Вибір точки застосування сили

Спробуйте прикласти силу ближче до полотна лопати, підняти кулю землі стане набагато важче. Докладаючи колишню силу, ви вже нічого не піднімете. Саме тому лопати з коротким живцем, наприклад саперні, робляться з маленьким полотном: багато землі з коротким живцем все одно не піднімеш.

Лопата є важелем. Важель - це тверде тіло, що має нерухому вісь обертання (найчастіше це точка опори або підвісу). На нього діють сили, які прагнуть повернути його довкола осі обертання. У лопати вісь обертання - це точка опори верхньому краю ямки (див. рис. 4).

Мал. 4. Вісь обертання лопати

На полотно лопати з деякою силою діє грудка землі, яку ми піднімаємо, а на живець, з меншою силою, – наші руки (див. рис. 5).

Мал. 5. Дія сил

Розглянемо інший приклад: усі каталися на гойдалках-балансирі (див. рис. 6).

Мал. 6. Гойдалка-балансир

Це також важіль: є нерухома вісь обертання, навколо якої гойдалка обертається під дією сил тяжіння дітей.

Щоб переважити свого друга, що сидить на протилежному сидінні, підняти його, ви сядете на край гойдалки. Якщо сядете ближче до опори гойдалки, можете не переважити. Тоді потрібно на ваше місце посадити когось дорослого та тяжкого (див. рис. 7).

Мал. 7. Прикладена сила має бути більшою, ніж на краю

У такій точці докладання сили потрібна більша сила, ніж коли сила прикладалася до краю гойдалки (див. рис. 8).

Мал. 8. Додаток сил

Як ви вже помітили, що далі від точки опори ми докладемо силу, тим менша потрібна сила для виконання однієї й тієї роботи. Причому сила потрібна в стільки ж разів менша, у скільки разів більша за плече важеля. Плечо важеля- це відстань від точки опори або підвісу важеля до точки застосування сили (див. рис. 9).

Мал. 9. Плечо важеля та сила

Сили прикладатимемо перпендикулярно важелю.

Напрямок сили, що діє на важіль

В якому напрямку ви діятимете на лопату, щоб підняти землю? Ви докладете силу до лопати так, щоб вона оберталася навколо точки опори, тобто перпендикулярно до живця (див. рис. 10).

Якщо ви діятимете вздовж черешка, землю це не підніме, ви хіба що витягнете лопату із землі або встромите її глибше. Якщо ви тиснете на живець під кутом, силу можна представити як суму двох сил: ви тиснете перпендикулярно живцю і одночасно штовхаєте або тягнете вздовж черешка (див. рис. 11).

Мал. 11. Дія сили вздовж живця

Обертати лопату буде тільки перпендикулярна складова.

Отже, у нас є важіль та дві сили, які на нього діють: вага вантажу та сила, яку ми прикладаємо, щоб цей вантаж підняти. Ми виявили, що чим більше плече важеля, тим менша потрібна сила, щоб урівноважити важіль. Причому у скільки разів більше плече важеля, у стільки разів менша сила. Математично це можна записати у вигляді пропорції:

При цьому неважливо, прикладені сили з різних боків від точки опори або по одну сторону. У першому випадку важіль назвали важелем першого роду (див. рис. 12), а в другому – важелем другого роду (див. рис. 13).

Мал. 12. Важіль першого роду

Мал. 13. Важіль другого роду

Робота з лопатою

Ми розглянули, як лопата дозволяє нам легше копати землю. Вона спирається на край ямки, що утворилася в землі, це буде віссю її обертання. Вага землі прикладена до короткого плеча важеля, ми руками прикладаємо силу до довгого плеча важеля (див. рис. 14).

Мал. 14. Додаток сил до лопаті

Причому скільки разів відрізняються плечі важеля, у стільки ж разів відрізняються сили, прикладені до цих плечей.

Отже, ми підняли грудку землі, але далі треба взяти лопату двома руками, підняти її повністю і перенести землю. Де ми візьмемося за держак лопати другою рукою? Все просто коли ми вже знаємо принцип роботи важеля. Друга рука стане новою опорою важеля. Вона має бути розташована так, щоб знову дати виграш у силі, вона повинна знову розділити важіль на коротке та довге плечі. Тому ми візьмемо лопату якомога ближче до полотна лопати. Спробуйте підняти лопату, взявшись обома руками за край - у вас може нічого не вийти навіть із порожньою лопатою.

Принцип, яким працює важіль, використовується дуже часто. Наприклад, плоскогубці – важіль першого роду (див. рис. 15). Ми діємо на ручки плоскогубців із силою, а плоскогубці діють на шматок дроту, трубку або гайку із силою, за модулем набагато більшим, ніж . У стільки разів більше, у скільки разів більше:

Мал. 15. Приклад важеля першого роду

Ще один важіль - консервний ніж, тільки тепер точки додатка знаходяться по один бік від точки опори О. І знову ми прикладаємо до ручки силу, а лезо відкривалки діє на жерсть консервної банки з набагато більшою за модулем силою (див. рис. 16).

Мал. 16. Приклад важеля другого роду

У скільки разів більше, ніж? У стільки ж, у скільки разів більше, ніж:

Виграш у силі можна отримати величезний, ми обмежені хіба що довжиною важеля та його міцністю.

Розрахуємо, якої довжини має бути важіль, щоб за його допомогою тендітна дівчина масою 50 кг змогла підняти автомобіль масою 1500 кг, натиснувши на важіль усім своїм вагою. Точку опори важеля розмістимо так, щоб коротке плече важеля дорівнювало 1 м (див. рис. 17).

Мал. 17. Малюнок завдання

У задачі описано важіль (див. рис. 18).

Мал. 18. Умова задачі 1

Ми знаємо, у скільки разів виграш у силі дає важіль:

Сили прикладаються по різні боки від опори важеля, тому два плечі важеля в сумі становитимуть його довжину:

Ми описали математично процес, заданий за умови. У нашому випадку сила, що діє на плече, - це вага автомобіля, а сила, що діє на плече, - вага дівчини.

Тепер залишилося лише вирішити рівняння та знайти відповідь.

З першого рівняння знайдемо плече. Велика сила прикладена до меншого плеча важеля, значить - це і є коротке плече, що дорівнює 1 м.

Довжина важеля дорівнює:

Відповідь: 31 м.

Як лопата копає сама?

Розглядаючи приклади, ми не враховували силу ваги, що діє на важіль.

Уявіть, що ми встромили лопату неглибоко в землю. Якщо лопата досить важка, невелику масу землі вона зможе підняти без нашої допомоги, нам навіть не потрібно буде прикладати до живця ніякої сили. Лопата повернеться навколо осі обертання під дією сил тяжіння, що діє на держак лопати (див. рис. 19).

Мал. 19. Повертання лопати навколо своєї осі

Однак найчастіше вага важеля зневажливо мала порівняно з силами, які на нього діють, тому в нашій моделі ми вважаємо важіль невагомим.

На прикладі дівчини та автомобіля ми побачили, що за допомогою важеля можна виконати таку роботу, яку без важеля ми б ніколи не виконали. З допомогою важеля можна було б зрушити навіть Землю, що говорив Архімед (див. рис. 20).

Мал. 20. Припущення Архімеда

Проблема в тому, що важіль нема на що оперти, немає відповідної точки опори. І ви, звичайно, уявляєте, якою неймовірною довжиною має бути такий важіль, адже маса Землі дорівнює 5974 мільярда мільярдів тонн.

Дуже добре виходить: ми можемо майже необмежено зменшувати силу, необхідну для виконання роботи. Має бути каверза, інакше з важелем наші можливості були б безмежні. У чому каверза?

Використовуючи важіль, ми докладаємо меншої сили, але при цьому здійснюємо більше переміщення (див. рис. 21).

Мал. 21. Переміщення збільшується

Ми пересунули живець лопати на витягнуту руку, але підняли землю лише на кілька сантиметрів. Архімед, якби таки знайшов точку опори, за все своє життя не встиг би повернути свій важіль так, щоб зрушити Землю. Чим меншу силу ми прикладаємо, тим більше рухаємося. А добуток сили на переміщення, тобто робота, залишається постійним. Тобто важіль дає виграш у силі, але програш у переміщенні чи навпаки.

Важелі, які використовуються «навпаки»

Не завжди важелі використовуються для того, щоб виконувати роботу, прикладаючи меншу силу. Іноді важливо виграти в переміщенні, навіть якщо при цьому доводиться прикладати більшу силу. Так робить рибалка, якому потрібно витягнути рибу, перемістити її на велику відстань. При цьому він використовує вудку як важіль, прикладаючи силу до її короткого плеча (рис. 22).

Мал. 22. Використання вудки

Важелем є і наша рука. М'язи руки скорочуються, і рука згинається у лікті. При цьому вона може підняти якийсь вантаж, зробити роботу. При цьому на кістки передпліччя діють із деякими силами м'язи та вантаж (див. рис. 23).

Мал. 23. Наша рука – важіль

Вісь обертання передпліччя - ліктьовий суглоб. Із таких важелів складається весь наш опорно-руховий апарат. І сам термін «плечо важеля» названо так за аналогією з плечем одного з важелів у нашому тілі – руки.

М'язи так влаштовані, що вони при скороченні не можуть коротшати на ті півметра, на які нам потрібно підняти, наприклад, чашку з чаєм. Потрібно виграти в переміщенні, тому м'язи кріпляться ближче до суглоба, меншого плеча важеля. При цьому потрібно докласти більшої сили, але для м'язів це не проблема.

Важіль - не єдиний простий механізм, який полегшує виконання роботи.

Яким простим механізмом ви користуєтесь, коли ви піднімаєтеся на перший поверх? Можна дострибнути до вікна, якщо вийде, і просто видертися в кімнату. Ми звикли виконувати ту ж роботу з переміщення себе додому набагато безпечніше і легше – піднімаючись сходами. Так ми робимо більший шлях, але прикладаємо до себе меншу силу. Якщо ми зробимо довгі пологі сходи, підніматися стане ще легше, будемо йти майже як по рівній поверхні, але шлях пройти доведеться більше (див. рис. 24).

Мал. 24. Пологі сходи

Похила поверхня є простим механізмом. Завжди легше не піднімати щось важке, а втягти його в ухил.

Розглянемо, як сокира розколює деревину. Його лезо загострене і розширюється ближче до основи, і що глибше клин сокири вганяється в деревину, то ширше вона лунає й у результаті розколюється (див. рис. 25).

Мал. 25. Рубка дров

Принцип дії клина той самий, що й у похилій площині. Щоб розсунути частини деревини на сантиметр, потрібно було б докласти величезної сили. До клину достатньо прикласти меншу силу, щоправда, доведеться здійснити більший рух углиб деревини.

За тим же принципом похилої поверхні працюють і гвинти. Придивимося до шурупа: борозенка вздовж шурупа є похилою площиною, тільки оберненою навколо стрижня шурупа (див. рис. 26).

Мал. 26. Похила площина шурупа

І ми також без особливих зусильвганяємо шуруп на потрібну нам глибину. При цьому, як завжди, програємо в переміщенні: потрібно зробити багато обертів шурупа, щоб навести його на пару сантиметрів. У будь-якому випадку це краще, ніж розсунути деревину та вставити туди шуруп.

Коли ми вкручуємо шуруп викруткою, ми ще більше полегшуємо собі роботу: викрутка є важелем. Дивіться: сила, з якою на жало викрутки діє шуруп, прикладена до меншого плеча важеля, а ми своєю рукою діємо на більше плече (див. рис. 27).

Мал. 27. Принцип роботи викрутки

Рукоятка викрутки товщі, ніж жало. Якби у викрутки були ручки, як у штопора, виграш у силі був би ще більшим.

Ми так часто користуємось простими механізмами, що навіть не помічаємо цього. Візьмемо звичайні двері. Чи можете назвати три випадки використання простого механізму в роботі дверей?

Зверніть увагу, де знаходиться ручка. Вона завжди знаходиться біля краю дверей, подалі від петель (див. мал. 28).

Мал. 28. Розташування ручки на дверях

Спробуйте відчинити або закрити двері, натиснувши на неї ближче до зашморгів, буде важко. Двері є важелем, і щоб для відкриття дверей було досить якомога меншої сили, плече цієї сили має бути якомога більше.

Придивимося до самої ручки. Якби вона була голою вісь, відкрити двері було б важко. Ручка збільшує плече, до якого прикладена сила, і ми, прикладаючи меншу силу, відчиняємо двері (див. мал. 29).

Мал. 29. Ручка дверей

Придивимося до форми ключа. Думаю, ви зможете відповісти, навіщо їх роблять із широкими головками. А чому петлі, на яких тримаються двері, розташовані не поруч один з одним, а приблизно на чверть висоти від країв дверей? Згадайте, як ми брали лопату, коли піднімали її – тут той самий принцип. А ще можна звернути увагу на зрізаний під кутом язичок замка, на шурупи, якими двері прикручені до зашморгу (див. рис. 30).

Мал. 30. Петлі двері

Як бачите, прості механізми лежать в основі всіляких пристроїв – від дверей та сокири до підйомного крана. Ми використовуємо їх несвідомо, коли вибираємо, наприклад, де взятися за гілку, щоб нахилити її. Сама природа при створенні людини використовувала прості механізми, коли створювала нашу опорно-рухову систему або зуби з їхньою клиноподібною формою. І якщо ви будете уважні, ви помітите ще безліч прикладів того, як прості механізми полегшують виконання механічної роботи, і зможете їх використовувати ще ефективніше.

На цьому наш урок закінчено, дякую за увагу!

Список літератури

Соколович Ю.А., Богданова Г.С Фізика: Довідник із прикладами вирішення завдань. - 2-ге видання, переділ. – X.: Веста: Видавництво «Ранок», 2005. – 464 с.
Перишкін А.В. Фізика: Підручник 7 клас. – К.: 2006. – 192 с.

Virtuallab.by().
School.xvatit.com ().
Лена24.рф ().
Fizika.ru ().

Домашнє завдання

Що таке важіль? Дайте визначення.
Які приклади важелів ви знаєте?
Довжина меншого плеча важеля 5 см, більша за 30 см. На менше плече діє сила 12 Н. Яку силу треба прикласти до більшого плеча, щоб урівноважити важіль?

«Перші кроки до науки»

Муніципальна бюджетна загальноосвітня установа середня загальноосвітня школа з поглибленим вивченням окремих предметів №32 г.о.Самара

Секція: Фізика

Тема:«Сила є! Розуму не треба?

Абрамов Данило,

учень 4 Б класу

МБОУ ЗОШ №32

г.о. Самара

Керівник роботи

Зіберт Галина Іванівна,

вчитель початкових класів

м.Самара, 2015

Зміст

I. Введення ……………………………………………………………………..3

II. Основна частина. Важель та його різновиди……………………………...5

III. Практична частина…………………………………………………..…..11

3.1 Важелі в техніці та побуті ……………………………………………...….11

3.2. Лабораторна робота на тему

«З'ясування умов рівноваги важеля» ……………………...…….12

3.3. Експерименти в домашніх умовах …………………………………13

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом

важеля ……………………………………………….…………………...15

IV. Заключение …………………………….…………………………..….….17

Література ……………………………………………..………………….…..18

Додатки……………………………………………………………………...19

Вступ

Якось ми всією родиною поїхали машиною до лісу. Все було просто чудово, якби не почався дощ. Він змусив нас повернутись і поїхати додому. І, звичайно ж, на дорозі, що розмокнула від дощу, ми застрягли. Всі спроби виштовхати машину були марними… І тоді мій тато сказав: «От би нам зараз, синку, на допомогу силач якогось!». Але силачів та богатирів поблизу не виявилося, а під'їхав трактор. Він розмотав лебідку, прив'язав трос до нашої машини і за 5 хвилин витяг її.

Я завжди дуже хотів бути сильним, справжнім помічником і бути схожим на російських богатирів – добрих, чесних, сильних та спритних. Але тут я поставив собі запитання: «Яким чином деякі люди можуть виконувати такі, здавалося б, непосильні для простої людини завдання?».

Я висунувгіпотезу - швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими.(Див. слайд 1).

Ціль дослідження : з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів.(Див. слайд 1).

У пошуках відповіді звернувся до науки фізики. Я дізнався, що сила самої людини обмежена, тому вона часто застосовує пристрої, що дозволяють збільшити силу її дії.Такі пристрої називають простими механізмами. До них відносяться: важіль та його різновиди – блок та воріт; похильна площина та її різновиди - клин і гвинт.

Завдання :

1. дізнатися про походження та види важеля;

2. провести досліди з важелем;

3. за допомогою дорослих змоделювати пристрої, що працюють за принципом важеля;

4. підготувати електронну презентацію за наслідками дослідження.(Див. слайд 1).

Об'єкт: важіль.

Предмет: застосування важелів у житті людей.

Методи : пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно - експериментальна робота,моделювання.

II . Важель та його різновиди.

"Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!"

Архімед

Людина – істота розумна. Саме розум завжди давав йому можливість створювати пристосування, що робили його сильнішим чи швидшим за звіра, жити в умовах, в яких він без цих речей не міг би вижити.

Одним із перших таких пристроїв став важіль. Ще первісна людина перетворила звичайну жердину на інструмент для підняття ваги. Підсунувши довгу палицю під камінь і сперши її на шматок дерева, що служила опорою, можна було без проблем перемістити камінь в інше місце. Чим довша жердина, тим легше працювати. Винахід важеля просунув первісну людину шляхом її розвитку.

Мотика і весло були винайдені людиною для зменшення сили, яку необхідно було прикладати для виконання якоїсь роботи.(Див. слайд 1).

У п'ятому тисячолітті до н.е. в Месопотамії застосовувалися ваги, використовували принцип важеля задля досягнення рівноваги.

Без важеля було б неможливо підняти важкі кам'яні плити під час будівництва пірамід у Стародавньому Єгипті. Для зведення піраміди Хеопса, що має висоту 147 м, було використано 2300000 кам'яних брил, найменша з яких мала масу 2,5 т.

Близько 1500 до нашої ери в Єгипті та Індії з'являється шадуф - прабатько сучасних кранів, пристрій для піднімання судин з водою.У Росії так само використовувався такий пристрій для підняття води з колодязя і називався він «Журавель».

Таким чином ми не знаємо ні імені автора важеля, ні точної дати його винаходу. Але з повною впевненістю можемо стверджувати, що давні люди без математичних правил і законів фізики вигадали і широко використовували прості механізми, спираючись на свою інтуїцію та досвід.

2.2 Архімед – механік.

Важіль, блок, похила площина зацікавили вченого Архімеда, який проживав у Стародавню Греціюза часів античності. У III столітті до зв. е. Архімед дав перше письмове пояснення принципу роботи важеля, зв'язавши поняття сили, вантажу та плеча. Закон рівноваги, сформульований ним, використовується і досі звучить як:«Важіль знаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, назад порпорційні плечам цих сил». Архімед виклав повну теорію важеля та успішно застосовував її на практиці. Плутарх повідомляє, що Архімед побудував у порту Сіракуз чимало блочно-важільних механізмів для полегшення підйому та транспортування важких вантажів. Винайдений ним архімедів гвинт (шнек) для вичерпування води досі застосовується у Єгипті.Архімед є першим теоретиком механіки. Він починає свою книгу "Про рівновагу плоских фігур" з доказу закону важеля.(Див. слайд 1).

Легенда розповідає, що побудований Гієроном у подарунок єгипетському цареві Птолемею важкий багатопалубний корабель «Сіракузія» ніяк не вдавалося спустити на воду. Архімед спорудив систему блоків (поліспаст), за допомогою якої він зміг зробити цю роботу одним рухом руки. За легендою, Архімед заявив при цьому: «Будь у моєму розпорядженні інша Земля, на яку можна було б встати, я зрушив би з нашого місця» (в іншому варіанті: «Дайте мені точку опори, і я переверну світ»).(Див. слайд 1).

Інженерний геній Архімеда з особливою силою проявився під час облоги Сіракуз римлянами у 212 році до н. е. під час Другої Пунічної війни. Адже в цей час йому було вже 75 років!Архімед створив метальні машини, здатні кидати з великою швидкістю каміння масою близько 250 кг і механізми, що кидають з берега на судна важкі колоди. У Останніми рокамибуло проведено кілька експериментів з метою перевірки правдивості опису цієї «надзброї старовини». Збудована конструкція показала свою повну працездатність.

Так звана «Лапа Архімеда» була унікальною підйомною машиною - прообразом сучасного крана. Це був величезний важіль, який виступав за міську стіну та оснащений противагою.(Див. слайд 1).

Знаменитий історик давнини Полібій писав, що коли римський корабель намагався пристати до берега біля Сіракуз, ця машина, керована спеціально навченою людиною, захоплювала нос корабля і перевертала його. Римляни змушені були відмовитися від думки взяти місто штурмом і перейшли до облоги. Полібій писав: «Така чудова сила однієї людини, одного обдарування, вміло спрямованого на якусь справу… римляни могли б швидко опанувати місто, якби хтось вилучив із середовища сиракузян одного старця».

Оцінюючи роль Архімеда – механіка, хочеться відзначити, що він зробив відповідні розрахунки та сконструював складніші механізми, які могли посилювати та перетворювати рухи. Завдяки Архімеду людство навчилося спускати на воду великі кораблі, будувати бойові машини.

2.3 Що таке важіль.

І все-таки сила людини обмежена, тому вона часто застосовує пристрої (або пристосування), що дозволяють перетворити силу людини на силу, значно більшу. Тяжкий предмет (камінь, шафа, верстат), який неможливо пересунути безпосередньо, зрушують з місця за допомогою досить довгої та міцної палиці – важеля.

Важель є твердим тілом, здатним обертатися навколо нерухомої опори. У важеля є два плечі. Плечо - це відстань від точки опори до точки застосування сили. Як важіль можуть бути використані брухт, дошка і тому подібні предмети. Існують закономірності:(Див. слайд 1).

1) чим довше плече, тим менше потрібно сили, щоб підняти один і той же вантаж;

2) що довше плече, то більший шлях воно проходить;

3) у скільки разів більше плече важеля, у стільки разів менше має бути вантаж для підтримки рівноваги.

Дані закономірності мені вдалося сформулювати мовою, зрозумілою учням початкової школи, т.к. ми не знайомі ще зі зворотною пропорційністю та властивостями пропорцій. А наочно переконатися у справедливості закономірностей допомогла саморобна лабораторна установка – важіль, виготовлений із конструктора «Лего».

Розрізняють два види важелів.

У важеля 1-го роду нерухома точка опори розташовується між лініями дії прикладених сил, а у важеля 2-го роду вона розташовується по одну сторону від них.(Див. слайд 1).

Використання важеля дозволяє отримати виграш у силі. Для розрахунку виграшу в силі, що отримується за допомогою важеля, слід знати правило, відкрите Архімедом ще в ІІІ ст. до зв. е.

Отже,для того, щоб врівноважити меншою силою велику силу, необхідно, щоб її плече перевищувало плече більшої сили .

Відколи Архімед встановив правило важеля, воно проіснувало у первозданному вигляді майже 1900 років.

Отже, найчастіше важіль застосовують у тому, щоб отримати виграш у силі, тобто. збільшити силу, що діє на тіло, у кілька разів.

2. 4. Різновиди важеля

Різновидами важеля є два простих механізми: блок та воріт.(Див. слайд 1).

Блок являє собою пристрій, що має форму колеса з жолобом, яким пропускають мотузку, трос або ланцюг.

Розрізняють два основні види блоків - рухомий та нерухомий.(Див. слайд 1).

У нерухомого блоку вісь закріплена і під час підйому вантажів не піднімається і опускається, а рухомого блоку вісь переміщається разом із вантажем. Нерухомий блок не дає виграшу у силі. Його застосовують для того, щоб змінити напрямок дії сили. Так, наприклад, прикладаючи до мотузки, перекинутої через такий блок силу, спрямовану вниз, ми змушуємо вантаж підніматися вгору.

Інакше справа з рухомим блоком. Цей блок дозволяє невеликою силою врівноважити силу, вдвічі більшу.

Насправді часто застосовують комбінацію рухомого блоку з нерухомим. Це дозволяє змінити напрямок силового впливу з одночасним дворазовим виграшем у силі.

Для отримання більшого виграшу в силі застосовують вантажопідйомний механізмполіспастом . Грецьке слово «поліспаст» утворено з двох коренів: «полі» - багато і «спао» - тягну, так що в цілому виходить «багатотяг».(Див. слайд 1).

Поліспаст є комбінацією з двох обойм, одна з яких складається з трьох нерухомих блоків, а інша - з трьох рухомих блоків. Оскільки кожен із рухомих блоків подвоює силу тяги, то загалом поліспаст дає шестиразовий виграш у силі.

Ворот складається з циліндра (барабану) і прикріпленої до нього рукоятки. Цей простий механізм був винайдений у давнину. Найчастіше його застосовували для підйому води з колодязів.(Див. слайд 1).

Більш досконалим механізмом є лебідка. Вона є поєднанням воріт з двома зубчастими колесами різного діаметру. Лебідку можна як комбінацію двох воріт.(Див. слайд 1).

Багатовікова практика довела, що жоден із механізмів не дає виграшу у роботі. Застосовують їх для того, щоб в залежності від умов роботи виграти в силі або шляху. Вже давнім вченим було відомо правило: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані. Це правило назвали «золотим правилом» механіки. Його автором є давньогрецький вчений Герон Олександрійський, який жив уIвіці н.е.(Див. слайд 1).

III . Практична частина.

Вивчивши теоретичний матеріал про історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди я вирішив провести дослідження.

3.1. Важелі в техніці та в побуті.

У нашому світі важелі знаходять широке застосування як у природі, і у рукотворному світі, створеному людиною. Практично будь-який механізм, що перетворює механічний рух, у тому чи іншому вигляді використовує важелі.

Важелі зустрічаються в різних частинах тіла людини і тварин. Це, наприклад, кінцівки, щелепи. Багато важелів можна побачити в тілі комах та птахів.

Важелі також поширені і в побуті, це і водопровідний кран, і двері, і різні кухонні прилади.(Див. слайд 1).

Правило важеля лежить в основі дії важільних ваг, різноманітних інструментів і пристроїв, застосовуваних там, де потрібен виграш у силі чи відстані.(Див. слайд 1).

Виграш у силі та на відстані ми можемо спостерігати при роботі з ножицями. Ножиці - це важіль, вісь обертання якого проходить через гвинт, що з'єднує обидві половини ножиць. Залежно від призначення ножиць, їх пристрій буває різним. Ножиці, призначені для різання паперу, мають довгі леза та майже таку ж довжину ручки.Для різання паперу не потрібна велика сила, а довгим лезом зручніше різати по прямій лінії. В даному випадку ми маємо виграш на відстані. Ножиці для різання листового металу мають ручки набагато довші за леза, оскільки сила опору металу велика і для її врівноважування плече. чинної силидоводиться значно збільшувати. Ще більша різниця між довжиною ручок та відстанню ріжучої частини та осі обертання в кусачках, призначених для перекушування дроту. Очевидно, що у цих випадках має місце виграш у силі. (Див. слайд 1).

Важелі використовуються і в інших інструментах - це рукоятки лещат і верстатів, важелі верстатів, теслярські інструменти, інструменти рятувальників і т.д.(Див. слайд 1).

Звичайно ж, важелі різного видупоширені у техніці. Найпростіші приклади їх застосування – цеважіль перемикання коробки передач в автомобілі, педалі автомобіля або трактора, ручне гальмо велосипеда.(Див. слайд 1).

Навіть ручка швейної машини та клавіші піаніно – це теж важелі.(Див. слайд 1).

Усі ми любимо спорт! І якщо уважно подивитися, ми побачимо, що в цій галузі також застосовуються важелі.Стрибки у висоту з жердиноюдуже наочний приклад, п За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів і правильного докладання зусилля спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шести метрів. Крім цього, важелями забезпечені багато спортивних снарядів.(Див. слайд 1).

На будь-якому будівельному майданчику працюють екскаватори та баштові підйомні крани – це поєднання важелів, блоків, комірів. Залежно від "спеціальності" крани мають різні конструкціїта характеристики.(Див. слайд 1).

Широке застосування важелі знайшли й у сільському господарстві – трактори, комбайни, сівалки та інші механізми.(Див. слайд 1).

Отже,в більшості випадків прості механізми (грец. "механе" - машина, зброя) застосовують для того, щоб отримати виграш в силі.

3.2. Лабораторна робота

Устаткування Кабіна: важіль на штативі, набір вантажів, лінійка.

Ціль : з'ясувати умови рівноваги важеля

Хід роботи.

1. Шляхом обертання гайок на кінцях важеля врівноважив його так, щоб він розташувався горизонтально.

2. Підвісив три вантажі до лівого плеча важеля на відстані 7 см від осі обертання.

3. Шляхом проб встановив місце правому плечі важеля, якого слід підвісити один вантаж, щоб врівноважити три попередніх. Виміряв відстань від місця до осі обертання.

4. Вважаючи, кожен вантаж важить 1 Н, заповнив таблицю.

5. Зробив висновок про справедливість правила рівноваги важеля.

(Див. слайд 1).

l2 : l1

7 см

21 см

10 см

20 см

9 см

4Н

18 см

2Н

3.3.Експерименти в домашніх умовах.

Користуючись книгою Я.І. Перельмана «Цікава фізика» та матеріалами Інтернет – сайтів «Класна фізика» та «Фізика навколо нас» провів цікаві експериментиз важелями.

1. Машинки. (Див. слайд 1).

Я взяв велику та маленьку іграшкові машинки. Поставив їх на кінці лінійки, покладеної серединою на олівець. Велика машина перетягнула, т.к. вона важча. Якщо зрушити олівець ближче до великої машинки, вони врівноважуються. Коли я посунув олівець ще ближче до великої машинки, маленька переважила.

2. Скільки сили у пальцях?

Я взяв дві круглі зубочистки. Поклав одну зубочистку серединою на середній палець (ближче до нігтя), а на кінці – вказівний та безіменний. Спробував зламати зубочистку, натиснувши на неї вказівним та безіменним пальцями. Пересунув зубочистку на середину пальця. Знову спробував зламати зубочистку. Коли зубочистка знаходилася на кінчиках пальців, зламати її майже неможливо (пальці виконали роль важеля другого роду, схожого на щипці для колки горіхів). Крапка опори знаходиться там, де починаються пальці.Що далі від точки опори знаходиться зубочистка, то більше сили потрібно докласти. ?????

3. Поліспаст.

Прив'язав мотузку до ручки лижної палиці. Помістив обидві ціпки на відстань 50 см один від одного і три рази обернув їх ручки мотузкою. Потягнув вільний кінець мотузки, коли мої помічники намагалися роз'єднати палиці. Незважаючи на те, що друзі намагаються розвести ціпки в сторони, я сама можу зрушити їх разом. (Палиці та мотузка поводяться, як поліспаст - прикладена мною сила примножується завдяки мотузці, намотаній на ручки палиць, тому я виграю в силі майже вп'ятеро порівняно з моїми помічниками.

4. Важіль. (Див. слайд 1).

Звичайна палиця стала для людини важелем - найпростішим механізмом. На звичайній палиці дуже зручно вдвох переносити вантаж. Користуючись нею, можна легко піднімати та пересувати тяжкості.

Досвід 1. Я взяв не дуже довгу палицю, просунув її під ручку валізи і, запросивши на допомогу товариша, ми підняли вдвох валізу. Якщо валіза знаходиться точно посередині, то кожен із нас навантажений однаково. Коли ми зрушили валізу до одного з кінців палиці, все змінилося. Легшим вантаж став для того, хто тримає довгий кінець. Змінилися плечі важеля, змінилося й співвідношення сил, які утримують вантаж у піднятому положенні. Руки кожного з нас є опорою важеля, і якщо відстань до вантажу буде меншою, то навантаження на цю точку опори буде більшим.

Досвід 2 . Я взяв невеликий ціпок і біля одного з її кінців збоку вбив цвях. Надів на цей кінець праску (цвях потрібен для того, щоб праска не сковзнула на підлогу) і поклав важіль на спинку стільця. Тримаючи важіль за вільний кінець, рухав його, наближаючи точку опори до вантажу, то видаляючи від нього. Я переконався, що чим більша відстань від руки до точки опори, тим легше втримати вантаж. Той самий результат я отримав, коли пересував руку вздовж важеля до точки опори, залишаючи незмінною відстань від опори до вантажу.

5. Витягаю цвях.

Використовуючи молоток, я забив цвях у шматок деревини на 2/3 його довжини. Спробував витягнути руками цвях зі шматка дерева. У мене нічого не вийшло, як я не намагався. Тоді я взяв цвяходер і легко з його допомогою витягнув цвях. Гвоздодер у моєму випадку діє як важіль,який є простим апаратом, що використовується дляподолання опору у другій точці шляхом застосування сили.

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом важеля.

Застосувавши знання, отримані щодо важеля, виготовив з допомогою тата такі пристрої та моделі.

1. Лебідка своїми руками. (Див. слайд 1).

Від поганої дороги ніхто не застрахований, і якщо ваш автомобіль міцно загруз у бруді, врятувати його допоможе лише лебідка. Чи варто витрачати величезну суму грошей на дорогу річ і купувати її в магазині, коли можна зробити лебідку своїми руками.

Нам знадобилося:

Вісь для обертання і 2 відповідні трубки більшого та меншого діаметра;

Міцний трос;

Хід роботи:

Наша лебідка, зроблена своїми руками, працює за принципом важеля. Для основи саморобної лебідки може бути відрізок труби. Щоб привести в роботу трубу, її необхідно надіти на вісь та закріпити тросом. Петлю троса необхідно намотати кілька разів навколо труби та насадити на будь-яку ручку.

При повороті ручки труба обертатиметься по осі, а трос намотуватиметься на неї. Така лебідка стане в нагоді не тільки, щоб витягувати автомобіль з бруду, але й для переміщення різних вантажів, наприклад, на дачі.

2. Поліспаст. (Див. слайд 1).

Я взяв міцний капроновий шнур, 2 окремі блоки, вантаж. Зібрав комбінацію з 1 рухомого та 1 нерухомого блоку та закріпив їх.Тепер я можу піднімати легко вантажі, які без поліспаста не міг просто утримати в руці.

Провівши досвід із динамометром, я переконався, що поліспаст дає дворазовий виграш у силі!

IV . Висновок.

В результаті проведеної роботи я переконався у наступному правилі – у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані.

Я дізнався про історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди.

Важелі різних видівзустрічаються в повсякденному життіна кожному кроці:

Тачку легше везти, якщо має довгі ручки;

Цвях висмикнути легше, якщо гвоздодер має більшу довжину;

Гайку загорнути значно легше ключем із довгою рукояткою.

Ніколи не варто забувати про «золоте правило» механіки, який спрощено виглядає так: виграш у силі – програш у дорозі. Іноді варто пожертвувати більше коротким шляхомвиграти в силі. Робота все одно буде та сама, але зробити її легше тому, що збільшенню шляху відповідає і збільшення часу. А за більший проміжок часу зробити роботу легше - це ясно кожному.

При конструюванні машин буває навпаки, коли жертвувати доводиться силою, щоб виграти в дорозі, виграти в часі.

У процесі роботи над темою я на власному досвіді переконався, що важіль та його різновиди дійсно дають людині виграш у силі чи відстані, чи застосовуються для зручності. Таким чином підтвердив свою гіпотезу, що не кожен силач обов'язково сильний. Тепер я стаю сильнішим не тільки завдяки щоденним фізичним тренуванням, а й застосовуючи нові отримані знання. Назва моєї роботи в жодному разі не можна вимовляти з ствердною інтонацією. Навпаки, є розум – буде сила. Матеріали мого дослідження безперечно знадобляться на уроках навколишнього світу в початковій школі, А може бути, і на уроках фізики в 7-му класі.

На закінчення хочеться згадати слова Їжачка з чудової казки Володимира Сутєєва «Паличка - виручалочка»: «Палицю завжди знайти можна, а от виручалочку, - а виручалочка-то ось вона де!».

Література

1. Балашов М.М. фізика. - М.: Просвітництво, 1994.

2. Кац Ц.Б. Біофізика під час уроків фізики. - М.: Просвітництво, 1988.

3. Перельман Я.І. Цікава фізика. Книга 1. - М.: Наука, 1979.

4. Фізика. 7 клас / Громов С.В., Батьківщина Н.А. - М.: Просвітництво, 2000.

5. Фізика.7 клас / Перишкін А.В., Батьківщина Н.А. - М.: Дроф, 2003.

6. Енциклопедія для дітей. Т. 14 - Техніка. - М.: Аваста +, 2000.

7. Я пізнаю світ. Дитяча енциклопедія – Світ чудового. - М.: Астрель, 2004.

додаток

Фотозвіт

Лабораторна робота"З'ясування умов рівноваги важеля"

Мої експерименти http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Виготовлення поліспасту

Міський тур міжшкільної конференції

"Перші кроки в науку".

Назва роботи«Сила є! Розуму не треба?

Учень (прізвище, ім'я повністю)Абрамов Данило

МБОУ ЗОШ ________32__клас________________ 4 Б

Керівник роботиЗіберт Галина Іванівна

Тип роботи (проект / реферат / дослідження)дослідження

Критерії оцінювання роботи

1) Дотримання вимог щодо оформлення роботи.Усі вимоги дотримані .

2) Обсяг вивченого матеріалу:пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно-експериментальна робота, моделювання.

3) Пізнавальна цінність, актуальність, практична та теоретична значимість вивченого матеріалу.У роботі вивчено походження та види важелів, проведено досліди з важелем, змодельовано пристрої, що працюють за принципом важеля.

4) Проблема, гіпотеза, ціль, завдання роботи.Гіпотеза: швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими. Мета: з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів. Завдання: провести експерименти з виявлення властивостей важеля і принципу його роботи.

5) Дослідницька майстерність (аргументи, висновки; грамотність, логічність викладу матеріалу, дотримання наукового стилю викладу)Робота складена грамотно, дотримано наукового стилю викладу, зроблено висновки щодо кожного досвіду та роботи в цілому.

Підпис рецензента (розшифрування підпису)

Уюкіна Людмила Григорівна

Важелем називають тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої точки. Нерухому точку називають точкою опори. Відстань від точки опори до лінії дії сили називають плечемцієї сили.

Умова рівноваги важеля: важіль перебуває в рівновазі, якщо прикладені до важеля сили F 1і F 2прагнуть обертати його в протилежних напрямках, причому модулі сил обернено пропорційні плечам цих сил: F 1 /F 2 = l 2 /l 1Це було встановлено Архімедом. За легендою він вигукнув: Дайте мені точку опори і я підніму Землю .

Для важеля виконується « золоте правило» механіки (якщо можна знехтувати тертям і масою важеля).

Докладаючи до довгого важеля певну силу, можна іншим кінцем важеля піднімати вантаж, вага якого набагато перевищує цю силу. Це означає, що, використовуючи важіль, можна отримати виграш у силі. При використанні важеля виграш у силі обов'язково супроводжується таким же програшем у дорозі.

Момент сили. Правило моментів

Твір модуля сили на її плече називають моментом сили.M = Fl , де М – момент сили, F – сила, l – плече сили.

Правило моментів: важіль знаходиться в рівновазі, якщо сума моментів сил, що прагнуть обертати важіль в одному напрямку, дорівнює сумі моментів сил, що прагнуть обертати його в протилежному напрямку. Це правило справедливе для будь-якого твердого тіла, здатного обертатись навколо закріпленої осі.

Момент сили характеризує обертову дію сили. Ця дія залежить як від сили, так і від її плеча. Саме тому, наприклад, бажаючи відчинити двері, намагаються прикласти силу якнайдалі від осі обертання. За допомогою невеликої сили при цьому створюють значний момент, і двері відчиняються. Відкрити її, чинячи тиск біля петель, значно складніше. З тієї ж причини гайку легше відвертати довшим гайковим ключем, шуруп легше вивернути за допомогою викрутки з ширшою ручкою і т.д.

Одиницею моменту сили у СІ є ньютон-метр (1 Н * м). Це момент сили 1 Н, має плече 1 м.

Важільє одним із найдавніших механізмів. Цей найпростіший механізм дозволяв багаторазово збільшувати фізичні можливостілюдини. Сьогодні важко визначити місце та час, коли важіль був уперше застосований людиною свідомо. Напевно, це була палиця, за допомогою якої людина вивертала з землі каміння і висмикувала їстівне коріння. За допомогою палиці було легше підняти важкий камінь, підчепивши його знизу. Чим палиця довша, тим легше пересувати камінь. Палка тут виступає у ролі найпростішого важеля, принцип дії якого люди розуміли вже у ті давні часи. Важель є жорстким стрижнем, здатним вільно обертатися щодо точки опори. Прикладом важеля є такі найдавніші знаряддя праці, як мотика, мітла, весло, молоток із розщепом. Людське тіло є цілою системою важелів, де суглоби служать точками опори.

Вже у V тисячолітті до нашої ери механіки Месопотамії створили рівноважні ваги, застосувавши принцип важеля. Встановивши точку опори прямо під серединою дошки, що гойдається, і поклавши на обидва її краї вантажі, вони помітили, що вниз опустився край з великим вантажем. Якщо вага вантажів буде однакова, то дошка буде перебувати у горизонтальному положенні. Звідси випливав висновок, якщо до рівних плечей прикладаються рівні зусилля, то важіль знаходиться в рівновазі. Якщо ж змінити точку опори і зробити плечі важеля різними, потрібно докласти різних зусиль до країв, щоб привести важіль в рівновагу. Менше зусиль потрібно докласти до довгого важеля і більше до короткого. Стародавні римляни використовували цей принцип під час створення такого вимірювального приладу, як безмін.

Використовуючи принцип важеля, з'явилася можливість створення механізмів, що полегшують людську працю і дозволяють виконувати дії, для яких було недостатньо фізичної силилюдини. Наочним прикладомтому можуть бути знамениті єгипетські піраміди. Вага блоків, з яких зводилися піраміди, досягала 2500 тонн. Блоки потрібно було не лише пересувати, а й піднімати. Деякі вчені й сьогодні мають сумніви, що стародавні єгиптяни могли самі звести піраміди без використання двигунів та інших найпотужніших механізмів. Однак у результаті розкопок вченим пощастило виявити рештки незвичайного дерев'яного пристосування. Гігантські блоки, обв'язані мотузками, піднімалися нагору за допомогою дерев'яних важелів, що мають довгі плечі. Приклавши чималу силу, будівельники натискали на довгі плечі кожного з важелів і піднімали блок на висоту зросту. Важель знайшов повсюдне застосування. Але лише у ІІІ ст. до зв. е. видатний механік Архімед, зробивши математичні розрахунки, створив знамениту теоріюважеля.

Вирішальним визначення виду важеля є розташування точки опори у ньому. У важелях першого роду точка опори знаходиться між точками докладання сил, їх ще називають двоплечими. Щоб важіль перебував у стані рівноваги, сили, які прикладені до плечей, обов'язково спрямовані в один бік. Прикладом таких важелів є рівноважні ваги, ножиці, пасатижі, безмін, шлагбаум. В одноплечих важелях або важелях другого роду точки докладання обох сил знаходяться від точки опори з одного боку. Хоча обидві сили прикладені до одного плеча, вони спрямовані в різні боки. Прикладом такого важеля може бути тачка.

Вам знадобиться

прилади:
- Прилад для вимірювання довжини;
- Калькулятор.
математичні та фізичні формули та поняття:
- закон збереження енергії;
- Визначення плеча важеля;
- Визначення сили;
- властивості таких трикутників;
- Вага вантажу, який необхідно перемістити.

Інструкція

Накресліть схему важеля, позначивши на ній сили F1 і F2, що діють на обидва плечі. Позначте плечі важеля як D1 та D2. Плечі позначаються від точки опори до точки застосування сили. На схемі побудуйте 2 прямокутних , їх катетами буде відстань, на яку необхідно перемістити одне плече важеля і на яке переміститься при цьому плече і плечі важеля, а гіпотенузою - відстань між точкою докладання сили і точкою опори. У вас вийдуть подібні , оскільки у разі докладання сили до одного друге відхилиться від вихідної горизонталі на такий самий кут, що і перше.

Обчисліть відстань, яку необхідно перемістити важіль. Якщо вам даний реальний важіль, який необхідно перемістити на реальну відстань, просто виміряйте довжину потрібного відрізка за допомогою або рулетки. Позначте цю відстань як Δh1.

Обчисліть роботу, яку повинна здійснити сила F1, щоб пересунути важіль на потрібну вам відстань. Робота обчислюється A = F * Δh, У даному випадку буде виглядати як А1 = F1 * Δh1, де F1 - сила, що діє на перше плече, а Δh1 - вже відома вам відстань. По тій самій обчисліть роботу, яку повинна здійснити сила, що діє на друге плече важеля. Ця формула виглядатиме як A2=F2*Δh2.

Згадайте закон збереження енергії для замкнутої. Робота, яку здійснює сила, що діє на перше плече важеля, повинна дорівнювати тій, яку здійснює протидіюча їй сила на другому плечі важеля. Тобто виходить, що А1 = А2, а F1 * h1 = F2 * h2.

Згадайте співвідношення сторін у . Відношення катетів одного з них дорівнює відношенню катетів іншого, тобто h1/Δh2=D1/D2, де D - довжина одного і іншого плеча. Замінивши співвідношення на рівні їм у відповідних формулах, отримуємо таку рівність: F1*D1=F2*D2.

Обчисліть передатне число I. Воно дорівнює відношенню навантаження та прикладеної сили для її переміщення, тобто i=F1/F2=D1/D2.

Операційний важіль, або виробничий леверидж, необхідний управління прибутком і заснований на поліпшенні співвідношення змінних і постійних витрат. Він показує ступінь чутливості прибутку до змін обсягу реалізації, ціни продукції та витрат. За допомогою операційного важільа можна прогнозувати величину прибутку, знаючи можливу зміну даних показників.

Вам знадобиться

- Калькулятор;
- знання бухгалтерського обліку та фінансового аналізу.

Інструкція

Розрахунок операційного важільа необхідно починати з розподілу витрат на постійні та змінні. Такий механізм підрозділу витрат отримав назву маржинального методу. На постійні витрати зміна обсягу виробництва не має жодного впливу. До них належать амортизація, орендна плата, витрати на комунальні послуги. Змінні витрати знаходяться у прямій залежності від обсягів виробництва. Серед них можна виділити витрати на сировину та матеріали.

Можна виділити три основні складові операційного важільа: ціна, змінні та постійні витрати. Ці показники пов'язані з обсягом продажу. Їх зміна прямо чи опосередковано впливає обсяг продажів і виручку. Зміна виручки, з допомогою кожної складової, по-різному впливає динаміку прибутку. Грамотне управління перерахованими показниками дозволяє забезпечувати величину операційного важільа на прийнятному для підприємства рівні.

Ціновий операційний важільпоказує, на зміниться прибуток за зміни виручки на 1%. Якщо на підприємстві відзначається високий рівеньопераційного важільа то навіть невелика зміна обсягу виробництва значною мірою позначається на величині прибутку. У цьому випадку розрахунку наступним чином: ОРц = (Виручка / прибуток) * 100%. Виручка є сумою прибутку, постійних і змінних витрат.

Також можна розрахувати операційний важіль, або операційний, за обсягом реалізації продукції. Він розраховується за формулою: ОРv = (Валова маржа/Прибуток) * 100%. Валова маржа є різницею між виручкою від реалізації та змінними витратами.

Операційний важільза змінними витратами є відношення змінних витрат до прибутку, виражене у відсотках. Він показує, наскільки відсотків зміниться прибуток за зміни змінних витрат за 1 %. Так само можна розрахувати операційний важільза постійними витратами.

Дія операційного левериджу полягає в тому, що будь-яка більша зміна виручки від продажів породжує ще більшу зміну прибутку. Операційний важіль- Це показник, що відображає у скільки разів темпи зміни прибутку випереджають темпи зміни виручки. Чим менший рівень постійних витрат, тим менша сила впливу операційного важільа.

Відео на тему

Пов'язана стаття

Джерела:

операційний важіль розрахувати

Фінансовий важіль (або фінансовий леверидж) відображає відношення позикового капіталу до власних коштів компанії. Чим менше його значення, тим стійкішим вважається становище компанії, та її діяльність менш ризиковою.

Поняття фінансового важеля та його економічний сенс

Будь-яка комерційна діяльність пов'язана з певними ризиками. Якщо вони визначаються структурою джерел капіталу, належать до групи фінансових ризиків. Найважливішою їхньою характеристикою є ставлення власних коштів до позикових. Адже залучення зовнішнього фінансування пов'язане із виплатою відсотків за його використання. Тому при негативних економічних показниках (наприклад, при зниженні обсягу продажів, кадрових проблем тощо) у компанії може виникнути непосильне боргове навантаження. При цьому збільшиться ціна за капітал, що додатково залучається.

Фінансовий виникає за умови використання компанії позикових коштів. Нормальною вважається ситуація, за якої плата за позиковий капітал менша за прибуток, який він приносить. При підсумовуванні цього додаткового прибутку з одержаним від власного капіталу доходом відзначається збільшення рентабельності.

На товарному та фондовому ринку фінансовий важіль є маржинальними вимогами, тобто. відношення суми депозиту до сумарної вартості правочину. Таке співвідношення називається кредитним плечем.

Коефіцієнт фінансового важеля прямо пропорційний фінансового ризику підприємства міста і відбиває частку позикових коштів у фінансуванні. Він розраховується як відношення суми довгострокових та короткострокових зобов'язань до власних коштів компанії.

Його розрахунок необхідний контролю за структурою джерел коштів. Нормальне значення для цього показника становить від 0.5 до 0.8. Високе значення коефіцієнта можуть дозволити собі компанії, які мають стабільну і добре прогнозовану динаміку фінансових показників, а також підприємства з високою часткою ліквідних активів - торгові, збутові, банківські.

Ефективність позикового капіталу великою мірою залежить від рентабельності активів та кредитної відсоткової ставки. Якщо рентабельність нижча від ставки, то позиковий капітал використовувати невигідно.

Розрахунок ефекту фінансового важеля

Для визначення кореляції між фінансовим важелем та рентабельністю власного капіталу застосовується показник, що отримав назву ефект фінансового важеля. Його сутність у тому, що він відбиває наскільки відсотків приростає власний капітал під час використання запозичень.

Виникає ефект фінансового важеля внаслідок різниці між рентабельністю активів та вартістю позикових коштів. Для розрахунку використовується багатофакторна модель.

Формула розрахунку виглядає так: DFL = (ROAEBIT-WACLC) * (1-TRP/100) * LC/EC. У цій формулі ROAEBIT – рентабельність активів, розрахованих через прибуток до сплати відсотків та податків (EBIT), %; WACLC – середньозважена ціна позикового капіталу, %; EC – середньорічна сума власного капіталу; LC – середньорічна сума позикового капіталу; RP - ставка прибуток, %. Рекомендоване значення цього показника знаходиться в діапазоні від 0.33 до 0.5.