Кирилл Ввв
февраль 2017.
341

Как работает рычаг на атомном уровне? Почему мы давим с одного конца поперек стержня сила передается большая(по золотому правилу), а когда вдоль та же самая.?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
3 ответа
Поделиться

Всем хорошо известно, что твердое тело состоит из атомов. Так как твердое тело по определению единый объект, то это указывает на наличие интенсивных сил притяжения, связывающих атомы воедино, и сил отталкивания, без которых между атомами не было бы промежутков. В результате таких взаимодействий атомы твердого тела частично теряют свои индивидуальные свойства, и именно этим объясняются новые, коллективные свойства системы атомов, которая называется твердым телом. Именно коллективные свойства системы атомов приводят к огромной скорости звука в них. В дереве это ~4000 м/сек, a в железе ~5000 м/сек. Таким образом, как только какая-то сила (напряжение, удар, давление) применяется к одному из концов твердого тела, информация о силе со скоростью звука передается по всему твердому телу. Если сила перпендикулярна ("поперек") рычагу, то со скоростью звука (то есть немедленно) всему рычагу передается крутящий момент относительно точки опоры, которая принудительно неподвижна по определению рычага. А золотое правило в этом случае в том, что при равновесии, сумма крутящих моментов равно нулю и рычаг может гордо поддерживать тяжелый груз при явно меньшей силе на другом конце рычага.

Если же сила направлена вдоль рычага, то момент вращения не возникает (|М| = r⋅F⋅sinθ = 0, так как θ = 0). Примененная сила немедленно передается всему рычагу (твердому телу) и, если сила трения с опорой мала, рычаг начнет грустно двигаться поступательно в направлении силы, не выполнив свою функцию рычага. Вот и все.

4
0
Прокомментировать

Немного подробнее о вопросе. 

Есть рычаг с опорой в центре - лом(или доска). Почему когда мы давим с одного конца поперек стержня сила передается большая(по золотому правилу), а когда вдоль то та же самая. Какие происходят в твердом теле процессы, что на другом конце сила возрастает именно при поперечной нагрузке на рычаг? Получается атомы должны каким то образом усилить свое взаимодействие на другом конце, чтобы создать большую силу?

1
-1

Не понятно, лом(доска), опора... а откуда стержень? Вы о простом рычаге спрашиваете?

0
Ответить

да, о простом. Именно таком как на картинке.  Если мы с силой 5кг надавим с торца линейки то на другом конце будет 5к. Если поперек, как на рисунке, на другом конце будет 100кг.  То есть твердое тело(линейка) каким то образом получает силу в 5кг и отдает силу в 100. Скорее всего имеет место накопление потенциальной энергии в одной части и передача ее в другой в более скоцнетрированном виде,  но как это объяснить с помощью межатомных взаимодействий?!

0
Ответить
Прокомментировать

Задача атомов/молекул рычага на "атомном уровне" в том, чтобы сохранять твердость тела. Действительно, кристаллическая решетка никоим образом не производит избыток силы, она лишь передает на расстояние приложенные извне воздействия. Если вопрос в том, откуда берется избыток сил, то все дело в опоре - она тоже действует на рычаг как и вы рукой. Можете использовать вместо опоры свою же руку, и почувствуете что это это воздействие не мало. В итоге на другом конце рычага мы и получаем сумму сил: вашей и опоры. 

0
-1
Прокомментировать
Ответить