نمونه‌هایی از ماشین‌های ساده

۱۲ نمونه سوال از ماشین‌های ساده

۱. به تصویر قرقره ثابت کناری نگاه کنید! برای بلند کردن آن، نیروی F لازم است.
به بزرگی …
الف. 50 ن
ب. ۶۰ ن
ج. ۹۰ شمالی
د. 1000 ن
پمباهاسان
وزن بار = ۱۰۰ نیوتن. برای بلند کردن بار، حداقل نیروی ۱۰۰ نیوتن مورد نیاز است.
جواب صحیح B است.

۱۱. به عکس نگاه کن!

مزیت مکانیکی اهرم ...
A. 1
B. 1,5
C. 2,5
D. 10
پمباهاسان
معلوم است که:
وزن (w) = 75 نیوتن
نیرو (F) = 7,5 نیوتن
بازوی قدرتی (LK) = ۵۰ سانتی‌متر
بازوی بار (LB) = 5 سانتی‌متر
سوال: مزیت مکانیکی (KM)
جواب:

فرمول مزیت مکانیکی اهرم:
KM = w / F یا KM = LK/LB
اطلاعات: KM = مزیت مکانیکی، w = وزن بار، F = نیرو، LK = بازوی توانی، LB = بازوی بار.

مزیت مکانیکی اهرم با استفاده از فرمول بالا محاسبه می‌شود:
KM = w/F = 75 نیوتن / 7,5 نیوتن = 10 یا
KM = LK/LB = 50 سانتی‌متر / 5 سانتی‌متر = 10

جواب صحیح D است.

۳. به تصویر اهرم زیر نگاه کنید!

بزرگی نیروی لازم برای بلند کردن سنگ ...
الف. ۵ نیوتن
ب. 1.500 نیوتن
سی. ۲۵ نیوتن
دی. ۴۵ نیوتن
پمباهاسان
معلوم است که:
وزن بار (w) = 1500 نیوتن
بازوی بار (پوند) = 0,5 متر
بازوی قدرتی (Lk) = ۱.۵ متر
پرسیده شده: نیرو (F)
جواب:

فرمول مزیت مکانیکی اهرم:
کیلومتر = w / F یا کیلومتر = Lk/Lb
شرح فرمول:
Km = مزیت مکانیکی، w = وزن بار، F = نیرو، Lk = بازوی محرک، Lb = بازوی حامل بار.

مزیت مکانیکی:
کیلومتر = لک/لیتر = ۱.۵/۰.۵ = ۳

سبک بزرگ:
کیلومتر = وزن / فارنهایت
F = w / کیلومتر
F = 1500 نیوتن / 3
F = 500 نیوتن
جواب صحیح D است.

۱۱. به عکس نگاه کن!

از چهار ماشین ساده بالا، ماشینی که از اصل سطح شیبدار استفاده می‌کند...
الف. ۱ و ۲
ب. ۱ و ۳
ج. ۱ و ۴
د. ۲ و ۳
پمباهاسان

یک ماشین ساده ابزاری است که برای آسان‌تر کردن کار انسان استفاده می‌شود. به عنوان مثال، اگر در بالا بردن یک جسم تا ارتفاع خاصی مشکل دارید، می‌توانید از یک سطح شیب‌دار استفاده کنید. هل دادن یک جسم در امتداد سطح شیب‌دار به نیروی کمتری نسبت به بلند کردن مستقیم آن نیاز دارد. در این حالت، جسم حرکت می‌کند در حالی که سطح شیب‌دار ثابت می‌ماند.
سطح شیب‌دار در تصویر بالا سطح شیب‌دار که ساکن است. سطوح شیب‌داری وجود دارند که ماشین‌های ساده‌ای هستند که می‌توانند حرکت کنند، یعنی پیچ‌ها (1) و گوه‌ها. نمونه‌هایی از گوه‌ها عبارتند از محورها (2)، چاقوها و اسکنه‌ها. در این حالت، جسم ساکن است در حالی که سطح شیب‌دار حرکت می‌کند.
جواب صحیح الف است.

۵. ماشین ساده‌ی زیر که از اصل اهرم استفاده می‌کند...

پمباهاسان

یکی از انواع ماشین‌های ساده، اهرم است. اهرم ابزاری است که نیرو را افزایش می‌دهد، به طوری که نیروی تولید شده بیشتر از نیروی آزاد شده است. سه نوع اهرم وجود دارد، یعنی اهرم‌های نوع اول، اهرم‌های نوع دوم و اهرم‌های نوع سوم. ویژگی اهرم نوع اول این است که تکیه‌گاه بین نیرو و بار قرار دارد، مثلاً قیچی و انبردست. ویژگی اهرم نوع دوم این است که بار بین تکیه‌گاه و نیرو قرار دارد، مثلاً میخ‌کش و منگنه. ویژگی اهرم نوع سوم این است که نیرو بین بار و تکیه‌گاه قرار دارد، مثلاً قلم‌مو.
شکل ب نمونه‌ای از اهرم نوع دوم است که در آن بار بین تکیه‌گاه (چرخ) و نیرو (نیروی بالابر و نیروی هل دادن انسان) قرار دارد.
جواب صحیح B است.

۶. ماشین ساده‌ی زیر همان اصول کار ماشین ساده‌ی بالا را دارد، یعنی...

پمباهاسان

ماشین ساده‌ای که در تصویر بالا می‌بینید یک اهرم است. اهرم یک وسیله تقویت‌کننده نیرو است که در آن نیروی حاصل از آن بزرگتر از نیروی اعمال شده است. سه نوع اهرم وجود دارد: اهرم‌های نوع اول، اهرم‌های نوع دوم و اهرم‌های نوع سوم.
ویژگی اهرم نوع اول این است که تکیه گاه بین نیرو و بار قرار دارد، مثلاً اهرم ها، قیچی و انبردست.
ویژگی اهرم نوع دوم این است که بار بین تکیه‌گاه و نیرو قرار دارد، مثلاً میخ‌کش و منگنه.
ویژگی اهرم نوع سوم این است که نیرو بین بار و تکیه‌گاه، مثلاً یک برس، قرار دارد.

تصویر سوال بالا یک اهرم و یک ماشین ساده است که بر اساس همان اصل اهرم کار می‌کند، قیچی.
جواب صحیح C است.

۷. به بازی الاکلنگ که در تصویر زیر نشان داده شده است نگاه کنید!
جرم کودک A بیشتر از کودک B است. برای اینکه الاکلنگ متعادل باشد، موقعیت صحیح ... است.
الف. تکیه‌گاه T به نقطه P منتقل شده است.
ب. کودک B به نقطه R حرکت می‌کند
ج. کودک A به نقطه P حرکت می‌کند
د. کودک B به نقطه Q حرکت می‌کند
پمباهاسان

الاکلنگ نمونه‌ای از یک ماشین اهرمی ساده است. فرمول مزیت مکانیکی آن به صورت زیر است:
کیلومتر = w پوند = F lk
اطلاعات:
KM = مزیت مکانیکی،
w = بار
lb = بازوی بار = فاصله بین بار و تکیه‌گاه. تکیه‌گاه در شکل T است.
F = توان
lk = بازوی نیرو = فاصله بین نیرو و تکیه‌گاه. تکیه‌گاه در شکل T است.

بر اساس فرمول بالا، به طوری که حاصلضرب بار (w) و بازوی بار (lb) برابر با حاصلضرب نیرو (F) و بازوی نیرو (lk) باشد، اگر بار بزرگ و نیرو کوچک باشد، بازوی بار (lb) باید کوچک و بازوی نیرو (lk) باید بزرگ باشد.

به تصویر بالا نگاه کنید. اگر A بار بزرگتر و B نیروی کوچکتری باشد، تعادل زمانی اتفاق می‌افتد که بازوی بار کوچک و بازوی نیرو بزرگ باشد.
بازوی بار پس از اینکه کودک A به P منتقل می‌شود، کوچکتر می‌شود.

جواب صحیح C است.

8.

به تصویر زیر نگاه کنید!
از چهار سطح شیبدار بالا، سطحی که مزیت مکانیکی یکسانی دارد در شکل شماره ... نشان داده شده است.

الف. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (2) و (4)
د. (3) و (4)

پمباهاسان

سطح شیب‌دار یک ماشین ساده است. ماشین‌های ساده ابزارهایی هستند که به افراد در انجام کارها کمک می‌کنند. از سطوح شیب‌دار برای آسان‌تر کردن بالا بردن اجسام تا ارتفاع مشخص استفاده می‌شود.
مزیت مکانیکی سطح شیبدار، نسبت طول سطح شیبدار به ارتفاع سطح شیبدار است.

مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۱۲ سانتی‌متر / ۴ سانتی‌متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۱۲ سانتی‌متر / ۴ سانتی‌متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۱۲ سانتی‌متر / ۴ سانتی‌متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۱۲ سانتی‌متر / ۴ سانتی‌متر = ۳

همین مزیت مکانیکی توسط شکل‌های (3) و (4) نشان داده شده است.
جواب صحیح D است.

9.
بعضی از سطوح شیبدار ابعادی مانند تصویر دارند.

سطحی که مزیت مکانیکی یکسانی دارد، سطح شیبدار است. ...
الف. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (2) و (4)
د. (3) و (4)
پمباهاسان
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۴ متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۴۰۰ سانتی‌متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۳.۲
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۴ متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۴۰۰ سانتی‌متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۳.۲
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۴ متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۴۰۰ سانتی‌متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۳.۲
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۴ متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۴۰۰ سانتی‌متر / ۱۲۵ سانتی‌متر = ۳.۲

همین مزیت مکانیکی توسط شکل‌های (1) و (2) نشان داده شده است.
جواب صحیح الف است.

10.
به تصویر زیر که یک سطح شیب‌دار را نشان می‌دهد نگاه کنید!

سطح شیبداری که مزیت مکانیکی یکسانی دارد ...
الف. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (2) و (3)
د. (3) و (4)
پمباهاسان
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۳.۶ متر / ۱.۲ متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۳.۶ متر / ۱.۲ متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۳.۶ متر / ۱.۲ متر = ۳
مزیت مکانیکی سطح شیبدار ۴ = ۳.۶ متر / ۱.۲ متر = ۳

همین مزیت مکانیکی توسط شکل‌های (1) و (2) نشان داده شده است.
جواب صحیح الف است.

۱۱. ماشین‌های ساده

به تصویر اهرم زیر نگاه کنید.

فاصله AB = BC = CD = DE، مقدار نیرویی که باید به نقطه E وارد شود تا اهرم در حالت تعادل قرار گیرد ...

الف. 300 ن

ب. ۶۰ ن

ج. ۹۰ شمالی

د. 900 ن

پمباهاسان

معلوم است که:

AB = BC = CD = DE = l

بازوی بار (Lb) = l

بازوی قدرت (Lk) = 3l

وزن بار (w) = 900 نیوتن

پرسیده شد: نیرو (F)

جواب:

مزیت مکانیکی:

کیلومتر = Lk/Lb = 3l/l = 3

سبک بزرگ:

کیلومتر = وزن / فارنهایت

F = w / کیلومتر

F = 900 نیوتن / 3

F = 300 نیوتن

جواب صحیح الف است.

۱۲. به تصویر اهرم زیر نگاه کنید!

سپس بار 10 سانتی‌متر به تکیه‌گاه نزدیک‌تر می‌شود. برای حفظ تعادل اهرم، نیرو باید...

الف. به علاوه ۵۴ ن

ب. منهای ۶۴ نیوتن

سی. به علاوه ۷۵ نیوتن

د. منهای ۹۶ ن

پمباهاسان

بازوی قدرت (Lk) را محاسبه کنید

معلوم است که:

بازوی بار (پوند) = 25 سانتی‌متر

وزن بار (w) = 480 نیوتن

نیرو (F) = 160 نیوتن

پرسیده شد: بازوی قدرتی (Lk)

جواب:

مزیت مکانیکی (کیلومتر):

کیلومتر = w / F = 480 نیوتن / 160 نیوتن = 3

بازوی قدرتی (Lk):

کیلومتر = لک/لیتر

۳ = لک/۲۵ سانتی‌متر

Lk = (3)(25 سانتی‌متر)

Lk = 75 سانتی متر

بزرگی نیرو (F) را محاسبه کنید

معلوم است که:

بازوی بار (پوند) = 25 سانتی‌متر – 10 سانتی‌متر = 15 سانتی‌متر

وزن بار (w) = 480 نیوتن

بازوی قدرتی (Lk) = 75 سانتی‌متر

پرسیده شد: نیرو (F)

جواب:

مزیت مکانیکی (کیلومتر):

کیلومتر = لک/لیتر

کیلومتر = 75 سانتی‌متر / 15 سانتی‌متر

کیلومتر = ۵

بزرگی نیرو (F):

کیلومتر = وزن / فارنهایت

F = w / کیلومتر

F = 480 نیوتن / 5

F = 96 نیوتن

برای اینکه اهرم در حالت تعادل قرار گیرد، نیرو به میزان ۶۴ نیوتن (۱۶۰ نیوتن – ۹۶ نیوتن) کاهش می‌یابد.

جواب صحیح B است.

منبع سوال:

سوالات آزمون سراسری علوم پایه دوره اول متوسطه/دوره اول اسلامی