Блокът е вид лост, той е колело с жлеб (фиг. 1); през жлеба може да се прекара въже, кабел или верига.

Фиг.1. Общ изгледблок

Блоковете са разделени на подвижни и неподвижни.

Оста на неподвижен блок е фиксирана, когато товарът се повдига или спуска, той не се издига или пада. Теглото на товара, който повдигаме, ще означим с P, приложената сила с F, а опорната точка с O (фиг. 2).

Фиг.2. Фиксиран блок

Рамото на сила P ще бъде отсечката OA (рамо на сила l 1), силово рамо F сегмент OB (силово рамо l 2) (фиг. 3). Тези сегменти са радиусите на колелото, тогава рамената са равни на радиуса. Ако раменете са равни, тогава теглото на товара и силата, която прилагаме за повдигане, са числено равни.

Фиг.3. Фиксиран блок

От това можем да заключим, че е препоръчително да използвате неподвижен блок за по-лесно повдигане на товара нагоре, като използвате сила, насочена надолу.

Устройство, при което оста може да се повдига и спуска с товар. Действието е подобно на действието на лоста (фиг. 4).

ориз. 4. Подвижен блок

За да работи с този блок, единият край на въжето е фиксиран, към другия край се прилага сила F, за да се повдигне товар с тегло P, товарът е прикрепен към точка A. Опорната точка по време на въртене ще бъде точка O, тъй като на всеки момент на движение блокът се завърта и точка O служи като опорна точка (фиг. 5).

ориз. 5. Подвижен блок

Стойността на рамото на сила F е два радиуса.

Стойността на рамото на силата P е един радиус.

Рамената на силите се различават два пъти; според правилото за равновесие на лоста силите се различават два пъти. Силата, необходима за повдигане на товар с тегло P, ще бъде половината от теглото на товара. Подвижният блок дава двойно предимство на здравината.

На практика се използват комбинации от блокове за промяна на посоката на действие на приложената сила за повдигане и намаляването й наполовина (фиг. 6).

ориз. 6. Комбинация от подвижни и неподвижни блокове

По време на урока се запознахме със структурата на неподвижен и подвижен блок и научихме, че блоковете са видове лостове. За решаване на проблеми по тази тема е необходимо да запомните правилото за равновесие на лоста: съотношението на силите е обратно пропорционално на съотношението на рамената на тези сили.

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задачи по физика за 7-9 клас образователни институции. - 17-то изд. - М.: Образование, 2004.
2. Перишкин А.В. Физика. 7 клас - 14-то изд., стереотип. - М.: Дропла, 2010.
3. Перишкин А.В. Сборник задачи по физика, 7-9 клас: 5 изд., стереотип. - М: Издателство "Изпит", 2010 г.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. School.xvatit.com ().
3. scienceland.info().

домашна работа

1. Разберете сами какво представлява верижният подемник и какво увеличение на мощността дава.
2. Къде се използват неподвижни и подвижни блокове в ежедневието?
3. Какво е по-лесно да се изкачите: да се изкачите по въже или да се изкачите с неподвижен блок?

Блоковете се използват за повдигане на товари. Блокът е колело с жлеб, монтирано в държач. През блоковия улей се прекарва въже, кабел или верига. неподвиженнаричат ​​такъв блок, чиято ос е неподвижна и при повдигане на товари не се издига или пада (фиг. 1, а, б).

Фиксиран блок може да се разглежда като равнораменен лост, в който рамената на приложените сили са равни на радиуса на колелото. Следователно от правилото на моментите следва, че стационарен блок не осигурява никаква печалба в сила. Позволява ви да промените посоката на силата.

Фигура 2, а, б показва движещ се блок(оста на блока се издига и пада заедно с товара). Такъв блок се върти около моментната ос O. Моментното правило за него ще има формата

По този начин подвижният блок дава двойно увеличение на силата.

Обикновено в практиката се използва комбинация от неподвижен блок и подвижен (фиг. 3). Фиксираният блок се използва само за удобство. Чрез промяна на посоката на силата, тя позволява, например, да повдигнете товар, докато стоите на земята.

Теми на кодификатора на Единния държавен изпит: прости механизми, ефективност на механизма.

Механизъм - това е устройство за преобразуване на сила (увеличаване или намаляване).
Прости механизми - лост и наклонена равнина.

Лост.

Лост - Това твърдо, който може да се върти около фиксирана ос. На фиг.

1) показва лост с ос на въртене. Силите и са приложени към краищата на лоста (точки и). Раменете на тези сили са равни на и съответно.

Условието на равновесие на лоста се дава от правилото на моментите: , откъдето

ориз. 1. Лост

От тази връзка следва, че лостът дава печалба в сила или разстояние (в зависимост от целта, за която се използва) толкова пъти, колкото по-голямото рамо е по-дълго от по-малкото.

Например, за да повдигнете товар от 700 N със сила от 100 N, трябва да вземете лост със съотношение на рамото 7:1 и да поставите товара върху късото рамо. Ще спечелим 7 пъти в сила, но ще загубим същото количество пъти в разстояние: краят на дългото рамо ще опише 7 пъти по-голяма дъга от края на късото рамо (тоест натоварването).

Примери за лостове, които осигуряват увеличаване на силата, са лопата, ножица и клещи. Веслото на гребеца е лостът, който дава печалба в разстоянието. А обикновените лостови везни са равнораменен лост, който не дава печалба нито в разстояние, нито в сила (иначе могат да се използват за претегляне на клиенти).

Фиксиран блок. Важен вид лост е блок

- колело, фиксирано в клетка с жлеб, през който се прекарва въже. В повечето задачи въжето се счита за безтегловна, неразтеглива нишка.

На фиг. Фигура 2 показва стационарен блок, т.е. блок със стационарна ос на въртене (преминаваща перпендикулярно на равнината на чертежа през точката).В десния край на конеца на върха е прикрепена тежест. Нека припомним, че телесното тегло е силата, с която тялото притиска опората или разтяга окачването. IN

в този случай

тежестта се прилага към точката, където товарът е прикрепен към нишката.

Сила се прилага към левия край на конеца в точка.

Рамото на силата е равно на , където е радиусът на блока. Рамото на теглото е равно на . Това означава, че стационарният блок е равнораменен лост и следователно не осигурява печалба нито в сила, нито в разстояние: първо, имаме равенството , и второ, в процеса на преместване на товара и нишката, движението на точка е равна на движението на товара.

Защо тогава изобщо се нуждаем от фиксиран блок? Полезно е, защото ви позволява да промените посоката на усилието. Обикновено фиксираният блок се използва като част от по-сложни механизми. движещ се блок, чиято ос се движи заедно с товара. Издърпваме нишката със сила, която се прилага в точка и е насочена нагоре. Блокът се върти и в същото време също се движи нагоре, повдигайки товар, окачен на нишка.

В даден момент от време фиксираната точка е точката и около нея блокът се върти (той ще се „претърколи“ над точката). Те също така казват, че моментната ос на въртене на блока минава през точката (тази ос е насочена перпендикулярно на равнината на чертежа).

Теглото на товара се прилага в точката, където товарът е прикрепен към резбата. Лостът на силата е равен на .

Но рамото на силата, с която дърпаме конеца, се оказва два пъти по-голямо: то е равно на . Съответно условието за равновесие на товара е равенството (което виждаме на фиг. 3: векторът е наполовина по-дълъг от вектора).

Следователно, подвижният блок дава двойно увеличение на силата. В същото време обаче губим със същите два пъти разстоянието: за да вдигнем товара с един метър, точката ще трябва да се премести с два метра (т.е. да се извадят два метра конец).

Блокът на фиг. 3 има един недостатък: издърпването на конеца нагоре (отвъд точката) не е най-многонай-добрата идея

. Съгласете се, че е много по-удобно да издърпате конеца надолу! Тук на помощ ни идва стационарният блок. На фиг. 4 показаниповдигащ механизъм

, което е комбинация от подвижен блок и неподвижен. Товарът е окачен на подвижния блок, а кабелът е допълнително хвърлен върху неподвижния блок, което прави възможно издърпването на кабела надолу, за да се повдигне товарът. Външната сила върху кабела отново се символизира от вектора. Фундаменталнотова устройство

не се различава от движещ се блок: с негова помощ получаваме и двойно увеличение на силата.

Наклонена равнина.

Както знаем, по-лесно е да търкаляте тежък варел по наклонени пътеки, отколкото да го вдигате вертикално. По този начин мостовете са механизъм, който осигурява печалби в силата. В механиката такъв механизъм се нарича наклонена равнина. Наклонена равнина - плосък еравна повърхност

, разположени под определен ъгъл спрямо хоризонталата. В този случай те казват накратко: „наклонена равнина с ъгъл“.

Нека намерим силата, която трябва да бъде приложена към масов товар, за да го повдигнем равномерно по гладка наклонена равнина с ъгъл . Тази сила, разбира се, е насочена по протежение на наклонената равнина (фиг. 5).

Нека изберем оста, както е показано на фигурата. Тъй като товарът се движи без ускорение, силите, действащи върху него, са балансирани:

Проектираме по оста:

За равномерно повдигане на същия товар вертикално, сила, равна на. Вижда се, че тъй като . Наклонената равнина всъщност дава печалба в сила и колкото по-малък е ъгълът, толкова по-голяма е печалбата.

Широко използвани видове наклонена равнина са клин и винт.

Златното правило на механиката.

Един прост механизъм може да даде печалба в сила или разстояние, но не може да даде печалба в работа.

Например, лост със съотношение на ливъридж 2:1 дава двойна печалба в сила. За да вдигнете тежест върху по-малкото рамо, трябва да приложите сила към по-голямото рамо. Но за да се повдигне товарът на височина, по-голямото рамо ще трябва да се спусне с , а извършената работа ще бъде равна на:

същата стойност като без използване на лоста.

В случай на наклонена равнина ние печелим в сила, тъй като прилагаме сила към товара, която е по-малка от силата на гравитацията. Но за да вдигнем товара на височина над първоначалното положение, трябва да вървим по наклонената равнина. В същото време вършим работа

т.е. същото като при вертикално повдигане на товар.

Тези факти служат като проявления на така нареченото златно правило на механиката.

Златното правило на механиката. Нито един от простите механизми не осигурява никакви печалби в производителността. Колкото пъти печелим в сила, толкова пъти губим в разстояние и обратно.

Златното правило на механиката не е нищо повече от проста версия на закона за запазване на енергията.

Ефективност на механизма.

На практика трябва да правим разлика между полезна работа Аполезно, което трябва да се постигне с помощта на механизъм в идеални условиялипса на загуби и пълна работа Апълен,
което се извършва за същите цели в реална ситуация.

Общата работа е равна на сумата:
-полезна работа;
-работа, извършена срещу силите на триене в различни частимеханизъм;
-извършена работа за преместване на съставните елементи на механизма.

Така че, когато повдигате товар с лост, трябва допълнително да извършите работа, за да преодолеете силата на триене в оста на лоста и да преместите самия лост, който има някаква тежест.

Пълната работа винаги е по-полезна. Съотношението на полезната работа към общата работа се нарича коефициент на ефективност (КПД) на механизма:

=Аполезно/ Апълен

Ефективността обикновено се изразява в проценти. Ефективността на реалните механизми винаги е по-малка от 100%.

Нека изчислим ефективността на наклонена равнина с ъгъл при наличие на триене. Коефициентът на триене между повърхността на наклонената равнина и товара е равен на .

Нека масовият товар се издига равномерно по наклонената равнина под действието на сила от точка до точка до височина (фиг. 6). В посока, обратна на движението, върху товара действа силата на триене при плъзгане.

Няма ускорение, така че силите, действащи върху товара, са балансирани:

Проектираме по оста X:

. (1)

Проектираме по оста Y:

. (2)

освен това

, (3)

От (2) имаме:

След това от (3):

Замествайки това в (1), получаваме:

Общата работа е равна на произведението на силата F и пътя, изминат от тялото по повърхността на наклонената равнина:

Апълен=.

Полезната работа очевидно е равна на:

Аполезно=.

За необходимата ефективност получаваме:

Изследователска задача

Използвайки блоковата система, ще спечелите 2,3,4 пъти повече сила. Какви други печалби спечелихте? Предоставете диаграми на блокови връзки и снимки .

цел: Използвайки блоковата система, вземете печалба в сила от 2,3,4 пъти.

план:

Научете какво представляват блоковете и за какво са необходими.

Провеждайте експерименти с блокове, получете печалба в сила от 2,3,4 пъти.

Кандидатствайте за работа.

Направете фоторепортаж.

доклад:

Изследвахме, че стационарен блок не дава увеличение на силата, но подвижен блок дава 2-кратно увеличение на силата.

Изложихме хипотеза :

Опит No1. Получаване на 2 пъти победа в силата с помощта на движещ се блок .

Оборудване: триножник, 2 съединителя, 1 крак, прът, 1 подвижен блок, 1 неподвижен блок, 1 кг тежест (с тегло 10 N), динамометър, въже.

Провеждане на експеримента:

1. Прикрепете неподвижен блок или прът към триножник, така че равнината на фиксирания блок и краят на пръта да лежат в една и съща равнина.

2. Закрепете единия край на въжето към пръта, хвърлете въжето върху подвижния блок и през неподвижния блок.

3. Закачете тежест на куката на движещия се блок и прикрепете динамометър към свободния край на въжето.

5. Направете заключение.

Резултати от измерването:

Заключение: Е= P/2, печалбата в сила е 2 пъти.

Оборудване. Инсталация за експеримент №1.

Провеждане на експеримент №1.

Опит No2. Получете 4 пъти повече мощност, като използвате 2 движещи се блока.

Оборудване: триножник, 2 подвижни блока, 2 неподвижни блока, 2 тежести с тегло 1 kg (с тегло 10 N) всяка, динамометър, въже.

Провеждане на експеримента:

1. На триножник, като използвате 3 съединителя и 2 крака, закрепете 2 неподвижни блока и прът, така че равнините на блоковете и края на пръта да лежат в една и съща равнина.

2. Закрепете единия край на въжето към пръта, хвърлете въжето последователно през 1-ви подвижен блок, 1-ви фиксиран блок, 2-ри подвижен блок, 2-ри фиксиран блок.

3. Закачете тежест на куката на всеки движещ се блок и прикрепете динамометър към свободния край на въжето.

4. Измерете теглителната сила (на ръката) с динамометър и я сравнете с теглото на тежестите.

5. Направете заключение.

Инсталация за експеримент №2.

Резултати от измерването:

Заключение:Е= P/4, печалбата в сила е 4 пъти.

Опит № 3. Получаване на 3-кратно увеличение на силата с помощта на 1-вия движещ се блок.

За да получите 3-кратно увеличение на силата, трябва да използвате 1,5 движещи се блока. Тъй като е невъзможно да отделите половината от движещия се блок, трябва да използвате въжето два пъти: веднъж хвърлете въжето изцяло върху него, втори път прикрепете края на въжето към неговата половина, т.е. към центъра.

Оборудване: статив, 1 подвижен блок с две куки, 1 неподвижен блок, 1 тежест от 1 kg (с тегло 10 N), динамометър, въже.

Провеждане на експеримента:

1. Фиксирайте 1 фиксиран блок на статива с помощта на съединител.

2. Прикрепете единия край на въжето към горната кука на подвижния блок, прикрепете тежест към долната кука на подвижния блок.

3. Хвърлете въжето последователно от горната кука на подвижния блок през неподвижния блок, отново около подвижния блок и отново през неподвижния блок и закачете динамометъра за свободния край на въжето. Трябва да има 3 въжета, на които лежи подвижният блок - 2 в краищата (пълен блок) и едно към центъра (половин блок). Така че използваме 1,5 движещ се блок.

4. Измерете теглителната сила (на ръката) с динамометър и я сравнете с теглото на тежестта.

5. Направете заключение.

Инсталация за опит № 3. Провеждане на опит № 3.

Резултати от измерването:

Заключение:Е= P/3, печалбата в сила е 3 пъти.

Заключение:

След като проведохме експерименти № 1-3, тествахме хипотезата, изложена преди изследването. Тя беше потвърдена. Въз основа на резултатите от експериментите установихме следните факти:

за да получите 2-кратно увеличение на силата, трябва да използвате 1 подвижен блок;

за да спечелите 4 пъти сила, трябва да използвате 2 движещи се блока;

за да спечелите 3 пъти, трябва да използвате 1,5 движещи се блока.

Забелязахме също, че печалбите са валидни равно на числотовъжета, върху които лежат движещите се блокове:

в експеримент № 1: 1 подвижен блок лежи върху2 въжета - придобиване на сила в2 пъти;

в експеримент № 2: 2 подвижни блока лежат върху4 въжета - придобиване на сила в4 пъти;

в експеримент № 3 подвижният блок лежи върху3 въжета - придобиване на сила в3 пъти.

Този модел може да се приложи за получаване на всяко печелившо число на власт. Например, за да получите 8-кратна печалба, трябва да използвате 4 движещи се блока, така че да лежат на 8 въжета.

Приложение:

Блокови схеми за експерименти № 1-3.

Вижте следващата страница.

Блокът се състои от едно или повече колела (ролки), обградени с верига, колан или кабел. Точно като лоста, макарата намалява силата, необходима за повдигане на товар, но също така може да промени посоката на приложената сила.

Увеличаването на силата идва за сметка на разстоянието: колкото по-малко усилие е необходимо за повдигане на товар, толкова по-дълго трябва да измине точката на прилагане на това усилие. Блоковата система увеличава печалбите на мощност чрез използването на повечетовароносещи вериги. Подобни енергоспестяващи устройства имат много широк спектър от приложения - от преместване на масивни стоманени греди до височината на строителни обекти до издигане на знамена.

Както при другите прости механизми, изобретателите на блока са неизвестни. Въпреки че блоковете може да са съществували и преди, първото споменаване за тях в литературата датира от пети век пр.н.е. и се отнася до използването на блокове от древните гърци на кораби и в театри.

Подвижни блокови системи, монтирани на окачена релса (снимката по-горе)широко използвани на поточните линии, тъй като те значително улесняват движението на тежки части. Приложената сила (F) е равна на теглото на товара (W), разделено на броя на веригите, използвани за поддържането му (n).

Единични фиксирани блокове

Този най-прост тип макара не намалява силата, необходима за повдигане на товара, но променя посоката на приложената сила, както е показано на фигурите горе и горе вдясно. Фиксиран блокв горната част на пръта на флага улеснява повдигането на знамето, като позволява връвта, към която е прикрепено знамето, да бъде издърпана надолу.

Единични движещи се блокове

Единичната макара, която може да се движи, намалява наполовина силата, необходима за повдигане на товара. Намаляването наполовина на приложената сила обаче означава, че точката на прилагане трябва да пътува два пъти по-далеч. В този случай силата е равна на половината от теглото (F=1/2W).

Блокови системи

При използване на комбинация от неподвижен блок и подвижен, приложената сила е кратна на общия брой носещи вериги. В този случай силата е равна на половината от теглото (F=1/2W).

Карго, окачен вертикално през блока, позволява хоризонталните електрически проводници да бъдат опънати.

Висящ асансьор(снимка по-горе) се състои от верига, увита около един подвижен и два неподвижни блока. Повдигането на товар изисква сила, която е само половината от теглото му.

Подемник с макари, обикновено използван в големи кранове (снимката вдясно), се състои от набор от движещи се блокове, на които е окачен товарът, и набор от неподвижни блокове, прикрепени към стрелата на крана. Набирайки сила от толкова много блокове, кранът може да повдигне много тежки товаринапример стоманени греди. В този случай силата (F) е равна на частното от теглото на товара (W), разделено на броя на носещите кабели (n).