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).

не движещ се блокможе да се разглежда като равнораменен лост, при 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.

Описание на устройството

Блокът е прост механизъм, който представлява колело с жлеб около обиколката за въже или верига, способен да се върти свободно около оста си. Въпреки това, въжето прехвърлено клон на дървосъщо е до известна степен блок.

Защо са необходими блокове?

В зависимост от конструкцията си, макарите могат да ви позволят да промените посоката на приложената сила (например, за да повдигнете определен товар, окачен на въже, хвърлено върху клон на дърво, трябва да издърпате другия край на въжето надолу. .. или настрани). В същото време този блок няма да даде печалба в сила. Такива блокове се наричат неподвижен, тъй като оста на въртене на блока е твърдо фиксирана (разбира се, ако клонът не се счупи). Такива блокове се използват за удобство. Например, когато повдигате товар на височина, е много по-лесно да дърпате въже с товар, хвърлен върху блокнадолу , като поставите тежестта на тялото си върху него, вместо да стоите отгоре и да дърпате товар с въже към вас.

Освен това има блокове, които ви позволяват не само да промените посоката на приложената сила, но и да осигурите печалба в сила. Този блок се нарича мобилени работи точно обратното на движещия се блок.

За да спечелите сила, трябва здраво да закрепите единия край на въжето (например да го завържете за клон). След това върху въжето се монтира колело с жлеб, от който е окачен товарът (това трябва да се направи по такъв начин, че колелото с товара да може да се движи свободно по нашето въже).Сега, като издърпаме свободния край на въжето нагоре, ще видим, че блокът с товара също започна да се издига.

Усилието, което ще трябва да положим, за да повдигнем товара по този начин, ще бъде приблизително 2 пъти по-малко от теглото на товара заедно с блока. Да съжалявам този типБлокът не позволява промяна на посоката на силата в широк диапазон, така че често се използва заедно с фиксиран (твърдо фиксиран) блок.

Описание на преживяването

Първо, видеото демонстрира принципа на работа на неподвижен блок: товари с еднаква маса са окачени на неподвижно фиксиран блок, докато блокът е в равновесие. Но веднага щом окачите една допълнителна тежест, предимството веднага започва да се увеличава.

След това, използвайки система от подвижни и неподвижни блокове, ние се опитваме да постигнем състояние на равновесие, като избираме оптималния брой тежести, окачени от двете страни. В резултат на това блокът е балансиран, когато броят на тежестите, окачени от подвижния блок, стане два пъти по-голям от тежестите, окачени на свободния край на конеца.

Така можем да заключим, че подвижният блок дава двойно увеличение на силата.

Това е интересно

Знаете ли, че подвижните и неподвижните блокове се използват широко в трансмисионните механизми на автомобили? В допълнение, блоковете се използват от строителите за повдигане на големи и малки товари (или сами. Например, когато ремонтират външните фасади на сгради, строителите често работят в люлка, която може да се движи между етажите. След завършване на работата на пода, работниците могат бързо да преместят люлката един етаж по-високо, като използват само собствена сила). Блоковете са станали толкова широко разпространени поради лекотата на тяхното сглобяване и лекотата на работа с тях.

Засега ще приемем, че масата на блока и кабела, както и триенето в блока, могат да бъдат пренебрегнати. В този случай можем да считаме, че силата на опън на кабела е еднаква във всичките му части. Освен това ще приемем, че кабелът е неразтеглив и масата му е незначителна.

Фиксиран блок

Стационарен блок се използва за промяна на посоката на сила. На фиг. 24.1 и показва как да използвате неподвижен блок, за да промените посоката на силата в противоположната. С негова помощ обаче можете да промените посоката на силата, както желаете.

Начертайте диаграма на използването на неподвижен блок, който може да се използва за завъртане на посоката на сила с 90°.

Стационарният блок осигурява ли печалба в сила? Нека да разгледаме това, използвайки примера, показан на фиг. 24.1, а. Кабелът се опъва от силата, приложена от рибаря към свободния край на кабела. Силата на опън на кабела остава постоянна по дължината на кабела, следователно от страната на кабела сила със същата величина действа върху товара (риба). Следователно стационарен блок не осигурява печалба в сила.

Когато използвате стационарен блок, товарът се повишава със същото количество, колкото краят на кабела, към който рибарът прилага сила, се спуска. Това означава, че като използваме неподвижен блок, ние нито печелим, нито губим по пътя.

Подвижен блок

Да вложим опит

Когато повдигаме товар с помощта на лек движещ се блок, ще забележим, че ако триенето е ниско, тогава, за да повдигнем товара, трябва да приложим сила, която е приблизително 2 пъти по-малко теглотовар (фиг. 24.3). По този начин подвижният блок дава 2-кратно увеличение на силата.

ориз. 24.3. Когато използваме движещ се блок, печелим 2 пъти сила, но губим същия брой пъти по пътя

Въпреки това, за двойна печалба в сила, трябва да платите със същата загуба по пътя: за да повдигнете товара, например, с 1 m, трябва да повдигнете края на кабела, хвърлен над блока, с 2 m.

Фактът, че движещ се блок дава двойна печалба в сила, може да се докаже без да се прибягва до опит (вижте раздела по-долу „Защо движещ се блок дава двойна печалба в сила?“).

Блокирайтее устройство с форма на колело с жлеб, през който се прекарва въже, кабел или верига. Има два основни вида блокове - подвижни и неподвижни. При неподвижен блок оста е фиксирана и не се издига или пада при повдигане на товари (фиг. 54), докато при подвижен блок оста се движи заедно с товара (фиг. 55).

Стационарният блок не осигурява печалба в сила.Използва се за промяна на посоката на сила. Така например, чрез прилагане на сила надолу към въже, хвърлено върху такъв блок, ние принуждаваме товара да се издигне нагоре (виж Фиг. 54). Ситуацията е различна с движещ се блок. Този блок позволява на малка сила да балансира сила, която е 2 пъти по-голяма. За да докажем това, нека да разгледаме Фигура 56. Като прилагаме сила F, ние се стремим да завъртим блока около ос, минаваща през точка O. Моментът на тази сила е равен на произведението Fl, където l е рамото на силата F, равно на диаметъра на блока OB. В същото време товар, прикрепен към блока с теглото си P, създава момент, равен на къде е рамото на силата P, равно на радиуса на блока OA. Според правилото за момента (21.2)

Q.E.D.

От формула (22.2) следва, че P/F = 2. Това означава, че печалбата в мощността, получена с помощта на движещия се блок, е равна на 2. Експериментът, изобразен на фигура 57, потвърждава това заключение.

В практиката често се използва комбинация от подвижен блок и неподвижен (фиг. 58). Това ви позволява да промените посоката на въздействието на силата с едновременно двойно увеличаване на силата.

За да се получи по-голяма печалба в сила, повдигащ механизъм, наречен верижен подемник. Гръцката дума „шкив“ се образува от два корена: „поли“ - много и „спао“ - теглене, така че като цяло се оказва „много теглят“.

Макарата е комбинация от две скоби, едната от които се състои от три неподвижни блока, а другата от три подвижни блока (фиг. 59). Тъй като всеки от движещите се блокове удвоява теглителната сила, като цяло макарата дава шесткратно увеличение на силата.

1. Какви два вида блокове познавате? 2. Каква е разликата между подвижен блок и неподвижен? 3. За каква цел се използва фиксиран блок? 4. За какво се използва подвижният блок? 5. Какво представлява верижният подемник? Каква печалба в силата осигурява?

Блоковете се класифицират като прости механизми. В допълнение към блоковете, групата от тези устройства, които служат за преобразуване на сила, включва лост и наклонена равнина.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Блокирайте - твърдо, който има способността да се върти около фиксирана ос.

Блоковете се изработват под формата на дискове (колела, ниски цилиндри и др.), Имащи жлеб, през който се прекарва въже (торс, въже, верига).

Блок с фиксирана ос се нарича неподвижен (фиг. 1). Не се движи при повдигане на товар. Фиксираният блок може да се разглежда като лост, който има равни рамена.

Условието за равновесие на блок е условието за равновесие на моментите на силите, приложени към него:

Блокът от фиг. 1 ще бъде в равновесие, ако силите на опън на нишките са равни:

тъй като раменете на тези сили са еднакви (OA=OB). Стационарният блок не осигурява печалба в сила, но ви позволява да промените посоката на силата. Дърпането на въже, което идва отгоре, често е по-удобно, отколкото на въже, което идва отдолу.

Ако масата на товар, привързан към единия край на въже, хвърлен върху неподвижен блок, е равна на m, тогава, за да го повдигнете, трябва да се приложи сила F към другия край на въжето, равна на:

при положение, че не отчитаме силата на триене в блока. Ако е необходимо да се вземе предвид триенето в блока, тогава въведете коефициента на съпротивление (k), след което:

Гладка, фиксирана опора може да служи като заместител на блока. Върху такава опора се хвърля въже (въже), което се плъзга по опората, но в същото време се увеличава силата на триене.

Стационарният блок не дава никаква полза в работата. Пътищата, изминати от точките на приложение на силите, са еднакви, равни на силата, следователно равни на работата.

За да се увеличи силата с помощта на фиксирани блокове, се използва комбинация от блокове, например двоен блок. Когато блоковете трябва да имат различни диаметри. Те са неподвижно свързани помежду си и са монтирани на една ос. Въже е прикрепено към всеки блок, така че да може да се увива около или извън блока, без да се изплъзва. Раменете на силите в този случай ще бъдат неравни. Двойният скрипец действа като лост с различни по дължина рамена. Фигура 2 показва диаграма на двоен блок.

Условието за равновесие за лоста на фиг. 2 ще бъде формулата:

Двойният блок може да преобразува сила. Чрез прилагане на по-малка сила към въже, навито около блок с голям радиус, се получава сила, която действа от страната на въже, навито около блок с по-малък радиус.

Подвижен блок е блок, чиято ос се движи заедно с товара. На фиг. 2, подвижният блок може да се разглежда като лост с рамена с различни размери. В този случай точка O е опорната точка на лоста. ОА - рамо на сила; OB - рамо на сила. Нека разгледаме фиг. 3. Рамото на силата е два пъти по-голямо от рамото на силата, следователно за равновесие е необходимо големината на силата F да бъде половината от големината на силата P:

Можем да заключим, че с помощта на движещ се блок получаваме двойна печалба в сила. Записваме условието за равновесие на движещия се блок, без да отчитаме силата на триене като:

Ако се опитаме да вземем предвид силата на триене в блока, тогава въвеждаме коефициента на съпротивление на блока (k) и получаваме:

Понякога се използва комбинация от подвижен и неподвижен блок. В тази комбинация за удобство се използва фиксиран блок. Той не осигурява печалба в сила, но ви позволява да промените посоката на силата. Движещ се блок се използва за промяна на количеството приложена сила. Ако краищата на въжето, опасващо блока, правят равни ъгли с хоризонта, тогава съотношението на силата, действаща върху товара, към теглото на тялото е равно на съотношението на радиуса на блока към хордата на дъгата, която въжето обхваща. Ако въжетата са успоредни, силата, необходима за повдигане на товара, ще бъде необходима два пъти по-малка от теглото на товара, който се повдига.

Златното правило на механиката

Прости механизминяма печалба от работа. Колкото печелим в сила, толкова губим и в разстояние. Тъй като работата е равна на скаларното произведение на силата и преместването, следователно тя няма да се промени при използване на подвижни (както и неподвижни) блокове.

Под формата на формула „златното правило“ може да бъде написано по следния начин:

къде е пътят, изминат от точката на прилагане на силата – пътя проходими по точкаприлагане на сила.

Златно правилое най-простата формулировка на закона за запазване на енергията. Това правило важи за случаи на равномерно или почти равномерно движение на механизмите. Транслационните разстояния на краищата на въжетата са свързани с радиусите на блоковете ( и ) като:

Получаваме, че за да изпълним „златното правило“ за двоен блок е необходимо:

Ако силите са балансирани, тогава блокът е в покой или се движи равномерно.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2