Блокове се използват за повдигане на товари. Блокът е колело с улей, монтиран в клетка. През канала на канала се преминава въже, кабел или верига. неподвижен  наричат \u200b\u200bтакъв блок, оста на който е фиксиран и при повдигане на стоки той не се издига и не пада (фиг. 1, а, б).

Фиксираният блок може да се счита за равна рама, при която раменете на приложените сили са равни на радиуса на колелото. Следователно от правилото на моментите следва, че неподвижният блок не дава печалба в сила. Тя ви позволява да промените посоката на силата.

Фигура 2, a, b показва подвижен блок  (оста на блока се издига и пада с товара). Такъв блок се върти около моменталната ос O. Правилото за моментите за него ще има формата

По този начин, подвижната единица дава печалба в сила два пъти.

Обикновено на практика се използва комбинация от неподвижен блок с подвижен блок (фиг. 3). Стационарното устройство е само за удобство. Той, променяйки посоката на силата, позволява например да повдига товара, стоящ на земята.

Описание на устройството

Блокът е прост механизъм, който представлява колело с жлеб около обиколката за въже или верига, способно да се върти свободно около оста си. Обаче въже, хвърлено върху клона на дърво, също е до известна степен блок.

Защо имаме нужда от блокове?

В зависимост от дизайна си, блоковете могат да ви позволят да промените посоката на приложената сила (например, за да повдигнете товар, окачен на въже, хвърлено през клона на дърво, трябва да издърпате другия край на въжето надолу ... или отстрани). В същото време това устройство няма да даде печалба в силата. Такива блокове се наричат неподвижен, тъй като оста на въртене на блока е неподвижно 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 издърпате въже с товар, хвърлен върху блоканадолу прилагайки телесното си тегло към него, отколкото да стои на върха и да дърпа товара с въжето.

Освен това има блокове, които не само ви позволяват да промените посоката на приложената сила, но и дават печалба в сила. Този блок се нарича подвижен  и работи точно обратното от подвижна единица.

За да получите печалба в сила, е необходимо здраво да фиксирате единия край на въжето (например, да го завържете на клон). След това върху въжето е монтирано колело с улук, на което е окачен товарът (това трябва да се направи, за да може колелото с товара свободно да се движи по нашето въже).Сега, издърпвайки свободния край на въжето нагоре, ще видим, че блокът с товара също започна да се издига.

Усилията, които ще трябва да отделим, за да повдигнем товара по този начин, ще бъдат около 2 пъти по-малко от теглото на товара заедно с единицата. За съжаление, този тип блок не позволява промяна на посоката на сила в широк диапазон, поради което често се използва заедно с неподвижен (неподвижно фиксиран) блок.

Описание на опита

В началото видеото демонстрира принципа на движението на неподвижен блок: натоварвания със същата маса се окачват от неподвижно фиксиран блок, докато блокът е в равновесие. Но просто закачете една допълнителна тежест, веднага щом предимството започне по голям начин.

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

Така можем да заключим това мобилният блок дава двойна печалба в силата.

Интересно е

Знаете ли, че подвижните и неподвижните блокове се използват широко в зъбни колела на автомобили? В допълнение, блоковете се използват от строителите за повдигане на големи и малки товари (добре, или самите тях. Например, когато ремонтират външните фасади на сградите, строителите често работят в люлка, която може да се движи между етажите. След завършване на работата на пода работниците могат бързо да преместят люлката. етаж по-високо, използвайки само собствената си сила). Блоковете са толкова широко разпространени поради простотата на тяхното сглобяване и удобството да работите с тях.

Засега приемаме, че масата на блока и кабела, както и триенето в блока, могат да бъдат пренебрегвани. В този случай силата на опъване на кабела може да се счита за една и съща във всичките му части. В допълнение, ние ще считаме кабела за необясним и неговата маса е нищожна.

Фиксиран блок

Фиксираният блок се използва за промяна на посоката на силата. На фиг. 24.1, показва как да използвате неподвижния блок, за да обърнете посоката на сила. Въпреки това с негова помощ можете да промените посоката на силата, както ви харесва.

Начертайте схема на използване на неподвижен блок, с който можете да завъртите посоката на силата с 90 °.

Фиксираният блок дава ли печалба в сила? Обмислете това, като използвате примера, показан на фиг. 24.1 a. Кабелът се дърпа от силата, упражнена от рибаря към свободния край на кабела. Силата на опъване на кабела остава постоянна по протежение на кабела, следователно от страната на кабела товарът (рибата) се влияе от същата модулна сила. Следователно фиксиран блок не дава печалба в силата.

Когато използвате фиксирана единица, натоварването се повишава толкова, колкото пада краят на кабела, към което рибарят прилага сила. Това означава, че използвайки фиксиран блок, ние не печелим или губим по пътя.

Подвижна единица

Сложете опита

Когато повдигате товар с помощта на лек движещ се блок, отбелязваме, че ако триенето е слабо, тогава за да повдигнете товара, е необходимо да приложите сила, която е приблизително 2 пъти по-малка от теглото на товара (фиг. 24.3). По този начин подвижната единица дава печалба в сила с 2 пъти.

Фиг. 24.3. Когато използваме мобилното устройство, печелим 2 пъти по сила, но губим същия брой пъти по пътя

За двойно усилване обаче трябва да заплатите същата загуба по пътя: за да повдигнете товара, например с 1 м, трябва да повдигнете края на кабела, хвърлен върху блока с 2 м.

Фактът, че подвижният блок дава двойно усилване на силата, може да се докаже, без да се прибягва до опит (вижте по-долу раздела "Защо подвижният блок дава двойна печалба в сила?").

блок  е устройство във формата на колело с улей, през който се преминава въже, кабел или верига. Има два основни типа блокове - подвижни и неподвижни. Оста на неподвижен блок е фиксирана и при повдигане на товари не се издига или пада (фиг. 54), но при подвижен блок оста се движи с товара (фиг. 55).

Фиксираният блок не дава печалба в сила.  Използва се с цел промяна на посоката на силата. Така например, прилагайки сила надолу към въже, хвърлено над такъв блок, ние принуждаваме товара да се издигне нагоре (виж фиг. 54). Положението е различно с подвижната единица. Този блок ви позволява да балансирате силата с малка сила, 2 пъти по-голяма. За да докажем това, се обръщаме към фигура 56. Прилагайки силата F, ние се стремим да завъртим блока около оста, минаваща през точка О. Моментът на тази сила е равен на произведението Fl, където l е рамото на силата F, равно на диаметъра на OB единицата. В същото време товар, прикрепен към блока с теглото му P, създава момент, равен на, където рамото на силата P е равно на радиуса на блока OA. Според правилото на моментите (21.2)

както се изисква за доказване.

От формула (22.2) следва, че P / F \u003d 2. Това означава, че усилването в сила, получено с помощта на мобилния блок, е 2, Експериментът, изобразен на фигура 57, потвърждава този извод.

На практика често се използва комбинация от подвижен блок с неподвижен (фиг. 58). Това ви позволява да промените посоката на силата с едновременно двукратно усилване на силата.

За да получите по-голяма печалба в сила, се нарича повдигащ механизъм блок на макарата, Гръцката дума „полиспаст“ се формира от два корена: „поли“ - много и „спао“ - дърпам, така че като цяло се оказва „много дърпане“.

Полиспастът е комбинация от два клипа, единият от които се състои от три неподвижни блока, а другият от три подвижни блока (фиг. 59). Тъй като всеки от подвижните блокове удвоява силата на сцепление, по принцип верижната подемница дава шесткратно усилване.

1. Какви два вида блокове познавате? 2. Каква е разликата между мобилен блок и стационарен? 3. За каква цел се използва фиксираният блок? 4. Защо да използвате подвижен блок? 5. Какво е верижна подемница? Каква печалба от сила дава?

Блоковете се класифицират като прости механизми. В групата на тези устройства, които служат за преобразуване на сили, в допълнение към блоковете включват лост, наклонена равнина.

ОПРЕДЕЛЯНЕ

блок  - твърдо тяло, което има способността да се върти около неподвижна ос.

Блоковете се правят под формата на дискове (колела, ниски цилиндри и др.), Които имат жлеб, през който се преминава въже (торс, въже, верига).

Фиксиран е блок с неподвижна ос (фиг. 1). Не се движи при повдигане на товар. Фиксираният блок може да се счита за лост, който има равни рамене.

Условието за равновесието на блока 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 на:

тъй като раменете на тези сили са еднакви (OA \u003d OV). Фиксираната единица не дава печалба в сила, но ви позволява да промените посоката на действие на силата. Дърпането на въжето, което върви отгоре, често е по-удобно, отколкото да дърпате въжето, което отива отдолу.

Ако масата на товара, свързан към единия край на въжето, хвърлено върху неподвижния блок, е m, тогава за да го повдигнете, към другия край на въжето трябва да се приложи сила F, равна на:

при условие, че силата на триене в блока не отчитаме. Ако е необходимо да се вземе предвид триенето в блока, тогава се въвежда коефициентът на съпротивление (k), тогава:

Замяната на блок може да служи като гладка неподвижна опора. Над такава опора се хвърля въже (въже), което се плъзга по протежение на опората, но силата на триене се увеличава.

Фиксираното устройство не дава печалба в работата. Пътеките, които преминават точките на прилагане на силите, са еднакви, равни на силата, следователно, равни на работа.

За да се получи печалба в сила, като се използват фиксирани блокове, се използва комбинация от блокове, например двоен блок. Когато блоковете трябва да имат различни диаметри. Те са свързани неподвижно помежду си и са монтирани на една ос. Към всеки блок е прикрепено въже, така че да може да бъде навито на или извън блока, без да се подхлъзва. Раменете на силите след това ще бъдат неравномерни. Двойният блок действа като лост с рамене с различна дължина. Фигура 2 показва двойна блокова схема.

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

Двойната единица може да преобразува мощност. Чрез прилагане на по-малка сила към въжена рана около блок с голям радиус се получава сила, която действа отстрани на въжето, навита около блок с по-малък радиус.

Подвижен блок е блок, чиято ос се движи заедно с товара. На фиг. 2 подвижен блок може да се счита за лост с рамена с различни размери. В този случай точката О е опорната точка на лоста. ОА е рамото на силата; OB е рамото на силата. Нека разгледаме pic. 3. Рамото на силата е два пъти по-голямо от рамото на силата, следователно, за баланс е необходимо величината на силата F да бъде два пъти по-малка от модула на силата P:

Можем да заключим, че с помощта на подвижен блок получаваме печалба в сила два пъти. Условието на равновесие на подвижния блок без да се взема предвид силата на триене се записва като:

Ако се опитате да вземете предвид силата на триене в блока, тогава въведете коефициента на съпротивление на блока (k) и вземете:

Понякога се използва комбинация от подвижен и неподвижен блок. В тази комбинация за удобство се използва фиксирана единица. Не дава печалба в сила, но ви позволява да промените посоката на силата. Подвижната единица се използва за промяна на величината на приложената сила. Ако краищата на въжето, покриващо блока, правят същите ъгли с хоризонта, тогава съотношението на силата, влияеща върху натоварването спрямо теглото на тялото, е равно на съотношението на радиуса на блока към хордата на дъгата, която въжето покрива. Ако въжетата са успоредни, силата, необходима за повдигане на товара, ще бъде необходима два пъти по-малка от теглото на товара, който трябва да се повдигне.

Златното правило на механиката

Прости механизми за печалба в работата не. Колко печелим в сила, губим в същия брой пъти в далечината. Тъй като работата е равна на скаларното произведение на силата по изместване, следователно, тя няма да се промени при използване на подвижни (както и неподвижни) блокове.

Във формата на формулата "златното правило" може да се запише, както следва:

къде е пътят, който преминава точката на прилагане на сила - пътят, изминат от точката на прилагане на сила.

Златното правило е най-простата формулировка на закона за запазване на енергията. Това правило се прилага за случаи на равномерно или почти равномерно движение на механизмите. Разстоянията на транслационното движение на краищата на въжетата са свързани с радиусите на блоковете (и) като:

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

Ако силите са балансирани, тогава блокът почива или се движи равномерно.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2