Библиографско описание:  Шумейко А. В., Веташенко О. Г. Съвременният възглед върху простия механизъм „блок“, изучен в учебниците по физика за 7 клас // Млад учен. ?? 2016. ?? №2. ?? Стр. 106-113..07.2019).

  Учебниците по физика за 7 клас при изучаване на прост блоков механизъм интерпретират различно как да влязат сила при повдигане на товар от използвайки този механизъм, например: в перишкин учебник А. V. печалба в сила се постига с използвайки колелата на блока, върху които действат силите на лоста, и в учебника за Генденщайн L. Д. Същите печалби се получават и с с помощта на кабел, върху който действа силата на кабела. Различни учебници, различни предмети и различни сили - за да получите печалба сила, при повдигане на товар. Следователно целта на тази статия е да търси обекти и сили с чрез които печалбата в сила, при повдигане на товар прост механизъм блок.

Ключови думи:

Първо ще прегледаме и сравним как получаваме печалба в мощността, когато повдигаме товар с обикновен блок механизъм, в учебниците по физика за 7 клас, като за целта ще поставим откъси от учебници по учебници със същите понятия, за яснота, в таблицата.

Нека обобщим запознаването и сравнението на текстове и рисунки в учебниците:

Доказателство за получаване на награда в учебника А. В. Пьоришкина се извършва на колелото на блока, а действащата сила е силата на лоста; при повдигане на неподвижния блок не дава печалбата в мощността, а подвижният блок дава печалба в сила 2 пъти. Не се споменава кабела, върху който товарът е окачен на неподвижния блок и подвижния блок с товара.

От друга страна, в учебника на Е. Е. Генденштейн, доказателство за усилване на сила се извършва върху кабел, върху който виси товар или движеща се единица с товар и действащата сила е силата на напрежението на кабела; при повдигане на товар, неподвижният блок може да даде печалба от 2 пъти и не се споменава лоста на колелото на блока.

Търсенето на литература, описващо как да постигнем печалба във властта с блок и кабел, доведе до „Елементарен учебник по физика“, редактиран от академик Г. С. Ландсберг, в §84. Простите машини на страници 1668-175 описват: "обикновен блок, двоен блок, порта, полиспаст и диференциален блок". В действителност, по своя дизайн „двоен блок дава печалба в здравината при повдигане на товар поради разликата в дължината на радиусите на блоковете“, с която се повдига натоварването и „полиспастът дава печалба в сила при повдигане на товар поради въжето , на няколко части от който товарът виси. " По този начин беше възможно да се разбере защо те дават печалба в сила при повдигане на товар, отделно блок и кабел (въже), но не беше възможно да се разбере как блокът и кабелът си взаимодействат помежду си и да прехвърлят тежестта на товара един към друг, тъй като товарът може да бъде окачен на кабела , и кабелът се хвърля върху блока или товарът може да виси на блока, а блокът виси на кабела. Оказа се, че силата на напрежение на кабела е постоянна и действа по цялата дължина на кабела, следователно прехвърлянето на теглото на товара от кабела към блока ще бъде във всяка точка на контакт между кабела и блока, и прехвърлянето на теглото на товара, окачен на блока - въжето. За да изясним взаимодействието на единицата с кабела, ще проведем експерименти за получаване на мощност от подвижната единица, докато повдигаме товара, използвайки оборудването на училищния кабинет по физика: динамометри, лабораторни единици и набор от товари в 1Н (102 g). Ще започнем експериментите с подвижния блок, тъй като имаме три различни версии за получаване на печалба в мощността от този блок. Първата версия е „Фиг. 180. Подвижният блок като лост с неравномерни рамене "- учебник А. В. Пиришкина, вторият" Фиг. 24.5 ... две еднакви сили на напрежение на кабела F ", - според учебника на Л. Е. Генденщайн и накрая третия" Фиг.145. Полиспаст " , Повдигането на товара от подвижната клетка за захващане на няколко части от едно и също въже - според учебника на Г. С. Ландсберг

Опит номер 1. "Ris.183"

За експеримента номер 1, за да получите усилването на мощността върху подвижния блок „лост с неравномерни рамена OAV pic.180” според учебника А. В. Перишкин, върху подвижния блок „рис.183” позиция 1, начертайте лост с неравномерни рамена OAB, като в „ris.180“ и ние ще започнем да повдигаме товара от позиция 1 до позиция 2. В същия миг блокът започва да се върти, обратно на часовниковата стрелка, около оста си в точка А, а точка Б - края на лоста, през който асансьорът преминава, отвъд полукръга, върху който кабелът около дъното на подвижния блок. Точката О е точката на опора на лоста, която трябва да бъде фиксирана, слиза надолу, вижте “Фиг.183” - позиция 2, т.е. лостът с неравномерни рамена OAV се променя като лост с равни рамена (същите пътеки преминават точки O и B).

Въз основа на данните, получени в експеримент № 1 относно промените в положението на лоста на OAB върху подвижния блок при повдигане на товара от позиция 1 до позиция 2, може да се заключи, че представянето на подвижния блок като лост с неравномерни рамена в "Фиг.180", при повдигане товар, с въртенето на блока около оста си, съответства на лост с равни рамене, който не дава печалба в сила при повдигане на товара.

Опит номер 2 ще започне с прикрепване на динамометри към краищата на кабела, върху който ще окачим подвижния блок с тегло 102 g, което съответства на тежест 1 N. Фиксираме единия край на кабела върху окачването, а за втория край на кабела ще повдигнем товара върху подвижния блок. Преди повдигането показанията на двата динамометри при 0,5 N, първо повдигането на показанията на динамометъра, за който се е извършил асансьорът, се промени на 0,6 N и остава така по време на повдигането, след като повдигането приключи, показанията се върнаха на 0,5 N. Показанията на динамометра бяха фиксирани за фиксирана суспензия не се промени по време на изкачването и остана равна на 0,5 N. Нека анализираме резултатите от експеримента:

1. Преди повдигане, когато товар от 1 N (102 g) виси на подвижен блок, теглото на товара се разпределя върху цялото колело и се прехвърля върху кабела, който се огъва около блока отдолу, с целия полукръг на колелото.
2. Преди повдигане показанията и на двата динамометра са 0,5 N всеки, което показва, че теглото на товара е 1 N (102 g), разделено на две части на кабела (преди и след блока) или че силата на опъване на кабела е 0,5 N и същата по цялата дължина на кабела (което в началото е същото в края на кабела) - и двете тези твърдения са верни.

Ще сравним анализа на експеримента номер 2 с версиите на учебниците за получаване на усилване в сила с 2 пъти по-бързо движещия се блок. Нека започнем с твърдението в учебника на Л. Е. Генденщайн "... че към блока се прилагат три сили: теглото на товара Р, насочено надолу, и две еднакви сили на напрежение на кабела, насочени нагоре (фиг. 24.5)". По-точно би било да се каже, че теглото на товара във фиг. 14.5 ”беше разделен на две части на кабела, преди и след блока, тъй като силата на опъване на кабела е една. Остава да анализираме подписа под „ris.181“ от учебника А. А. Пьоришкин. „Комбинация от мобилни и фиксирани блокове - полиспаст“. Описанието на устройството и усилването на мощността при повдигане на товара полиспаста е дадено в Елементарния учебник по физика, изд. Г. С. Лансберг, където се казва: "Всяко парче от въжето между блоковете ще действа върху движещия се товар със силата T, а всички парчета от въжето ще действат със силата nT, където n е броят на отделните секции на въжето, свързващи двете части на блока." Оказва се, че ако приложим коефициента на усилване „с въже, свързващо двете части“ на полиспаста от елементарния учебник по физика на Ландсберг G. S към „Фиг.181“, тогава описанието на усилването в мощността на подвижната единица на „Фиг.179 и съответно Фиг. 180 "би било грешка.

След анализ на четири учебника по физика можем да заключим, че съществуващото описание на начина за получаване на мощност чрез прост механизъм не съответства на реалното състояние на нещата и следователно изисква ново описание на работата на обикновен блоков механизъм.

Лесен повдигащ механизъм  се състои от блок и кабел (въже или верига).

Блоковете на този повдигащ механизъм са разделени на:

по дизайн за прости и сложни;

според метода за повдигане на товара на подвижния и неподвижния.

Запознаването с изграждането на блокове ще започне с прост блок, което е колело, въртящо се около оста си, с жлеб около обиколката за кабел (въже, верига) на фиг. 1 и може да се разглежда като лост с равна рама, чиито рамена са равни на радиуса на колелото: OA = OB = r. Такъв блок не дава печалба в сила, но ви позволява да промените посоката на движение на кабела (въжета, вериги).

Двоен блок  се състои от два блока с различни радиуси, неподвижно свързани помежду си и монтирани на обща ос от фиг.2. Радиусите на блоковете r1 и r2 са различни и при повдигане на товара действат като лост с неравномерни рамена, а усилването на мощността ще бъде равно на съотношението на дължините на радиусите на блока с по-голям диаметър към блока с по-малък диаметър F = P · r1 / r2.

портата се състои от цилиндър (барабан) и дръжка, прикрепена към него, която действа като блок с голям диаметър. Коефициентът на усилване, даден от яката, се определя от съотношението на радиуса на обиколката R, описано от дръжката, към радиуса на цилиндъра r, на който е намотано въжето F = P · r / Р.

Нека се обърнем към метода за повдигане на товари в блокове. От описанието на дизайна всички блокове имат ос, около която се въртят. Ако оста на блока е фиксирана и не се издига или пада при повдигане на товари, тогава се нарича този блок фиксиран блокпрост блок, двоен блок, порта.

в подвижен блокоста се издига и пада с натоварването от Фиг.10 и е предназначена главно за премахване на огъването на кабела в точката на окачване на товара.

Нека се запознаем с устройството и метода за повдигане на товара с втората част на обикновен повдигащ механизъм - това е кабел, въже или верига. Кабелът е усукан от стоманени проводници, въжето е усукано от нишки или нишки, а веригата се състои от връзки, свързани помежду си.

Начини за спиране на товара и получаване на печалбата в сила при повдигане на товара чрез кабел:

На фиг. 4 натоварването е фиксирано в единия край на кабела и ако повдигнете товара отвъд другия край на кабела, тогава за да повдигнете този товар, трябва малко повече сила от теглото на товара, тъй като прост блок на усилване не дава F = R.

На фигура 5 товарът на работника се повдига от кабела, който се огъва около простия блок, в единия край на първата част на кабела е фиксирана седалката, на която работникът седи, а за втората част на кабела работникът се повдига със сила 2 пъти по-малка от теглото му, защото теглото на работника беше разделено на две части от кабела, първата - от седалката до блока, а втората - от блока към ръцете на работника F = P / 2.

На фигура 6 товарът се повдига от двама работници за два кабела и теглото на товара се разпределя по равно между кабелите и следователно всеки работник ще повдигне товара със сила, наполовина на теглото на товара F = P / 2.

На фигура 7 работниците повдигат товар, който виси на две части от един и същ кабел, а теглото на товара се разпределя по равно между частите на този кабел (като между два кабела) и всеки работник ще повдигне товара със сила, равна на половината от теглото на товара F = P / 2.

На фигура 8 краят на кабела, за който един от работниците повдигна товара, беше фиксиран върху неподвижно окачване, а теглото на товара беше разделено на две части на кабела и когато работникът повдигна товара на втория край на кабела, силата, с която работникът ще вдигне товара два пъти по-малко от теглото на товара F = P / 2 и повдигането на товара ще бъде 2 пъти по-бавно.

На фигура 9 товарът виси на 3 части от един кабел, единият край на който е фиксиран и усилването на мощността при повдигане на товара ще бъде равно на 3, тъй като теглото на товара ще бъде разделено на три части на кабела F = P / 3.

За да се елиминира огъването и да се намали силата на триене на мястото на спиране на товара, е монтиран прост блок и силата, необходима за повдигане на товара, не се е променила, тъй като обикновен блок не дава печалби на фиг.10 и фиг.11, а самият блок ще бъде наречен движеща се единица, тъй като оста на този блок се издига и пада с товара.

Теоретично товарът може да бъде закачен на неограничен брой части от един кабел, но практически ограничен до шест части и такъв повдигащ механизъм се нарича вид такелаж, която се състои от неподвижни и подвижни клетки с прости блокове, които се редуват последователно около кабела, единият край е фиксиран към неподвижния държач, а повдигането на товара се извършва във втория край на кабела. Коефициентът на усилване зависи от броя на частите на кабела между неподвижните и подвижните държачи, като правило това е 6 части на кабела, а усилването на мощността 6 пъти.

Статията разглежда реалното взаимодействие между блоковете и кабела при повдигане на товара. Съществуващата практика при определяне, че „неподвижният блок не дава печалба в здравината, а подвижният блок дава печалба 2 пъти“ погрешно интерпретира взаимодействието на кабела и блока в повдигащия механизъм и не отразява цялото многообразие на конструкцията на блока, което доведе до разработването на едностранни погрешни идеи за блок. В сравнение със съществуващите обеми материал за изучаване на обикновен блоков механизъм, обемът на изделието се увеличи с 2 пъти, но това позволи ясно и ефективно да се обяснят процесите, протичащи в обикновен повдигащ механизъм, не само за ученици, но и за учители.

Литература:

1. Перушкин, А. В. Физика, 7 клас .: Учебник / А. В. Перишкин .- 3-то изд., Дополн .- М .: Дрофа, 2014, - 224 с,: ил. ISBN 978–5–358–14436–1. § 61. Прилагане на правилото за ловно равновесие към блок, стр. 181-183.
2. Gendenshtein, L. E. Физика. 7 клас В 2 ч. Част 1. Учебник за учебни заведения / Л. Е. Генденштен, А. Б. Кайдалов, В. Б. Кожевников; от изд. В. А. Орлова, И., И. Ройзен. - 2-ро издание, отб. - М .: Мнемозина, 2010.-254 с., Ил. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Прости механизми, стр. 1888–196.
3. Елементарен учебник по физика, под редакцията на акад. Г. С. Ландсберг том 1. Механика. Топлината. Молекулярна физика. - 10-то изд. - Москва: Наука, 1985. § 84. Прости машини, с. 168-175.
4. Громов, С. В. Физика: Учебник. за 7 кл. общото образование. институции / С. В. Громов, Н. А. Родина.- 3-е изд. - М .: Просвещение, 2001.-158,: ил. ISBN-5-09-010349-6. § 22. Блок, стр.55 -57.

Ключови думи: блок, двоен блок, фиксиран блок, подвижен блок, полиспаст..

Анотация:   Учебниците по физика за 7 клас при изучаване на прост механизмен блок по различен начин се интерпретират как да се получи печалба при повдигане на товар, като се използва този механизъм, например: в учебника А. Перришкин, и в учебника Е. Л. Генденщайн същата печалба се получава с помощта на кабел, който се въздейства от сила на напрежение на кабела. Различни учебници, различни учебни предмети и различни сили - за да получите печалба в сила, като същевременно повдигате товара. Следователно целта на тази статия е да се търсят обекти и сили, с помощта на които се получава усилването на мощността, когато товар се повдига чрез обикновен блоков механизъм.

4.1. Статични елементи

4.1.7. Някои прости механизми: блокове

Устройствата, предназначени да движат (повдигат, спускат) товари с помощта на колело и резба, хвърлена върху него, към която се прилага някаква сила, се наричат ​​блокове. Има фиксирани и движещи се блокове.

Блоковете са предназначени за придвижване на тежест от P → с помощта на силата F →, приложена към въжето, хвърлено върху колелото.

за всякакъв вид блокове  (неподвижно и мобилно) условието за баланс е изпълнено:

d 1 F = d 2 P,

където d 1 е рамото на силата F →, приложена към въжето; d 2 е рамото на силата P → (теглото на товара, преместен от този блок).

Най- фиксиран блок  (фиг. 4.8) раменете на силите F → и P → са идентични и равни на радиуса на блока:

d 1 = d 2 = R,

следователно силовите модули са равни един на друг:

F = P

Фиг. 4.8

С помощта на неподвижен блок може да се движи тяло с тегло P →, като се приложи сила F →, чиято стойност съвпада със стойността на теглото на товара.

В подвижния блок (фиг. 4.9) раменете на силите F → и P → са различни:

d 1 = 2R и d 2 = R,

където d 1 е рамото на силата F →, приложена към въжето; d 2 е рамото на сила P → (теглото на товара, преместен от тази единица),

следователно силовите модули се подчиняват на равенството:

Фиг. 4.9

С помощта на подвижния блок тялото с тежест P → може да бъде преместено чрез прилагане на сила F →, която е половината от размера на теглото на товара.

Блоковете ви позволяват да движите тялото на известно разстояние:

• фиксираният блок не печели в сила; тя променя само посоката на приложената сила;
• мобилната единица дава печалба в сила 2 пъти.

Както мобилни, така и фиксирани блокове не давайте печалба работа: колко пъти печелим със сила, толкова пъти губим в дистанция („златно правило“ на механиката).

Пример 22. Системата се състои от два безтегловни блока: един мобилен и един неподвижен. Тегло 0,40 кг е окачено от оста на подвижната единица и докосва пода. Известна сила се прилага към свободния край на въжето, хвърлен върху неподвижния блок, както е показано на фигурата. Под действието на тази сила натоварването се повишава от състояние на покой до височина 4,0 m за 2,0 s. Намерете силовия модул, приложен към въжето.

2 T → ′ + P → = m a →,

2 T '- m g = m a,

a = 2 F - m g m.

Разстоянието, покрито от товара, съвпада с височината му над повърхността на пода и е свързано с времето на неговото движение по формулата

или като се вземе предвид изразът за модула за ускорение

h = a t 2 2 = (2 F - m g) t 2 2 m.

Изразете оттук желаната сила:

F = m (h t 2 + g 2)

и изчислете стойността му:

F = 0.40 (4.0 (2.0) 2 + 10 2) = 2.4 N.

Пример 23. Системата се състои от два безтегловни блока: един мобилен и един неподвижен. Известно тегло е окачено от оста на неподвижния блок, както е показано на фигурата. Под действието на постоянна сила, приложена към свободния край на въжето, натоварването започва да се движи с постоянно ускорение и се придвижва до разстояние от 3,0 м за 2,0 секунди. По време на движението на приложената сила натоварване развива средна мощност от 12 вата. Намерете масата на товара.

Решението. Силите, действащи върху подвижните и неподвижните блокове, са показани на фигурата.

Две сили T → (от двете страни на блока) действат върху неподвижния блок от страната на въжето; под действието на тези сили отсъства движението на блока напред. Всяка от тези сили е равна на силата F →, приложена към края на въжето:

На подвижния блок действат три сили: две сили на опъване на въжето T → ′ (от двете страни на блока) и теглото на товара P → = m g →; под действието на посочените сили блокът (заедно с окачения върху него товар) се движи нагоре с ускорение.

Ние пишем втория закон на Нютон за подвижната единица под формата:

2 T → ′ + P → = m a →,

или се проектира върху координатна ос, насочена вертикално нагоре,

2 T '- m g = m a,

където T 'е модулът на силата на опън на въжето; m е масата на товара (масата на подвижната единица с товара); g е модулът на ускорението на гравитацията; a е модулът за ускорение на единицата (натоварването има същото ускорение, следователно, ще говорим за ускорението на товара).

Модулът на силата на опъване на въжето T 'е равен на модула на сила T:

следователно модулът на ускорение на натоварването се определя от израза

a = 2 F - m g m.

От друга страна, ускорението на товара се определя от формулата за изминатото разстояние:

където t е времето на движение на товара.

равенство

2 F - m g m = 2 S t 2

ви позволява да получите израз за модула на приложената сила:

F = m (S t 2 + g 2).

Натоварването се движи равномерно ускорено, поради което модулът на неговата скорост се определя от израза

v = at,

и средната скорост -

〈V〉 = S t = a t 2.

Средната мощност, развита от приложената сила, се определя по формулата

〈N〉 = F 〈v〉,

или като се вземат предвид изразите за модула на сила и средната скорост:

〈N〉 = m a (2 S + g t 2) 4 t.

От тук изразяваме желаната маса:

m = 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).

Заменете във формулата за израза за ускорение (a = 2S / t 2):

m = 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)

и направете изчислението:

m = 2 ⋅ (2.0) 3 ⋅ 12 3.0 (2 ⋅ 3.0 + 10 (2.0) 2) ≈ 1.4 кг.

Доклад за изпълнението на заданието за изследване

„Проучване на системата от блокове, даваща печалба от 2, 3, 4 пъти“

ученици от 7 клас.

Средно училище № 76, Ярославъл

Тема на работа: Проучване на системата от блокове, даваща печалба от 2, 3, 4 пъти.

Цел на работата: Прилагайки система от блокове, получете печалба в сила 2, 3, 4 пъти.

оборудване:   подвижни и неподвижни блокове, стативи, стъпала със съединители, товари, въже.

Работен план:

Проучете теоретичния материал по темата „Прости механизми. Блокове “;

Сглобете и дайте описание на инсталациите - блокови системи, които дават печалба от 2, 3, 4 пъти.

Анализ на резултатите от експеримента;

заключение

„Малко за блоковете“

В съвременната технология повдигащите се механизми са широко използвани, незаменими компоненти от които могат да се нарекат прости механизми. Сред тях най-древните изобретения на човечеството са блокове. Древногръцкият учен Архимед облекчи труда на човека, като му даде печалба в сила, когато използва изобретението си, и го научи да променя посоката на силата.

Блокът е колело с жлеб около обиколката за въже или верига, чиято ос е твърдо прикрепена към греда на стената или тавана. Повдигащите устройства обикновено използват не един, а няколко блока. Системата от блокове и кабели, предназначена за увеличаване на товароносимостта, се нарича верижна подемница.

В уроците по физика изучаваме мобилен и фиксиран блок. С помощта на фиксиран блок можете да промените посоката на силата. Мобилна единица - намаляване дава печалба в сила 2 пъти.Фиксиран блок Архимед счита за равностоен лост. Моментът на сила, действащ от едната страна на неподвижния блок, е равен на момента на сила, приложен от другата страна на блока. Силите, създаващи тези моменти, са същите. Подвижна единица Архимед пое за неравнопоставени оръжия. По отношение на центъра на въртене има моменти на сили, които трябва да са равни по равновесие.

Блок чертежи:

2. Сглобяване на инсталации - блокови системи, които дават печалба в сила 2, 3 и 4 пъти.

В работата използваме товарачието тегло е 4 N   (Фигура 3).

Фиг. 3

Използвайки мобилни и фиксирани блокове, нашият екип сглоби следните инсталации:

Блок система дава печалба от 2 пъти   (Фиг.4 и фиг.5).

В тази система от блокове се използват мобилни и фиксирани блокове. Тази комбинация ви дава удвоени печалби. Следователно, до точка А трябва да приложите сила, равна на половината от теглото на товара.

Фигура 4

Фигура 5

Снимката (фиг.5) показва, че тази инсталация дава усилване 2 пъти, динамометърът показва сила, приблизително равна на 2 N. От товара има две въжета. Не отчитаме теглото на блоковете.

Блок система дава 3 пъти печалба , Фиг.6 и Фиг.7

В тази система от блокове се използват два мобилни и фиксирани блока. Такава комбинация дава печалба три пъти. Принципът на работа на нашата инсталация с кратност 3 (3 пъти усилване) изглежда както е показано на фигурата. Краят на въжето се монтира върху платформата, след което въжето се хвърля върху неподвижния блок. Още веднъж - през мобилното устройство, което държи платформата с товара. След това издърпайте въжето през друг неподвижен блок. Този тип механизъм дава печалба в сила 3 ​​пъти, това е странна опция. Използваме просто правило: колко въжета идват от товара, такава е нашата печалба в сила. По дължината на въжето губим точно толкова пъти, колкото се окаже печалбата във властта.

Фигура 6

Фигура 7

Фигура 8

Снимката (фиг. 8) показва, че динамометърът показва сила, приблизително равна на 1,5 N. Грешката дава теглото на подвижната единица и платформата. От товара излизат три въжета.

Блок система дава 4 пъти печалба .

В тази система от блокове се използват два мобилни и два фиксирани блока. Тази комбинация ви дава четирикратна печалба. (Фиг.9 и фиг.10).

Фиг. 9

Фигура 10

Снимката (фиг.10) показва, че тази инсталация дава усилване от 4 пъти по-голяма сила, динамометърът показва сила, приблизително равна на 1 N. От товара има четири въжета.

заключение:

Системата от мобилни и неподвижни блокове, състояща се от въжета и блокове, ви позволява да спечелите ефективна сила с загуба на дължина. Използваме простото правило - златното правило на механиката: колко въжета идват от товара, това е нашата печалба в сила. По дължината на въжето губим точно толкова пъти, колкото се окаже печалбата във властта. Благодарение на това златно правило на механиката е възможно да се повдигат товари с голяма маса, без да се полагат големи усилия.

Познавайки това правило, можете да създадете система от блокове - приспособление, което ви позволява да спечелите в сила n-тия брой пъти. Следователно блоковете и блоковите системи се използват широко в различни области от нашия живот. Pнеподвижните и неподвижните блокове се използват широко в механизмите за предаване на автомобили. В допълнение, блоковете се използват от строителите за повдигане на големи и малки товари (например, когато ремонтират външните фасади на сградите, строителите често работят в люлка, която може да се движи между етажите. След приключване на работата по пода, работниците могат бързо да преместят люлката на пода отгоре, използвайки само със собствената си сила). Блоковете са толкова широко разпространени поради простотата на тяхното сглобяване и лекотата на работа с тях.

Нека сега приемем, че масата на блока и кабела, както и триенето в блока, могат да бъдат пренебрегвани. В този случай силата на напрежението на кабела може да се счита за една и съща във всичките му части. В допълнение, кабелът ще се счита за неустойчив, а неговата маса - за нищожна.

Фиксиран блок

Фиксирана единица се използва за промяна на посоката на силата. На фиг. 24.1, и е показано как да промените посоката на силата с помощта на неподвижен блок към обратното. Въпреки това може да се използва за промяна на посоката на силата, както желаете.

Начертайте схема на използването на фиксиран блок, с който можете да завъртите посоката на силата с 90 °.

Победи ли фиксиран блок в сила? Нека го разгледаме на примера, показан на фиг. 24.1, a. Кабелът се дърпа от силата, приложена от рибаря към свободния край на кабела. Силата на опъване на кабела остава постоянна по дължината на кабела, следователно, от страната на кабела, натоварването (рибата) е със същата величина като силата. Следователно един фиксиран блок не дава печалба в мощността.

Когато използвате неподвижен блок, натоварването се повишава със същото количество като края на кабела, към което рибарят прилага сила. Това означава, че използвайки фиксиран блок, ние не печелим или губим по пътя.

Подвижен блок

Влагаме опита

Повдигайки товара с помощта на лек подвижен блок, отбелязваме, че ако триенето е ниско, тогава за повдигане на товара е необходимо да се приложи сила, която е около 2 пъти по-малка от теглото на товара (фиг. 24.3). По този начин мобилната единица дава печалба в сила 2 пъти.

Фиг. 24.3. Когато използваме подвижен блок, печелим 2 пъти по сила, но колкото пъти губим по пътя.

За двойна печалба в мощността обаче трябва да платите същата загуба по пътя: за да вдигнете товар, например с 1 метър, трябва да повдигнете края на кабел, хвърлен над блока с 2 метра.

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

Най-често се използват прости механизми за получаване на печалба във властта. Тоест, по-малка сила да се движи повече в сравнение с теглото си. В този случай печалбата във властта не се постига „безплатно“. Разходите за заплащане за него са загуба в разстояние, тоест се изисква по-голямо движение, отколкото без използване на прост механизъм. Въпреки това, когато силите са ограничени, „обменът“ на разстоянието за силата е от полза.

Подвижните и неподвижните блокове са някои от видовете прости механизми. В допълнение, те са модифициран лост, който също е прост механизъм.

Фиксиран блок  не дава печалба в сила, тя просто променя посоката на приложението си. Представете си, че трябва да повдигнете тежък товар нагоре по въжето. Ще трябва да го издърпате нагоре. Но ако използвате неподвижен блок, ще трябва да го дърпате надолу, докато натоварването се увеличава. В този случай ще ви бъде по-лесно, тъй като необходимата сила ще се състои от мускулна сила и вашето тегло. Без използването на фиксиран блок, би било необходимо да се приложи същата сила, но това би било постигнато единствено за сметка на мускулната сила.

Фиксираният блок е колело с улей за въжето. Колелото е фиксирано, може да се върти около оста си, но не може да се движи. Краищата на въжето (кабел) висят надолу, към единия е прикрепен товар, а към другия се прилага сила. Ако издърпате кабела надолу, товарът се повишава.

Тъй като няма печалба в сила, няма и загуба в разстояние. На какво разстояние натоварването ще се покачи, на същото разстояние е необходимо да се спусне въжето.

Използване на подвижен блок дава печалба в сила два пъти (в идеалния случай). Това означава, че ако теглото на товара е F, тогава за да го повдигнете, трябва да приложите силата F / 2. Подвижният блок се състои от едно и също колело с улей за кабела. Въпреки това има фиксиран единия край на кабела и колелото е подвижно. Колелото се движи с товара.

Теглото на товара е силата, насочена надолу. Той се балансира от две възходящи сили. Единият създава опора, към която е прикрепен кабелът, а другият дърпа кабела. Силата на опъване на кабела е една и съща от двете страни, което означава, че теглото на товара е равномерно разпределено между тях. Следователно всяка от силите е 2 пъти по-малка от теглото на товара.

В реални ситуации коефициентът на усилване е по-малък от 2 пъти, тъй като повдигащата сила частично се изразходва върху теглото на въжето и блока, както и на триенето.

Подвижният блок, давайки почти двойно усилване на мощността, дава двойна загуба на разстояние. За да се вдигне натоварването до определена височина h, е необходимо въжетата от всяка страна на блока да намалеят до тази височина, тоест общият да е 2h.

Обикновено използвайте комбинации от фиксирани и мобилни блокове - снабдяване. Те ви позволяват да получите печалба в сила и посока. Колкото повече се движат блокове във верижен блок, толкова по-голяма ще бъде печалбата в мощността.