Plokk on teatud tüüpi hoob (joonis 1), mille soonest saab läbi lasta trossi, trossi või ketti;

Joonis 1. Üldvaade blokk

Plokid jagunevad teisaldatavateks ja fikseeritud.

Statsionaarse ploki telg on koorma tõstmisel või langetamisel fikseeritud, see ei tõuse ega lange. Tõstetud koormuse kaal on tähistatud tähega P, rakendatud jõud tähistatakse tähega F ja tugipunkt tähistatakse O-ga (joonis 2).

Joonis 2. Fikseeritud plokk

Jõu õlg P on segment OA (jõuõlg l 1), jõuõla F segment OB (jõuõlg l 2) (joonis 3). Need segmendid on ratta raadiused, siis on käed raadiusega võrdsed. Kui õlad on võrdsed, on koormuse kaal ja tõstmiseks rakendatav jõud arvuliselt võrdsed.

Joonis 3. Fikseeritud plokk

Selline plokk ei anna tugevust. Sellest võib järeldada, et tõstmise hõlbustamiseks on soovitatav kasutada statsionaarset plokki, kasutades allapoole suunatud jõudu.

Seade, milles telge saab koormaga tõsta ja langetada. Toiming on sarnane kangi tegevusega (joonis 4).

Riis. 4. Liigutatav plokk

Selle ploki kasutamiseks kinnitatakse köie üks ots, teisele otsale rakendatakse jõudu F, et tõsta raskust P, koorem kinnitatakse punkti A. Pöörlemise toetuspunktiks on punkt O, sest igal hetkel liikumishetkel plokk pöörleb ja punkt O toimib tugipunktina (joon. 5).

Riis. 5. Liigutatav plokk

Jõuõla F väärtus on kaks raadiust.

Jõuõla P väärtus on üks raadius.

Jõud erinevad hoova tasakaalu reegli järgi kahekordselt, jõud kaks korda. P-raskusega koorma tõstmiseks vajalik jõud on pool koorma kaalust. Liigutatav plokk annab kahekordse tugevuseelise.

Praktikas kasutatakse tõstmiseks rakendatava jõu toimesuuna muutmiseks ja poole võrra vähendamiseks plokkide kombinatsioone (joonis 6).

Riis. 6. Liigutatavate ja fikseeritud klotside kombinatsioon

Tunnis tutvusime fikseeritud ja teisaldatava ploki ehitusega ning saime teada, et klotsid on kangitüübid. Selle teema probleemide lahendamiseks on vaja meeles pidada kangi tasakaalu reeglit: jõudude suhe on pöördvõrdeline nende jõudude õlgade suhtega.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Füüsikaülesannete kogumik 7.-9.klassile haridusasutused. - 17. väljaanne. - M.: Haridus, 2004.
2. Peryshkin A.V. Füüsika. 7. klass - 14. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2010.
3. Peryshkin A.V. Füüsika ülesannete kogumik, 7-9 klass: 5. tr., stereotüüp. - M: kirjastus “Exam”, 2010.

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

Kodutöö

1. Uurige ise, mis on ketttõstuk ja millist võimsust see annab.
2. Kus kasutatakse igapäevaelus fikseeritud ja teisaldatavaid plokke?
3. Mis on lihtsam üles ronida: ronida köie otsa või ronida statsionaarse klotsi abil?

Koormate tõstmiseks kasutatakse plokke. Plokk on soonega ratas, mis on paigaldatud hoidikusse. Tross, tross või kett lastakse läbi plokirenni. liikumatuks nad kutsuvad sellist plokki, mille telg on fikseeritud ja raskuste tõstmisel see ei tõuse ega lange (joon. 1, a, b).

Fikseeritud plokki võib pidada võrdse õla kangiks, milles rakendatavate jõudude harud on võrdsed ratta raadiusega. Järelikult järeldub momentide reeglist, et paigalseisev plokk ei anna mingit jõuvõimendust. See võimaldab teil muuta jõu suunda.

Joonis 2, a, b näitab liikuv plokk(ploki telg tõuseb ja langeb koos koormaga). Selline plokk pöörleb ümber hetketelje O. Selle momendireeglil on vorm

Seega annab liigutatav plokk kahekordse tugevuse.

Tavaliselt kasutatakse praktikas fikseeritud ja teisaldatava ploki kombinatsiooni (joonis 3). Fikseeritud plokki kasutatakse ainult mugavuse huvides. Jõu suunda muutes võimaldab see näiteks maapinnal seistes koormat tõsta.

Ühtse riigieksami kodifitseerija teemad: lihtsad mehhanismid, mehhanismi efektiivsus.

mehhanism - see on seade jõu teisendamiseks (selle suurendamiseks või vähendamiseks).
Lihtsad mehhanismid - kang ja kaldtasand.

Kangi.

Kangi - See tahke, mis võib pöörata ümber fikseeritud telje. Joonisel fig.

1) kujutab pöördeteljega hooba. Jõud ja rakendatakse kangi otstele (punktid ja ). Nende jõudude õlad on võrdsed ja vastavalt.

Kangi tasakaalutingimuse annab hetkede reegel: , kust

Riis. 1. Kangi

Sellest suhtest järeldub, et kang suurendab jõudu või vahemaad (olenevalt kasutuseesmärgist) nii mitu korda, kui suurem käsi on väiksemast pikem.

Näiteks 700 N koormuse tõstmiseks jõuga 100 N tuleb võtta hoob, mille õlavarre suhe on 7:1 ja asetada koormus lühikesele õlale. Me võidame jõudu 7 korda, kuid kaotame sama palju distantsi: pika käe ots kirjeldab 7 korda suuremat kaare kui lühikese käe ots (st koormus).

Tugevust suurendavate hoobade näited on labidas, käärid ja tangid. Sõudja aer on hoob, mis annab kauguse kasu. Ja tavalised kangkaalud on võrdse käega kang, mis ei anna mingit võitu ei kauguses ega tugevuses (muidu saab nendega kliente kaaluda).

Fikseeritud plokk. Oluline kangi tüüp on blokk

- puuris fikseeritud ratas, mille soon on läbi mille juhitakse köis. Enamiku probleemide puhul peetakse trossi kaalutuks, venitamatuks niidiks.

Joonisel fig. Joonisel 2 on kujutatud statsionaarne plokk, st statsionaarse pöörlemisteljega plokk (läbib joonise tasapinnaga risti läbi punkti ). Keerme paremas otsas on punkti külge kinnitatud raskus. Meenutagem, et keharaskus on jõud, millega keha surub toele või venitab vedrustust. IN

antud juhul

raskus kantakse kohale, kus koormus on keerme külge kinnitatud.

Keerme vasakpoolsele otsale rakendatakse teatud punktis jõudu.

Jõuõlg on võrdne , kus on ploki raadius. Kaaluõlg on võrdne . See tähendab, et fikseeritud plokk on võrdse käega hoob ja seetõttu ei anna see võimendust ei jõu ega kauguse osas: esiteks on meil võrdsus ja teiseks koormuse ja keerme liigutamise protsessis liigub punkt on võrdne koormuse liikumisega.

Milleks meil siis üldse fikseeritud plokki vaja on? See on kasulik, kuna võimaldab muuta pingutuse suunda. Tavaliselt kasutatakse fikseeritud plokki keerukamate mehhanismide osana. liikuv plokk, mille telg liigub koos koormaga. Tõmbame niiti jõuga, mis rakendatakse punkti ja on suunatud ülespoole. Plokk pöörleb ja liigub samal ajal ka ülespoole, tõstes niidile riputatud koormat.

Antud ajahetkel on fikseeritud punkt punkt ja selle ümber plokk pöörleb (see “rulliks” üle punkti). Nad ütlevad ka, et ploki hetkeline pöörlemistelg läbib punkti (see telg on suunatud joonise tasapinnaga risti).

Koorma raskust rakendatakse kohas, kus koormus on keerme külge kinnitatud. Jõu võimendus on võrdne .

Kuid jõu õlg, millega me niiti tõmbame, osutub kaks korda suuremaks: see on võrdne . Vastavalt sellele on koormuse tasakaalu tingimuseks võrdsus (mida näeme joonisel 3: vektor on vektorist poole pikem).

Järelikult annab liigutatav plokk kahekordse tugevuse. Samal ajal aga kaotame distantsil sama kahekordselt: koormuse tõstmiseks meetri võrra tuleb punkti nihutada kaks meetrit (ehk siis kaks meetrit niiti välja tõmmata).

Plokk joonisel fig. 3 on üks puudus: niidi üles tõmbamine (üle punkti) ei ole kõige parem parim idee

. Nõus, et lõnga alla tõmbamine on palju mugavam! Siin tuleb meile appi statsionaarne plokk. Joonisel fig. 4 näidatud tõstemehhanism

, mis on kombinatsioon liikuvast ja fikseeritud plokist. Liigutatava ploki küljes riputatakse koorem ja lisaks visatakse tross üle fikseeritud ploki, mis võimaldab kaablit alla tõmmata, et koormat üles tõsta. Kaablile mõjuvat välisjõudu sümboliseerib jällegi vektor . Põhimõtteliselt see seade

ei erine liikuvast plokist: selle abiga saame ka kahekordse jõudu juurde.

Kaldtasapind.

Nagu me teame, on rasket tünni lihtsam veeretada mööda kaldteid kui vertikaalselt tõsta. Sillad on seega mehhanism, mis suurendab tugevust. Mehaanikas nimetatakse sellist mehhanismi kaldtasandiks. Kaldtasapind - see on tasane tasane pind

, mis asub horisontaaltasandi suhtes teatud nurga all. Sel juhul öeldakse lühidalt: "nurgaga kaldtasand".

Leiame jõud, mida tuleb rakendada massikoormusele, et seda ühtlaselt tõsta mööda sujuvat kaldtasapinda nurgaga . See jõud on loomulikult suunatud piki kaldtasapinda (joonis 5).

Valime telje, nagu on näidatud joonisel. Kuna koormus liigub ilma kiirenduseta, on sellele mõjuvad jõud tasakaalustatud:

Projekteerime teljel:

Sama koormuse ühtlaseks tõstmiseks vertikaalselt, jõud, mis on võrdne . On näha, et alates . Kaldtasapind annab tegelikult tugevuse kasvu ja mida väiksem on nurk, seda suurem on võimendus.

Laialdaselt kasutatavad kaldtasapinna tüübid on kiil ja kruvi.

Mehaanika kuldreegel.

Lihtne mehhanism võib anda jõudu või vahemaad, kuid ei saa anda kasu töös.

Näiteks kang, mille võimendusaste on 2:1, annab kahekordse tugevuse. Väiksemale õlale raskuse tõstmiseks peate rakendama jõudu suuremale õlale. Kuid koormuse tõstmiseks kõrgusele tuleb suurem käsi langetada võrra ja tehtud töö on võrdne:

st sama väärtus nagu ilma kangi kasutamata.

Kaldtasapinna puhul saame tugevust juurde, kuna rakendame koormusele jõudu, mis on väiksem kui raskusjõud. Kuid selleks, et tõsta koormus algsest asendist kõrgemale, peame minema mööda kaldtasapinda. Samal ajal teeme tööd

st sama, mis koormat vertikaalselt tõstes.

Need faktid on nn mehaanika kuldreegli ilmingud.

Mehaanika kuldreegel. Ükski lihtsatest mehhanismidest ei anna töös kasu. Mitu korda võidame jõus, sama palju kordi kaotame kauguses ja vastupidi.

Mehaanika kuldreegel pole midagi muud kui energia jäävuse seaduse lihtne versioon.

Mehhanismi tõhusus.

Praktikas peame vahet tegema kasulikul tööl A kasulik, mis tuleb saavutada mehhanismi abil ideaalsed tingimused kadude puudumine ja täielik töö A täis,
mida teostatakse samadel eesmärkidel reaalses olukorras.

Töö kogusumma võrdub summaga:
-kasulikku tööd;
- hõõrdejõudude vastu tehtud töö erinevad osad mehhanism;
- mehhanismi komponentide liigutamiseks tehtud tööd.

Seega tuleb kangiga koormat tõstes lisaks teha tööd, et ületada kangi teljes tekkiv hõõrdejõud ja liigutada kangi ennast, millel on mingi kaal.

Täistöö on alati kasulikum. Kasuliku töö ja kogutöö suhet nimetatakse mehhanismi jõudluskoefitsiendiks (efektiivsuseks):

=A kasulik/ A täis

Tõhusust väljendatakse tavaliselt protsentides. Reaalsete mehhanismide efektiivsus on alati alla 100%.

Arvutame nurgaga kaldtasandi efektiivsuse hõõrdumise korral. Hõõrdetegur kaldtasandi pinna ja koormuse vahel on võrdne .

Laske massikoormusel tõusta ühtlaselt piki kaldtasapinda jõu mõjul punktist punktini kõrguseni (joonis 6). Liikumisele vastupidises suunas mõjub koormusele libisemishõõrdejõud.

Kiirendus puudub, seega on koormusele mõjuvad jõud tasakaalustatud:

Projekteerime X-teljel:

. (1)

Projekteerime Y-teljele:

. (2)

Pealegi,

, (3)

Alates (2) on meil:

Siis alates (3):

Asendades selle punktiga (1), saame:

Kogu töö on võrdne jõu F ja keha poolt mööda kaldtasandi pinda läbitud tee korrutisega:

A täis =.

Kasulik töö on ilmselt võrdne:

A kasulik =.

Nõutava tõhususe saavutamiseks saame:

Uurimistöö

Plokisüsteemi kasutades saavutate 2,3,4-kordse tugevuse. Milliseid võite veel said? Esitage plokkühenduse skeemid ja fotod .

Sihtmärk: Plokisüsteemi kasutades suurendage tugevust 2,3,4 korda.

Plaan:

Siit saate teada, mis on klotsid ja milleks neid vaja on.

Tehke katseid plokkidega, suurendage tugevust 2,3,4 korda.

Kandideeri tööle.

Tee fotoreportaaž.

Teata:

Uurisime, et statsionaarne plokk ei anna tugevuse juurdekasvu, kuid liigutatav plokk annab 2-kordse tugevuse.

Esitasime hüpoteesi :

Kogemus nr 1. 2x võidu saavutamine liikuva ploki abil .

Varustus: statiiv, 2 sidurit, 1 jalg, varras, 1 liigutatav plokk, 1 fikseeritud plokk, 1 kg kaal (kaal 10 N), dünamomeeter, köis.

Eksperimendi läbiviimine:

1. Kinnitage fikseeritud plokk või varras statiivi külge nii, et fikseeritud ploki tasapind ja varda ots asetseksid samal tasapinnal.

2. Kinnitage köie üks ots varda külge, visake köis üle liigutatava ploki ja läbi fikseeritud ploki.

3. Riputage liikuva ploki konksu külge raskus ja kinnitage trossi vabasse otsa dünamomeeter.

5. Tehke järeldus.

Mõõtmistulemused:

Järeldus: F= P/2, tugevuse suurenemine on 2 korda suurem.

Varustus. Paigaldus katsele nr 1.

Eksperimendi nr 1 läbiviimine.

Kogemus nr 2. Suurendage võimsust 4x, kasutades kahte liikuvat plokki.

Varustus: statiiv, 2 liigutatavat klotsi, 2 fikseeritud plokki, 2 raskust kaaluga 1 kg (kaaluga 10 N), dünamomeeter, köis.

Eksperimendi läbiviimine:

1.Statiivile, kasutades 3 haakeseadet ja 2 jalga, kinnita 2 fikseeritud plokki ja varras nii, et klotside tasapinnad ja varda ots asetseksid samas tasapinnas.

2. Kinnitage köie üks ots varda külge, visake nöör järjestikku läbi 1. liikuva ploki, 1. fikseeritud ploki, 2. liigutatava ploki, 2. fikseeritud ploki.

3. Riputage iga liikuva ploki konksule raskus ja kinnitage trossi vabasse otsa dünamomeeter.

4. Mõõtke dünamomeetriga (käe) tõmbejõud ja võrrelge seda raskuste raskusega.

5. Tehke järeldus.

Paigaldamine katse nr 2 jaoks.

Mõõtmistulemused:

Järeldus:F= P/4, tugevuse suurenemine on 4 korda suurem.

Kogemus nr 3. 3-kordse tugevuskasvu saavutamine 1. liikuva ploki abil.

3-kordse tugevuse suurendamiseks peate kasutama 1,5 liikuvat plokki. Kuna poolt liikuvast klotsist on võimatu eraldada, tuleks kasutada nööri kaks korda: korra visata köis sellest täielikult üle, teisel korral kinnitada köie ots selle poole külge, s.t. keskusesse.

Varustus: statiiv, 1 liigutatav plokk kahe konksuga, 1 fikseeritud plokk, 1 raskus 1 kg (kaal 10 N), dünamomeeter, köis.

Eksperimendi läbiviimine:

1. Kinnitage 1 fikseeritud plokk statiivi külge, kasutades haakeseadiseid.

2. Kinnita köie üks ots liigutatava ploki ülemise konksu külge, liigutatava ploki alumise konksu külge kinnita raskus.

3. Visake köis järjestikku liikuva ploki ülemisest konksust läbi fikseeritud ploki, uuesti ümber liikuva ploki ja uuesti läbi fikseeritud ploki ning haakige dünamomeeter köie vabasse otsa. Seal peaks olema 3 köit, millele liigutatav plokk toetub - 2 servades (täisplokk) ja üks selle keskpunkti suunas (poolplokk). Seega kasutame 1,5 liikuvat plokki.

4. Mõõtke dünamomeetriga (käe) tõmbejõudu ja võrrelge seda raskuse raskusega.

5. Tehke järeldus.

Paigaldus katsele nr 3. Katse nr 3 läbiviimine.

Mõõtmistulemused:

Järeldus:F= P/3, tugevuse suurenemine on 3 korda suurem.

Järeldus:

Pärast katsete nr 1-3 läbiviimist kontrollisime enne uuringut püstitatud hüpoteesi. Ta kinnitati. Katsete tulemuste põhjal saime teada järgmised faktid:

2-kordse tugevuse suurendamiseks peate kasutama 1 teisaldatavat plokki;

4-kordse tugevuse võitmiseks peate kasutama 2 liikuvat plokki;

3-kordseks võitmiseks tuleb kasutada 1,5 liikuvat klotsi.

Samuti märkasime, et võidud kehtivad võrdne arvuga köied, millele liikuvad plokid toetuvad:

katses nr 1: 1 liigutatav plokk toetub2 köied - saada jõudu sisse2 korda;

katses nr 2: 2 liigutatavat plokki toetuvad peale4 köied - saada jõudu sisse4 korda;

katses nr 3 toetub liigutatav plokk peale3 köied - saada jõudu sisse3 korda.

Seda mustrit saab rakendada mis tahes võimsusega võidunumbri saamiseks. Näiteks 8-kordse võidu saamiseks peate kasutama 4 liikuvat klotsi nii, et need toetuvad 8 köiele.

Rakendus:

Plokkskeemid katsetele nr 1-3.

Vaata järgmist lehekülge.

Plokk koosneb ühest või mitmest keti, rihma või trossiga ümbritsetud rattast (rullist). Nii nagu hoob, vähendab rihmaratas koormuse tõstmiseks vajalikku jõudu, kuid see võib muuta ka rakendatava jõu suunda.

Tugevuse suurenemine toimub vahemaa arvelt: mida vähem pingutust on vaja koorma tõstmiseks, seda pikema vahemaa peab selle pingutuse rakenduspunkt läbima. Plokisüsteem suurendab võimsuse suurenemist, kasutades rohkem kandeketid. Sellistel säästuseadmetel on väga lai kasutusvaldkond – alates massiivsete terastalade liigutamisest kuni ehitusplatside kõrguseni kuni lippude heiskamiseni.

Nagu ka teiste lihtsate mehhanismide puhul, pole ploki leiutajad teada. Kuigi klotsid võisid eksisteerida varemgi, pärineb nende esmamainimine kirjanduses viiendast sajandist eKr ja on seotud iidsete kreeklaste klotside kasutamisega laevadel ja teatrites.

Rippsiinile paigaldatud teisaldatavad plokkide süsteemid (pilt ülal) kasutatakse laialdaselt koosteliinidel, kuna need hõlbustavad oluliselt raskete osade liikumist. Rakendatav jõud (F) võrdub koormuse massiga (W) jagatud selle toetamiseks kasutatavate kettide arvuga (n).

Üksikud fikseeritud plokid

See lihtsaim rihmaratta tüüp ei vähenda koormuse tõstmiseks vajalikku jõudu, kuid muudab rakendatava jõu suunda, nagu on näidatud ülaltoodud ja paremal ülaltoodud joonistel. Fikseeritud plokk lipuvarda ülaosas muudab lipu tõstmise lihtsamaks, võimaldades nööri, mille külge lipp on kinnitatud, alla tõmmata.

Üksikud liikuvad klotsid

Üksik rihmaratas, mida saab liigutada, vähendab koormuse tõstmiseks vajalikku jõudu poole võrra. Rakendatud jõu poole võrra vähendamine tähendab aga seda, et rakenduspunkt peab liikuma kaks korda kaugemale. Sel juhul on jõud võrdne poole kaaluga (F=1/2W).

Blokeerimissüsteemid

Fikseeritud ja liikuva ploki kombinatsiooni kasutamisel on rakendatav jõud koormust kandvate kettide koguarvu kordne. Sel juhul on jõud võrdne poole kaaluga (F=1/2W).

Lasti, riputatud vertikaalselt läbi ploki, võimaldab horisontaalseid elektrijuhtmeid pingule tõmmata.

Peatatud tõstmine(pilt ülal) koosneb ketist, mis on mähitud ümber ühe liigutatava ja kahe fikseeritud ploki. Koorma tõstmiseks on vaja jõudu, mis on vaid pool selle kaalust.

Rihmaratta tõstuk, mida kasutatakse tavaliselt suurtes kraanades (parempoolne pilt), koosneb liikuvate plokkide komplektist, mille küljes koorem on riputatud, ja statsionaarsete plokkide komplektist, mis on kinnitatud kraana noole külge. Nii paljudest plokkidest jõudu ammutades suudab kraana väga tõsta rasked koormused nt terastalad. Sel juhul on jõud (F) võrdne koormuse massi (W) jagatisega tugitrosside arvuga (n).