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).

Mitte liikuv plokk võib pidada võrdse käega 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.

Seadme kirjeldus

Plokk on lihtne mehhanism, mis on ratas, mille ümbermõõdul on trossi või keti jaoks mõeldud soon, mis on võimeline vabalt ümber oma telje pöörlema. Köis aga üle visatud puu oks on ka teatud määral blokk.

Miks on plokke vaja?

Olenevalt nende konstruktsioonist võivad rihmarattad võimaldada rakendatava jõu suunda muuta (näiteks üle puuoksa visatud köiele riputatud teatud koormuse tõstmiseks tuleb köie teine ​​ots alla tõmmata. .. või küljele). Samal ajal ei anna see plokk jõudu juurde. Selliseid plokke nimetatakse liikumatuks, kuna ploki pöörlemistelg on jäigalt fikseeritud (muidugi juhul, kui haru ei purune). Selliseid plokke kasutatakse mugavuse huvides. Näiteks koormat kõrgusele tõstes on palju lihtsam köit tõmmata, kui koorem on üle ploki visatud alla , pannes sellele oma keharaskuse, mitte seisma tipus ja tõmbama koormat köiega enda poole.

Lisaks on olemas plokid, mis võimaldavad mitte ainult muuta rakendatud jõu suunda, vaid annavad ka tugevuse juurde. Seda plokki nimetatakse mobiilne ja see töötab täpselt vastupidiselt liikuvale plokile.

Tugevuse saamiseks tuleb köie üks ots kindlalt kinnitada (näiteks oksa külge siduda). Järgmisena paigaldatakse trossi külge soonega ratas, millelt koorem riputatakse (seda tuleb teha nii, et ratas koos koormaga saaks vabalt mööda meie trossi liikuda).Nüüd, tõmmates köie vaba otsa üles, näeme, et ka koormaga plokk hakkas tõusma.

Jõupingutus, mida peame kulutama, et koormat sel viisil tõsta, on ligikaudu 2 korda väiksem kui koorma kaal koos plokiga. Kahjuks seda tüüpi Plokk ei võimalda jõu suunda laias vahemikus muuta, seetõttu kasutatakse seda sageli koos fikseeritud (jäigalt fikseeritud) plokiga.

Kogemuse kirjeldus

Esiteks demonstreerib video fikseeritud ploki tööpõhimõtet: jäigalt fikseeritud ploki külge riputatakse võrdse massiga koormad, samal ajal kui plokk on tasakaalus. Kuid niipea, kui riputate ühe lisaraskuse, hakkab eelis kohe suurenema.

Järgmisena proovime liigutatavate ja fikseeritud plokkide süsteemi abil saavutada tasakaalu, valides mõlemale poole rippuvate raskuste optimaalse arvu. Selle tulemusena on plokk tasakaalus, kui liigutatava ploki külge riputatud raskuste arv muutub kaks korda suuremaks kui keerme vaba otsa riputatud raskused.

Seega võime järeldada, et liigutatav plokk annab kahekordse tugevuse.

See on huvitav

Kas teadsite, et autode ülekandemehhanismides kasutatakse laialdaselt liikuvaid ja fikseeritud plokke? Lisaks kasutavad ehitajad plokke suurte ja väikeste raskuste tõstmiseks (või ise. Näiteks hoonete välisfassaadide remondil töötavad ehitajad sageli hällis, mis võib liikuda korruste vahel. Tööde lõpetamisel põrandal, 2010. aastal, 2009. aastal, 2009. aastal) töötajad saavad turvahälli kiiresti ühe korruse võrra kõrgemale tõsta, kasutades selleks ainult enda jõud). Plokid on nii laialt levinud nende kokkupanemise ja nendega töötamise lihtsuse tõttu.

Praegu eeldame, et ploki ja kaabli massi ning ploki hõõrdumist võib tähelepanuta jätta. Sel juhul võime lugeda kaabli tõmbejõudu kõigis selle osades samaks. Lisaks eeldame, et kaabel on venimatu ja selle mass on tühine.

Fikseeritud plokk

Statsionaarset plokki kasutatakse jõu suuna muutmiseks. Joonisel fig. 24.1 ja näitab, kuidas statsionaarset plokki kasutades jõu suunda vastupidiseks muuta. Küll aga saad selle abil jõu suunda muuta, nagu soovid.

Joonistage skeem statsionaarse ploki kasutamise kohta, millega saab pöörata jõu suunda 90°.

Kas statsionaarne plokk annab tugevuse juurde? Vaatame seda joonisel fig. 24.1, a. Kaablit pingutatakse jõuga, mille kalamees rakendab kaabli vabale otsale. Trossi tõmbejõud jääb piki kaablit konstantseks, seetõttu mõjub kaabli küljelt koormusele (kaladele) sama suur jõud. Seetõttu ei anna statsionaarne plokk tugevust.

Statsionaarse ploki kasutamisel tõuseb koormus sama palju, kui langetatakse kaabli ots, millele kalamees jõudu rakendab. See tähendab, et statsionaarset plokki kasutades me ei võida ega kaota teel.

Liigutatav plokk

Paneme kogemusi

Kerge liikuva ploki abil koorma tõstmisel märkame, et kui hõõrdumine on väike, siis koormuse tõstmiseks tuleb rakendada jõudu, mis on ligikaudu 2-kordne vähem kaalu lasti (joon. 24.3). Seega annab liigutatav plokk 2-kordse tugevuse.

Riis. 24.3. Liikuvat klotsi kasutades saame jõudu juurde 2 korda, kuid teekonnal kaotame sama palju kordi

Kahekordse tugevuse suurendamise eest tuleb aga tasuda sama kaotusega teel: koorma tõstmiseks näiteks 1 m võrra tuleb üle ploki visatud kaabli otsa tõsta 2 m võrra.

Seda, et liikuv plokk annab kahekordse tugevuse, saab tõestada ilma kogemusi kasutamata (vt allpool lõiku „Miks annab liikuv plokk kahekordse jõudu juurde?”).

Blokeeri on rattakujuline seade, millel on soon, mille kaudu juhitakse köis, tross või kett. Plokke on kahte peamist tüüpi - liigutatavad ja fikseeritud. Fikseeritud ploki puhul on telg fikseeritud ega tõuse ega lange raskuste tõstmisel (joon. 54), teisaldatava ploki puhul aga liigub telg koos koormaga (joon. 55).

Statsionaarne plokk ei anna tugevust. Seda kasutatakse jõu suuna muutmiseks. Nii näiteks, rakendades üle sellise ploki visatud köiele allapoole suunatud jõudu, sunnime koormuse ülespoole tõusma (vt joonis 54). Liikuva plokiga on olukord teine. See plokk võimaldab väikese jõuga tasakaalustada jõudu, mis on 2 korda suurem. Selle tõestamiseks vaatame joonist 56. Jõud F rakendades püüame plokki pöörata ümber punkti O läbiva telje. Selle jõu moment on võrdne korrutisega Fl, kus l on jõu F õlg, mis on võrdne OB-ploki läbimõõduga. Samal ajal tekitab ploki külge kinnitatud koormus oma raskusega P momendi, mis on võrdne kus jõu P õlg on võrdne ploki OA raadiusega. Momendireegli järgi (21.2)

Q.E.D.

Valemist (22.2) järeldub, et P/F = 2. See tähendab, et liikuva ploki abil saadud võimsuse suurenemine on võrdne 2-ga. Joonisel 57 kujutatud katse kinnitab seda järeldust.

Praktikas kasutatakse sageli kombinatsiooni liikuvast ja fikseeritud plokist (joon. 58). See võimaldab muuta jõu mõju suunda samaaegse kahekordse tugevuse suurendamisega.

Suurema tugevuse suurendamiseks kasutatakse tõstemehhanismi nimega ketttõstuk. Kreeka sõna "rihmaratas" on moodustatud kahest tüvest: "poly" - palju ja "spao" - pull, nii et üldiselt osutub see "palju tõmbab".

Rihmaratas on kombinatsioon kahest klambrist, millest üks koosneb kolmest fikseeritud plokist ja teine ​​kolmest liigutatavast plokist (joonis 59). Kuna iga liikuv plokk kahekordistab veojõu, annab rihmaratas üldiselt kuus korda tugevuse.

1. Milliseid kahte tüüpi plokke teate? 2. Mis vahe on teisaldataval ja fikseeritud plokil? 3. Mis eesmärgil kasutatakse fikseeritud plokki? 4. Milleks liigutatavat klotsi kasutatakse? 5. Mis on ketttõstuk? Millist jõudu see annab?

Plokid liigitatakse lihtsateks mehhanismideks. Lisaks plokkidele sisaldab nende jõu muundamiseks mõeldud seadmete rühm hooba ja kaldtasapinda.

MÄÄRATLUS

Blokeeri - tahke, millel on võimalus pöörata ümber fikseeritud telje.

Plokid on valmistatud ketaste kujul (rattad, madalad silindrid jne), millel on soon, mille kaudu juhitakse köis (kere, köis, kett).

Fikseeritud teljega plokki nimetatakse statsionaarseks (joonis 1). See ei liigu koorma tõstmisel. Fikseeritud plokki võib käsitleda kui hooba, millel on võrdsed käed.

Ploki tasakaalu tingimus on sellele rakendatavate jõudude momentide tasakaalu tingimus:

Joonisel 1 kujutatud plokk on tasakaalus, kui keermete tõmbejõud on võrdsed:

kuna nende jõudude õlad on samad (OA=OB). Statsionaarne plokk ei anna jõu võimendust, kuid see võimaldab teil muuta jõu suunda. Ülevalt tuleva köiega tõmbamine on sageli mugavam kui alt tuleva köiega.

Kui üle fikseeritud ploki visatud trossi ühte otsa seotud koorma mass on võrdne m-ga, siis selle tõstmiseks tuleb köie teisele otsale rakendada jõudu F, mis on võrdne:

eeldusel, et me ei võta arvesse ploki hõõrdejõudu. Kui on vaja arvestada plokis hõõrdumist, sisestage takistustegur (k), seejärel:

Sujuv fikseeritud tugi võib olla ploki asendus. Sellise toe peale visatakse köis (köis), mis libiseb mööda tuge, kuid samal ajal suureneb hõõrdejõud.

Statsionaarne plokk ei anna mingit töövõitu. Jõudude rakenduspunktide läbitavad teed on samad, võrdsed jõuga, seega võrdsed tööga.

Tugevuse saamiseks fikseeritud klotside abil kasutatakse klotside kombinatsiooni, näiteks topeltplokki. Millal plokkidel peab olema erineva läbimõõduga. Need on üksteisega liikumatult ühendatud ja kinnitatud ühele teljele. Iga ploki külge on kinnitatud köis, et see saaks libisemata ploki ümber või maha keerata. Jõude õlad on sel juhul ebavõrdsed. Topeltrihmaratas toimib erineva pikkusega õlgadega kangina. Joonisel 2 on kujutatud topeltploki skeem.

Joonisel 2 kujutatud kangi tasakaalutingimus on valem:

Topeltplokk võib jõudu teisendada. Rakendades väiksemat jõudu ümber suure raadiusega ploki keeratud köiele, saadakse jõud, mis mõjub ümber väiksema raadiusega ploki keeratud köie küljelt.

Liikuv plokk on plokk, mille telg liigub koos koormaga. Joonisel fig. 2, võib liigutatavat plokki pidada erineva suurusega hoobadega hoovaks. Sel juhul on punkt O kangi tugipunkt. OA - jõu käsi; OB - jõu käsi. Vaatame joonist fig. 3. Jõuõlg on kaks korda suurem kui jõuõlg, seetõttu on tasakaalu saavutamiseks vajalik, et jõu F suurus oleks pool jõu P suurusest:

Võime järeldada, et liikuva ploki abil saame kahekordse jõudu juurde. Kirjutame liikuva ploki tasakaaluseisundi ilma hõõrdejõudu arvesse võtmata järgmiselt:

Kui proovime arvestada ploki hõõrdejõudu, siis sisestame ploki takistuse koefitsiendi (k) ja saame:

Mõnikord kasutatakse liikuva ja fikseeritud ploki kombinatsiooni. Selles kombinatsioonis kasutatakse mugavuse huvides fikseeritud plokki. See ei anna jõudu juurde, kuid võimaldab muuta jõu suunda. Rakendatava jõu suuruse muutmiseks kasutatakse liikuvat plokki. Kui plokki ümbritseva köie otsad moodustavad horisondiga võrdsed nurgad, siis koormusele mõjuva jõu ja keha massi suhe on võrdne ploki raadiuse ja kaare kõõlu suhtega. köis ümbritseb. Kui trossid on paralleelsed, on koorma tõstmiseks vajalik jõud kaks korda väiksem kui tõstetava koorma kaal.

Mehaanika kuldreegel

Lihtsad mehhanismid tööst kasu pole. Nii palju kui me jõudu juurde võtame, sama palju kaotame ka distantsil. Kuna töö on võrdne jõu ja nihke skalaarkorrutisega, ei muutu see liigutatavate (nagu ka statsionaarsete) plokkide kasutamisel.

Valemi kujul saab "kuldse reegli" kirjutada järgmiselt:

kus on jõu rakenduspunkti läbitav tee - tee punktide kaupa läbitav jõu rakendamine.

Kuldne reegel on energia jäävuse seaduse lihtsaim sõnastus. See reegel kehtib mehhanismide ühtlase või peaaegu ühtlase liikumise korral. Trosside otste translatsioonikaugused on seotud plokkide raadiustega ( ja ) järgmiselt:

Saame, et topeltploki “kuldreegli” täitmiseks on vaja, et:

Kui jõud on tasakaalus, siis plokk on puhkeasendis või liigub ühtlaselt.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2