Bibliograafiline kirjeldus:  Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Kaasaegne vaade füüsikaõpikutes 7. klassile uuritud lihtsale “blokeerimismehhanismile” // Noor teadlane. - 2016. - nr 2. - S. 106-113. 07.07.2019).

  Füüsika õpikud 7. klassile tõlgendavad lihtsat plokkmehhanismi õppetöös erinevalt jõu tõstmisel lastiga kasutades seda mehhanismi, näiteks: sisse õpik Pyoryshkina A. B. võidud sisse tugevus saavutatakse - kasutades ploki ratast, millel kangi jõud mõjutavad, ja - aastal Gendensteini õpikus L. E. Sama võimendus saadakse ka kasutades kaablit, millele kaabli tõmbejõud mõjub. Erinevad õpikud, erinevad ained ja erinevad jõud - võit võita jõud koorma tõstmisel. Seetõttu on selle artikli eesmärk otsida objekte ja väed koos mille abil sissetulek jõud koorma tõstmisel lihtsa plokimehhanismi abil.

Märksõnad:

Esiteks tutvume ja võrreldakse, kuidas tugevuse suurendamine saadakse 7. klassi füüsikaõpikutes koormuse tõstmise abil lihtsa plokkmehhanismiga, selleks paigutame tabelisse väljavõtted samade mõistetega õpikutest.

Kokkuvõtteks õpikute tekstide ja jooniste tutvumise ja võrdluse kohta:

Tugevuse omandamise tõend õpikus A. Porõškina teostatakse plokirattal ja toimiv jõud on kangi tugevus; koorma tõstmisel ei anna fikseeritud plokk tugevuse suurenemist ja liikuv plokk annab tugevuse suurenemise 2 korda. Pole mainitud kaablit, millel koorem ripub püsiseadmel, ja teisaldatavat seadet koos koormaga.

Seevastu L. E. Gendenshteini õpikus antakse tugevuse suurenemise tõendeid kaablil, millel ripub koormus või koormaga teisaldatav üksus ja tegutsevaks jõuks on kaabli pingutusjõud; Koorma tõstmisel võib fikseeritud plokk anda tugevuse 2-kordselt, kuid plokiratta kangi ei mainita.

Kirjanduse otsing koos plokis ja kaablis võimu suurenemise kirjeldusega viis akadeemik G. S. Landsbergi toimetatud “Füüsika elementaarse õpiku” §-s 84. Lihtsatele masinatele lehekülgedel 168-175 on toodud kirjeldused: "lihtne plokk, topeltplokk, värav, rihmarattaplokk ja diferentsiaalplokk." Tõepoolest, oma konstruktsioonis annab „topeltplokk tugevuse tugevnemise koorma tõstmisel tänu plokkide raadiuste pikkuse erinevusele”, millega koormus tõstetakse, ja „keti tõstuk annab trossi tõttu jõu tugevnemise koorma tõstmisel , mille mitmele osale ripub koormus. ” Nii oli võimalik välja selgitada, miks antakse tugevuse suurendamine, kui koormus tõstetakse, eraldi plokk ja tross (köis), kuid polnud võimalik välja selgitada, kuidas plokk ja kaabel üksteisega suhtlevad ja veose raskust üksteisele üle kanda, kuna koorma saab riputada kaabli külge , ja kaabel visatakse üle ploki või võib koormus ploki küljes rippuda ja plokk ripub kaabli küljes. Selgus, et kaabli tõmbejõud on püsiv ja toimib kogu kaabli pikkuses, seega toimub lasti raskuse ülekandmine kaabli kaudu plokile igas kaabli ja ploki kokkupuutepunktis, samuti plokile riputatud koorma raskuse ülekandmine kaablile. Seadme ja kaabli koostoimimise täpsustamiseks viime läbi katsed mobiilses seadmes võimsuse suurendamiseks, kui koormat tõsta, kasutades kooli füüsika kabineti seadmeid: dünamomeetreid, laboriplokke ja koormuste komplekti 1N-s (102 g). Alustame katseid mobiilseadmega, kuna selle seadme võimsuse suurendamiseks on meil kolm erinevat versiooni. Esimene versioon on “Joonis 180. Mobiilsideüksus ebavõrdsete õlgadega kangina ”- A. Poroškina õpik, teine„ Joonis 24.5 ... kaks ühesugust kaabli pingutusjõudu F ”- vastavalt L. Hendensteini õpikule ja lõpuks kolmas„ Joonis 145. Polyspast ”. . Koorma tõstmine ketitõstuki teisaldatava puuriga ühe trossi mitmele osale - vastavalt G. Landsbergi G. õpikule

Kogemus nr 1. “Joonis 183”

Katse nr 1 läbiviimiseks, kasutades õpiku A. Porõškina juhitud liikuva ploki abil kangi „OAB joon. 180 ebavõrdsete harudega kang“, joonistage liikuva ploki „Joonis 183“ asendisse 1 kang OAV-i ebavõrdsete õlgadega, nagu peal “Joon. 180” ja alustage koorma tõstmist asendist 1 asendisse 2. Sel hetkel hakkab seade pöörlema \u200b\u200bvastupäeva ümber oma telje punktis A ja punktis B - hoova ots, millest üle lifti läheb poolringist kaugemale, mida mööda kaabel altpoolt paindub ümber liikuva ploki. Punkt O - kangi tugipunkt, mis tuleb fikseerida, läheb alla, vt "Joonis 183" - asend 2, see tähendab, et ebavõrdsete õlgadega kang OAB muutub nagu võrdsete õlgadega hoob (samad teed läbivad punkte O ja B).

Tuginedes katses nr 1 saadud andmetele liikuva ploki OAB-kangi positsiooni muutuste kohta kauba tõstmisel positsioonist 1 asendisse 2, võime järeldada, et liikuva ploki kujutis ebavõrdsete õlgadega kangina joonisel 180 näitab tõstmisel koorem koos ploki pöörlemisega ümber oma telje vastab võrdsete õlgadega kangile, mis ei anna tugevuse suurenemist koorma tõstmisel.

Alustame katset nr 2, kinnitades dünamomeetrid kaabli otstesse, mille külge riputame 102 g raskuse liikuva üksuse, mis vastab 1 N. raskusjõule. Kaabli üks otstest kinnitatakse vedrustusele ja me tõstame kaabli teises otsas oleva mobiilsideüksuse koormust. Enne tõstmist muutus mõlema dünamomeetri näit 0,5 N juures, tõstmise alguses dünamomeetri näidud, mille jaoks tõste toimub, muutusid 0,6 N-ni ja jäid tõstmise ajal selliseks, tõstmise lõpus jõudsid näidud tagasi väärtuseni 0,5 N. Dünamomeetri näidud fikseeriti fikseeritud suspensiooni jaoks tõusmise ajal ei muutunud ja jäi võrdseks 0,5 N. Analüüsime katse tulemusi:

1. Enne tõstmist, kui 1 N (102 g) koormus ripub liikuval plokil, jaotatakse koorma mass kogu rattale ja kantakse kaablile, mis ümbritseb plokki altpoolt, kogu ratta poolringiga.
2. Enne mõlema dünamomeetri näitude tõstmist rõhul 0,5 N, mis näitab koormuse kaalu 1 N (102 g) jaotust kaabli kahte ossa (enne ja pärast plokki) või kaabli tõmbejõudu 0,5 N ja sama kogu kaabli pikkuses (mis alguses, sama kaabli lõpus) \u200b\u200b- mõlemad väited vastavad tõele.

Võrrelgem kogemuse nr 2 analüüsi õppekogumike versioonidega, mis käsitlevad tugevuse suurendamist kahel korral liikuva plokiga. Alustame Gendenstein L.E õpikus toodud väitega: "... plokile rakendatakse kolme jõudu: allapoole suunatud koorma raskus P ja kaks ülespoole suunatud identset kaabli pingutusjõudu (joonis 24.5)." Väide, et veose kaal joonisel “Joon. 14,5 ”jaotati kaabli kahte ossa enne ja pärast plokki, kuna kaabli pingutusjõud on üks. Jääb veel analüüsida allkirja „Joon. 181” A. V. Poroškini õpikust „Liigutatavate ja fikseeritud plokkide kombinatsioon - rihmaratta plokk”. Keti tõstukiga koorma tõstmisel seadme ja võimsuse kirjeldus on esitatud elementaarse füüsika õpikus, toim. G. Lansberg, kus öeldakse: "Iga plokkide vaheline köietükk mõjutab liikuvat koormust jõuga T ja kõik köie tükid toimivad jõuga nT, kus n on trossi eraldi sektsioonide arv, mis ühendavad ploki mõlemat osa." Selgub, et kui me rakendame tugevuse suurenemist joonisel 181 G. S. Landsbergi algfüüsika õpiku ahelploki „mõlemat osa ühendava köiega”, siis liikuva ploki tugevuse suurendamise kirjeldus joonisel 179 ja vastavalt joonisel fig. 180 ”on viga.

Pärast nelja füüsikaõpiku analüüsimist võime järeldada, et olemasolev lihtsa plokimehhanismi abil võimu suurendamise kirjeldus ei vasta tegelikule olukorrale ja nõuab seetõttu lihtsa plokimehhanismi toimimise uut kirjeldust.

Lihtne tõsteseade  koosneb plokist ja köiest (köis või kett).

Selle tõstemehhanismi plokid jagunevad:

konstruktsiooni järgi lihtne ja keeruline;

liikuva ja paigalseisva koorma tõstmise meetodil.

Algab tutvumine klotside kujundusega lihtne plokk, mis on ümber oma telje pöörlev ratas, mille ümber on trossi (trossi, keti) ümbermõõt soonega. Joon. 1 ja seda võib pidada võrdseks haruks, milles jõudude õlad on võrdsed ratta raadiusega: ОА \u003d ОВ \u003d r. Selline seade ei anna tugevust juurde, vaid võimaldab teil muuta kaabli (trossi, keti) liikumissuunda.

Topeltplokk  koosneb kahest erineva raadiusega plokist, mis on jäigalt kinnitatud ja kinnitatud joonisel 2 näidatud ühisele teljele. Plokkide raadiused r1 ja r2 on erinevad ja koorma tõstmisel käituvad nagu ebavõrdsete õlgadega kang ning tugevuse suurenemine on võrdne suurema läbimõõduga ploki raadiuste pikkuse suhtega väiksema läbimõõduga ploki F \u003d P · r1 / r2 suhtes.

Värav koosneb silindrist (trumlist) ja selle külge kinnitatud käepidemest, mis toimib suure läbimõõduga plokkina. Kaelarihma antud jõu suurenemine määratakse kindlaks käepideme kirjeldatud ringi R raadiuse suhtega silindri raadiusega r, millele köis on keritud F \u003d P · r / R.

Liigume edasi koormuse tõstmise meetodiks plokkides. Kujundikirjeldusest lähtuvalt on kõigil plokkidel telg, mille ümber nad pöörlevad. Kui ploki telg on fikseeritud ja kauba tõstmisel ei tõuse ega kuku, siis nimetatakse sellist plokki fikseeritud plokklihtplokk, topeltplokk, värav.

Kell veereplokktelg tõuseb ja langeb koos joonisel 10 kujutatud koormusega ja see on ette nähtud peamiselt kaabli purunemise kõrvaldamiseks koorma riputamise kohas.

Tutvume seadme ja lihtsa tõstemehhanismi teise osa - trossi, trossi või keti - tõstmise meetodiga. Kaabel on keerutatud terastraadist, köis on keermestatud keermedest või kiududest ja kett koosneb omavahel ühendatud lülidest.

Lasti peatamise ja jõu suurendamise viisid lasti tõstmisel kaabliga:

Joon. 4 on fikseeritud koorem kaabli ühes otsas ja kui te tõstete koorma kaabli teises otsas, siis nõuab selle koorma tõstmine jõudu, mis on pisut suurem kui lasti mass, kuna kehtiv lihtne võimendusühik ei anna F \u003d P.

Joonisel 5 tõstab töötaja end kaabli abil, mis paindub ümber lihtsa ploki, iste, millel töötaja istub, on kinnitatud kaabli esimese osa ühte otsa ja töötaja tõstab end kaabli teise osa jaoks jõuga, mis on 2 korda väiksem kui tema kaal, kuna töötaja kaal jaotati kaabli kahe osa vahel, esimene istmelt plokile ja teine \u200b\u200bploki juurest töötaja kätte F \u003d P / 2.

Joonisel 6 tõstavad kaks töötajat koorma kahe kaabli abil ja koorma mass jaotub kaablite vahel ühtlaselt ja seetõttu tõstab iga töötaja koorma poole koorma kaalust F \u003d P / 2.

Joonisel 7 tõstavad töötajad koorma, mis ripub ühe kaabli kahel osal ja koorma mass jaotub ühtlaselt selle kaabli osade vahel (kahe kaabli vahel) ja iga töötaja tõstab koorma jõuga, mis on võrdne poole koorma raskusega F \u003d P / 2.

Joonisel 8 fikseeriti kaabli ots, mille jaoks üks töötaja koorma üles tõstis, fikseeritud vedrustusele ja koorma raskus jaotati kaabli kahte ossa ja kui töötaja koorma üles tõstis, kahekordistus kaabli teine \u200b\u200bots, jõud, millega töötaja koorma üles tõstis. vähem kaalu F \u003d P / 2 ja koormus on kaks korda aeglasem.

Joonisel 9 ripub koormus ühe kaabli 3 osa peal, mille üks ots on fikseeritud ja tugevuse suurenemine koorma tõstmisel on 3, kuna koorma mass jaguneb kaabli kolme osa vahel F \u003d P / 3.

Kinkimise kõrvaldamiseks ja hõõrdejõu vähendamiseks paigaldatakse koorma vedrustuse kohale lihtplokk ja koorma tõstmiseks vajalik jõud pole muutunud, kuna lihtplokk ei anna joonistel 10 ja 11 näidatud tugevuse suurenemist ning plokk ise saab nime liikuv blokk, kuna selle ploki telg tõuseb ja langeb koos koormaga.

Teoreetiliselt saab koorma riputada piiramatu arvu ühe kaabli osade külge, kuid need on praktiliselt piiratud kuue osaga ja sellist tõstemehhanismi nimetatakse rihmaratta plokk, mis koosneb fikseeritud ja teisaldatavast, lihtsate plokkidega hoidikust, mis on vahelduvalt painutatud kaabli abil, kinnitatud ühest otsast fikseeritud hoidiku külge ja koorem tõstetakse kaabli teises otsas. Tugevuse suurenemine sõltub kaabli osade arvust fikseeritud ja teisaldatavate klambrite vahel, reeglina on see 6 kaabli osa ja võimsuse suurenemine on 6 korda suurem.

Artiklis käsitletakse plokkide ja kaabli tegelikku koostoimet koorma tõstmisel. Olemasolev praktika, mille kohaselt määrati kindlaks, et „fikseeritud plokk ei anna tugevust ja liikuv plokk annab kaks korda tugevust,” tõlgendas ekslikult kaabli ja ploki koosmõju tõstemehhanismis ega kajastanud plokkide kogu valikut, mis viis ühepoolsete ekslike ideede väljatöötamiseni blokeerida. Võrreldes olemasolevate plokkide lihtsa mehhanismi uurimiseks mõeldud materjalimahtudega suurenes artikli maht 2 korda, kuid see võimaldas selgelt ja arusaadavalt selgitada lihtsas koorma tõstmise mehhanismis toimuvaid protsesse mitte ainult õpilastele, vaid ka õpetajatele.

Viited:

1. Porõškin, A. V. Füüsika, 7. klass .: õpik / A. V. Porõškin.- 3. väljaanne, lisa.- M .: Drofa, 2014, - 224 s., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Finantsvõimenduse tasakaalu reegli kohaldamine plokile, lk 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Füüsika. 7. klass. Kell 2 tundi, 1. osa. Õpik õppeasutustele / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; toimetus V. A. Orlova, I. I. Roisen, 2. väljaanne, rev. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 lk .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Lihtsad mehhanismid, lk 188–196.
3. Füüsika algõpik, toimetanud akadeemik G. S. Landsberg 1. köide. Mehaanika. Soojus. Molecular Physics, 10. väljaanne, Moskva: Nauka, 1985. § 84. Lihtsad masinad, lk 168–175.
4. Gromov, S. V. Füüsika: õpik. 7 kl. üldharidus. asutused / S. V. Gromov, N. A. Rodina.- 3. toim. - M .: haridus, 2001.-158 s ,: haige. ISBN-5–09–010349–6. § 22. Plokk, lk 55 -57.

Märksõnad: plokk, topeltplokk, fikseeritud plokk, liikuv plokk, rihmarattaplokk..

Märkused:   Füüsika õpikud 7. klassile tõlgendavad lihtsa plokimehhanismi uurimisel tugevuse suurenemist koormuse tõstmisel selle mehhanismi abil erinevalt, näiteks: A. V. Perõškini õpikus saavutatakse tugevuse suurendamine plokiratta abil, millele kangi jõud mõjuvad, ja Gendenshtein L. E. õpikus saadakse sama võimendus kaabli abil, millele kaabli tõmbejõud mõjub. Erinevad õpikud, erinevad õppeained ja erinevad jõud - raskuse tõstmiseks raskuse tõstmisel. Seetõttu on selle artikli eesmärk otsida esemeid ja jõude, mille abil saavutatakse tugevuse suurenemine raskuse tõstmisel lihtsa plokimehhanismi abil.

4.1. Staatilised elemendid

4.1.7. Mõned lihtsad mehhanismid: plokid

Seadmeid, mis on ette nähtud lasti liikumiseks (tõstmiseks, langetamiseks) ratta abil ja selle peale visatud niiti, millele rakendatakse teatavat jõudu, nimetatakse plokkideks. Eristada fikseeritud ja liikuvaid plokke.

Plokid on ette nähtud P → c kaaluva lasti liigutamiseks, kasutades jõudu F →, mis rakendatakse üle ratta visatud trossi.

Sest igat tüüpi plokid  (liikumatu ja liikuv) on tasakaalutingimus täidetud:

d 1 F \u003d d 2 P,

kus d 1 on köiele rakendatud jõu F → õlg; d 2 - jõu P → õlg (selle seadme abil teisaldatud koorma raskus).

Sisse fikseeritud plokk  (Joonis 4.8) jõudude F → ja P → õlad on samad ja võrdsed ploki raadiusega:

d1 \u003d d2 \u003d R,

seetõttu on jõudude moodulid üksteisega võrdsed:

F \u003d P

Joon. 4.8

Fikseeritud plokki kasutades saab raskuse P → keha liigutada jõu F → abil, mille väärtus langeb kokku koorma raskuse väärtusega.

Liigutavas plokis (joonis 4.9) on jõudude F → ja P → õlad erinevad:

d1 \u003d 2R ja d2 \u003d R,

kus d 1 on köiele rakendatud jõu F → õlg; d 2 - jõu P → õlg (selle seadme abil teisaldatud koorma raskus),

seetõttu järgivad jõudude moodulid võrdsust:

Joon. 4.9

Liigutatava üksuse abil saab raskuse P → keha liigutada jõu F → abil, mille väärtus on poole koorma massist suurem.

Plokid võimaldavad teil keha teatud kaugusel liikuda:

• fikseeritud plokk ei anna tugevust; see muudab ainult rakendatud jõu suunda;
• mobiilseade annab võimenduse 2 korda.

Kuid nii teisaldatavad kui ka fikseeritud klotsid ära anna sisse töö: mitu korda võidame tugevuselt, mitu korda kaotame distantsilt (mehaanika “kuldreegel”).

Näide 22. Süsteem koosneb kahest kaaluta plokist: üks teisaldatav ja teine \u200b\u200bliikumatu. Veok, mis kaalub 0,40 kg, ripub liikuva ploki teljest ja puudutab põrandat. Fikseeritud ploki kohal visatud trossi vabale osale rakendatakse teatud jõudu, nagu on näidatud joonisel. Selle jõu mõjul tõuseb koormus puhkeseisundist 2,0 m kõrgusele 4,0 m. Leidke köiele rakendatud jõu moodul.

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

2 T ′ - m g \u003d m a,

a \u003d 2 F - m g m.

Koormaga kaetud tee langeb kokku selle kõrgusega põrandapinnast ja on valemi järgi seotud selle liikumise ajaga t

või võttes arvesse kiirendusmooduli avaldist

h \u003d a t 2 2 \u003d (2 F - m g) t 2 2 m.

Siin väljendame soovitud jõudu:

F \u003d m (h t 2 + g 2)

ja arvutage selle väärtus:

F \u003d 0,40 (4,0 (2,0) 2 + 10 2) \u003d 2,4 N.

Näide 23. Süsteem koosneb kahest kaaluta plokist: üks teisaldatav ja teine \u200b\u200bliikumatu. Osa koormust ripub püsiseadme teljest, nagu näidatud joonisel. Trossi vabale otsale rakendatud pideva jõu mõjul hakkab koormus liikuma pideva kiirendusega ja liigub ülespoole 3,0 m kaugusel 2,0 sekundiga. Koorma liikumise ajal arendab rakendatud jõud keskmise võimsusega 12 vatti. Leidke lasti mass.

Lahendus. Liigutatavatele ja fikseeritud plokkidele mõjuvad jõud on näidatud joonisel.

Kaks jõudu T → mõjutavad fikseeritud plokki trossi küljelt (ploki mõlemal küljel); nende jõudude mõjul puudub bloki translatiivne liikumine. Kõik need jõud on võrdsed trossi otsa rakendatava jõuga F →:

Liigutatavale plokile mõjuvad kolm jõudu: kaks trossi pingutusjõudu T → ′ (ploki mõlemal küljel) ja koorma raskus P → \u003d m g →; Näidatud jõudude mõjul liigub plokk (koos sellest riputatud koormaga) kiirendusega üles.

Kirjutame liikuva ploki jaoks teise Newtoni seaduse kujul:

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

või projektsioonis vertikaalselt ülespoole suunatud koordinaatteljele,

2 T ′ - m g \u003d m a,

kus T ′ on trossi tõmbejõu moodul; m on koorma mass (liikuva üksuse mass koos koormaga); g on vabalangemise kiirendusmoodul; a - ühiku kiirendusmoodul (koormusel on sama kiirendus, seega räägime koorma kiirendusest).

Trossi pingutusmoodul T ′ on võrdne jõu T mooduliga:

seetõttu määratakse koormuse kiirendusmoodul avaldisega

a \u003d 2 F - m g m.

Teisest küljest määratakse koormuse kiirendus läbitud vahemaa valemi abil:

kus t on lasti liikumise aeg.

Võrdõiguslikkus

2 F - m g m \u003d 2 S t 2

võimaldab saada avaldatud jõu mooduli avalduse:

F \u003d m (S t2 + g2).

Koormus liigub ühtlaselt kiirendatult, seega määratakse selle kiiruse moodul avaldise abil

v \u003d juures

ja keskmine kiirus on

〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.

Rakendatud jõu poolt väljatöötatud keskmise võimsuse väärtus määratakse valemiga

〈N〉 \u003d F 〈v〉,

või võttes arvesse jõu mooduli ja keskmise kiiruse avaldisi:

〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t.

Siit väljendame soovitud massi:

m \u003d 4 t 〈N〉a (2S + g t2).

Asendame kiirenduse avaldise saadud valemiga (a \u003d 2S / t 2):

m \u003d 2 t 3 〈N〉S (2S + g t2)

ja arvutage:

m \u003d 2 ⋅ (2,0) 3 ⋅ 12 3,0 (2 ⋅ 3,0 + 10 ⋅ (2,0) 2) ≈ 1,4 kg.

Uurimisülesande aruanne

"Plokkide süsteemi uurimine, mis annab tugevust juurde 2, 3, 4 korda"

7. klassi õpilased.

76. keskkool, Jaroslavl

Töö teema: Plokkide süsteemi uurimine, mis annab tugevust juurde 2, 3, 4 korda.

Töö eesmärk: Kasutades plokisüsteeme, saavutage tugevuse suurenemine 2, 3, 4 korda.

Varustus   teisaldatavad ja fikseeritud klotsid, statiivid, siduri jalad, raskused, köis.

Tööplaan:

Uurida teoreetilist materjali teemal “Lihtsad mehhanismid. Klotsid ";

Koguge ja kirjeldage paigaldisi - blokeerige süsteemid, mis annavad tugevuse suurendamise 2, 3, 4 korda.

Katse tulemuste analüüs;

Järeldus

“Pisut klotsidest”

Kaasaegses tehnoloogias kasutatakse laialdaselt tõstemehhanisme, mille asendamatuid komponente võib nimetada lihtsateks mehhanismideks. Nende hulgas on plokkideks inimkonna vanimad leiutised. Vana-Kreeka teadlane Archimedes leevendas inimese tööd, andes talle oma leiutise kasutamisel tugevuse ja õpetas teda jõu suunda muutma.

Plokk on trossi või keti ümber oleva ringi ümber oleva soonega ratas, mille telg on jäigalt kinnitatud seina- või laetala külge. Tõsteseadmed kasutavad tavaliselt mitte ühte, vaid mitut plokki. Kandevõime suurendamiseks mõeldud plokkide ja kaablite süsteemi nimetatakse ketitõstukiks.

Füüsikatundides õpime liikuvat ja liikumatut plokki. Fikseeritud plokki kasutades saate jõu suunda muuta. Liikuv blokk - langus annab tugevuse suurenemise 2 korda.Fikseeritud plokk Archimedes pidas seda võrdseks käeks. Fikseeritud ploki ühel küljel tegutsev jõu moment on võrdne jõu teisel hetkel rakendatava jõu momendiga. Neid hetki loovad jõud on samad. Ja mobiiliplokk Archimedes võttis ebavõrdse hoova. Pöörlemiskeskme suhtes on jõudude momente, mis peavad tasakaalus olema võrdsed.

Plokkjoonised:

2. Paigaldiste kokkupanek - plokkide süsteemid, mis annavad tugevust juurde 2, 3 ja 4 korda.

Me kasutame tööl lastimille kaal on 4 N   (Joonis 3).

Joon. 3

Liigutatavaid ja fikseeritud plokke kasutades pani meie meeskond kokku järgmised üksused:

2-kordne plokisüsteem   (Joonis 4 ja joonis 5).

Selles plokisüsteemis kasutatakse liikuvaid ja fikseeritud plokke. Selline kombinatsioon annab tugevuse suurenemise kaks korda. Seetõttu tuleb punkti A rakendada jõud, mis on võrdne poole koorma kaaluga.

Joonis 4

Joonis 5

Fotol (joonis 5) on näha, et see säte annab tugevuse suurendamise 2-kordselt, dünamomeeter näitab jõudu umbes 2 N. Kaks trossi pärinevad koormusest. Plokkide kaalu ei võeta arvesse.

3-kordne plokisüsteem . Joonised 6 ja 7

Selles plokisüsteemis kasutatakse kahte liikuvat ja fikseeritud plokki. Selline kombinatsioon annab tugevuse kolmekordse suurenemise. Meie paigaldise tööpõhimõte korrutisega 3 (võimsuse suurendamine 3 korda) näeb välja nagu joonisel näidatud. Trossi ots kinnitatakse platvormile, seejärel visatakse köis läbi fikseeritud ploki. Veelkord läbi liikuva ploki, mis hoiab platvormi koos koormaga. Seejärel tõmmake köis läbi teise fikseeritud ploki. Seda tüüpi mehhanismid tugevdavad tugevust 3 korda, see on veider variant. Me kasutame lihtsat reeglit: mitu köit koormusest tuleb, see on meie tugevuse kasv. Trossi pikkuses kaotame täpselt nii mitu korda, mitu korda tugevuse suurenemine.

Joonis 6

Joonis 7

Joonis 8

Fotol (joonis 8) on näha, et dünamomeeter näitab jõudu umbes 1,5 N. Viga näitab liikuva üksuse ja platvormi kaalu. Lastilt tuleb kolm köit.

4-kordne plokisüsteem .

See plokisüsteem kasutab kahte liikuvat ja kahte fikseeritud plokki. Selline kombinatsioon annab tugevuse neljakordselt. (Joonis 9 ja joonis 10).

Joon. 9

Joonis 10

Fotol (joonis 10) on näha, et see säte annab tugevuse suurendamise 4-kordselt, dünamomeeter näitab jõudu umbes 1 N. Koormusest tuleb neli köit.

Järeldus:

Trossidest ja klotsidest koosnev liikuvate ja fikseeritud klotside süsteem võimaldab teil võita efektiivse tugevusega ja kaotada pikkuse. Me kasutame lihtsat reeglit - mehaanika kuldreeglit: kui palju köisi tuleb koormusest, see on meie tugevuse kasv. Trossi pikkuses kaotame täpselt nii mitu korda, mitu korda tugevuse suurenemine. Tänu sellele mehaanika kuldreeglile on võimalik suure massiga koormaid tõsta ilma suuri pingutusi tegemata.

Seda reeglit teades saate luua plokisüsteeme - polyspast, mis võimaldavad võita võimu n-ö mitu korda. Seetõttu kasutatakse plokke ja plokisüsteeme laialdaselt meie elu erinevates valdkondades. Lkteisaldatavaid ja fikseeritud klotse kasutatakse autode käikudes laialdaselt. Lisaks kasutavad ehitajad plokke suurte ja väikeste koormate tõstmiseks (näiteks hoonete välisfassaadide remontimisel töötavad ehitajad sageli hällis, mis võib liikuda korruste vahel. Pärast põrandal töö lõpetamist saavad töötajad hälli kiiresti kõrgemale põrandale viia, kasutades selleks samas ainult nende endi tugevus). Plokid on nii laialt levinud nende kokkupanemise lihtsuse ja nendega töötamise mugavuse tõttu.

Praegu eeldame, et ploki ja kaabli mass ning hõõrdumine plokis võib tähelepanuta jääda. Sel juhul võib kaabli pingutusjõudu kõigis selle osades pidada samaks. Lisaks sellele peame kaablit pikendamatuks ja selle mass on tühine.

Fikseeritud plokk

Fikseeritud plokki kasutatakse jõu suuna muutmiseks. Joon. Joonisel 24.1 on näidatud, kuidas fikseeritud plokki saab jõu suuna muutmiseks kasutada. Kuid selle abiga saate jõu jõudu suuna muuta, nagu soovite.

Joonistage fikseeritud ploki kasutamise skeem, millega saate jõu suunda pöörata 90 °.

Kas fikseeritud plokk annab tugevuse? Mõelge sellele joonisel fig. 24,1 a. Kaablit tõmbab kaluri poolt kaabli vabale otsale suunatud jõud. Kaabli pingutusjõud püsib kaabli kohal konstantsena, seetõttu mõjutab kaabli küljest koormust (kalu) sama modulo jõud. Seetõttu ei anna fikseeritud plokk tugevust.

Fikseeritud üksuse kasutamisel tõuseb koormus sama palju kui kaabli ots kukub, millele kalur rakendab jõudu. See tähendab, et fikseeritud plokki kasutades ei võida ega kaota me teel.

Liigutatav üksus

Pane kogemus

Kerge liikuva ploki abil koorma tõstmisel arvestame, et kui hõõrdumine on väike, tuleb koorma tõstmiseks rakendada jõudu, mis on umbes 2 korda väiksem kui koorma mass (joonis 24.3). Seega annab liikuv üksus tugevuse suurenemise 2 korda.

Joon. 24,3. Mobiilsideüksuse kasutamisel võidame kaks korda tugevuse, kuid kaotame teel sama palju kordi

Tugevuse kahekordse suurendamise eest peate maksma sama kaotuse teel: koorma tõstmiseks näiteks 1 m võrra peate tõstma üle bloki visatud kaabli otsa 2 m võrra.

Asjaolu, et liikuv plokk annab kahekordse tugevuse suurenemise, saab tõestada ilma kogemusi kasutamata (vt allpool jaotist "Miks liikuv plokk annab kahekordse tugevuse suurenemise?").

Kõige sagedamini kasutatakse jõu saamiseks lihtsaid mehhanisme. See tähendab, et väiksema jõuga liigub sellega võrreldes rohkem kaalu. Veelgi enam, tugevuse suurendamist ei saavutata "tasuta". Selle tasuvus on distantsi kaotus, see tähendab, et peate liikuma rohkem kui ilma lihtsat mehhanismi kasutamata. Kui jõud on piiratud, on jõu vahemaa vahetamiseks jõud siiski kasulik.

Liigutatavad ja fikseeritud plokid on mõned lihtsate mehhanismide tüübid. Lisaks on need muudetud hoob, mis on ka lihtne mehhanism.

Fikseeritud plokk  ei anna tugevust, vaid muudab selle rakenduse suunda. Kujutage ette, et peate köie üles tõstma raske koorma. Peate selle üles tõmbama. Kuid kui kasutate fikseeritud plokki, peate alla tõmbama, samal ajal kui koormus tõuseb üles. Sel juhul on teil lihtsam, kuna vajalik jõud koosneb lihasjõust ja teie kaalust. Ilma fikseeritud plokki kasutamata oleks vaja rakendada sama jõudu, kuid see saavutataks üksnes lihasjõu tõttu.

Fikseeritud plokk on trossi jaoks soonega ratas. Ratas on fikseeritud, see võib pöörduda ümber oma telje, kuid ei saa liikuda. Trossi (kaabli) otsad ripuvad alla, ühele kinnitatakse koormus ja teisele rakendatakse jõudu. Kui tõmbad kaabli alla, tõuseb koormus.

Kuna tugevust ei saa, pole ka kauguses kaotust. Kui koormus tõuseb, tuleb trossi sama vahemaa võrra madalamale lasta.

Kasutage veereplokk annab jõudu kaks korda (ideaaljuhul). See tähendab, et kui koorma kaal on F, tuleb selle tõstmiseks rakendada jõudu F / 2. Mobiilsideüksus koosneb samast rattaga kaablisoonega. Kuid kaabli üks ots on siin fikseeritud ja ratas on liigutatav. Ratas liigub koos koormaga.

Koorma mass on allapoole suunatud jõud. Seda tasakaalustavad kaks ülespoole suunatud jõudu. Üks luuakse toega, mille külge kaabel on kinnitatud, ja teine, tõmmates kaabli abil. Kaabli pingutusjõud on mõlemal küljel sama, mis tähendab, et koorma raskus on nende vahel võrdselt jaotatud. Seetõttu on iga jõud kaks korda väiksem kui lasti kaal.

Reaalsetes olukordades on jõuvõimendus vähem kui 2 korda, kuna tõstejõud kulutatakse osaliselt köie ja klotsi raskusele, samuti hõõrdumisele.

Mobiilne seade, mis annab peaaegu kahekordse tugevuse suurenemise, annab kahekordse vahekauguse. Koorma tõstmiseks teatud kõrgusele h on vaja, et trossid mõlemal pool plokki väheneksid selle kõrguse võrra, st kokku saadakse 2h.

Tavaliselt kasutage fikseeritud ja liikuvate plokkide kombinatsioone. Need võimaldavad teil jõudu ja suunda saada. Mida rohkem on ketitõstukis liikuvaid klotse, seda suurem on tugevuse suurenemine.