از بلوک ها برای بلند کردن بار استفاده می شود. بلوک یک چرخ با یک شیار است که در یک نگهدارنده نصب شده است. یک طناب، کابل یا زنجیر از طریق کانال بلوک عبور داده می شود. بی حرکتآنها چنین بلوکی را می نامند که محور آن ثابت است و هنگام بلند کردن بارها بالا یا پایین نمی رود (شکل 1، a، b).

نه بلوک متحرکرا می توان به عنوان یک اهرم هم بازو در نظر گرفت که در آن بازوهای نیروهای وارده برابر با شعاع چرخ است. در نتیجه، از قاعده لحظه‌ها برمی‌آید که یک بلوک ثابت هیچ سودی در نیرو ایجاد نمی‌کند. به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید.

شکل 2، a، b نشان می دهد بلوک متحرک(محور بلوک همراه با بار بالا و پایین می رود). چنین بلوکی حول محور آنی O می چرخد. قانون لحظه برای آن شکل خواهد داشت

بنابراین، بلوک متحرک افزایش دو برابری در استحکام می دهد.

معمولا در عمل از ترکیب یک بلوک ثابت و یک بلوک متحرک استفاده می شود (شکل 3). بلوک ثابت فقط برای راحتی استفاده می شود. با تغییر جهت نیرو، به عنوان مثال، امکان بلند کردن بار در حالت ایستاده روی زمین را فراهم می کند.

توضیحات دستگاه

بلوک یک مکانیسم ساده است که چرخی است با شیاری در اطراف آن برای طناب یا زنجیر که قادر است آزادانه حول محور خود بچرخد. با این حال، طناب پرتاب بیش از شاخه درختهمچنین تا حدی یک بلوک است.

چرا بلوک مورد نیاز است؟

بسته به طراحی آنها، قرقره ها می توانند به شما اجازه دهند جهت نیروی اعمال شده را تغییر دهید (به عنوان مثال، برای بلند کردن یک بار معلق روی طنابی که روی شاخه درخت پرتاب شده است، باید انتهای دیگر طناب را به سمت پایین بکشید. .. یا به پهلو). در عین حال، این بلوک افزایش قدرت ایجاد نمی کند. چنین بلوک هایی نامیده می شوند بی حرکت، از آنجایی که محور چرخش بلوک به طور صلب ثابت است (البته اگر شاخه شکسته نشود). چنین بلوک هایی برای راحتی استفاده می شود. به عنوان مثال، هنگام بلند کردن بار به ارتفاع، کشیدن طناب با باری که روی یک بلوک پرتاب می شود بسیار آسان تر است.پایین ، وزن بدن خود را روی آن قرار دهید، نه اینکه روی آن بایستید و باری را با طناب به سمت خود بکشید.

علاوه بر این، بلوک هایی وجود دارد که به شما امکان می دهد نه تنها جهت نیروی اعمال شده را تغییر دهید، بلکه باعث افزایش قدرت نیز می شود. این بلوک نامیده می شود موبایلو دقیقا برعکس بلوک متحرک کار می کند.

برای به دست آوردن قدرت، باید یک سر طناب را محکم محکم کنید (مثلاً آن را به شاخه ببندید). در مرحله بعد، چرخی با شیار روی طناب نصب می شود که بار از آن آویزان می شود (این کار باید به گونه ای انجام شود که چرخ با بار بتواند آزادانه در طول طناب ما حرکت کند).حال با بالا کشیدن انتهای آزاد طناب، خواهیم دید که بلوک همراه با بار نیز شروع به بالا آمدن کرد.

تلاشی که برای بلند کردن بار به این شکل باید انجام دهیم تقریباً 2 برابر کمتر از وزن بار همراه با بلوک خواهد بود. پشیمان شدن این نوعبلوک اجازه تغییر جهت نیرو را در یک محدوده وسیع نمی دهد، بنابراین اغلب در ارتباط با یک بلوک ثابت (به شدت ثابت) استفاده می شود.

شرح تجربه

ابتدا، این ویدئو اصل عملکرد یک بلوک ثابت را نشان می دهد: بارهایی با جرم مساوی از یک بلوک ثابت معلق می شوند، در حالی که بلوک در حالت تعادل است. اما به محض اینکه یک وزنه اضافی را آویزان کنید، مزیت بلافاصله شروع به افزایش می کند.

در مرحله بعد با استفاده از سیستم بلوک های متحرک و ثابت سعی می کنیم با انتخاب تعداد بهینه وزنه های معلق در دو طرف به حالت تعادل برسیم. در نتیجه زمانی که تعداد وزنه های آویزان شده از بلوک متحرک دو برابر وزنه های آویزان شده از انتهای آزاد نخ شود، بلوک متعادل می شود.

بنابراین می توانیم نتیجه بگیریم که بلوک متحرک افزایش دو برابری در استحکام می دهد.

این جالب است

آیا می دانستید که بلوک های متحرک و ثابت در مکانیزم های انتقال خودرو کاربرد زیادی دارند؟ علاوه بر این، سازندگان از بلوک ها برای بلند کردن بارهای بزرگ و کوچک استفاده می کنند (یا خودشان. به عنوان مثال، هنگام تعمیر نمای خارجی ساختمان ها، سازندگان اغلب در گهواره ای کار می کنند که می تواند بین طبقات حرکت کند. پس از اتمام کار در یک طبقه، کارگران می توانند به سرعت گهواره را یک طبقه بالاتر ببرند، فقط با استفاده از قدرت خود). بلوک ها به دلیل سهولت در مونتاژ و سهولت کار با آنها بسیار گسترده شده اند.

در حال حاضر، فرض می کنیم که جرم بلوک و کابل و همچنین اصطکاک در بلوک را می توان نادیده گرفت. در این صورت می توان نیروی کشش کابل را در تمام قسمت های آن یکسان در نظر گرفت. علاوه بر این، فرض می کنیم که کابل کشش ناپذیر است و جرم آن ناچیز است.

بلوک ثابت

یک بلوک ثابت برای تغییر جهت یک نیرو استفاده می شود. در شکل 24.1، و نحوه استفاده از یک بلوک ثابت را برای تغییر جهت نیرو به عکس نشان می دهد. با این حال، با کمک آن می توانید جهت نیرو را به دلخواه تغییر دهید.

نمودار استفاده از یک بلوک ثابت را رسم کنید که می تواند جهت یک نیرو را 90 درجه بچرخاند.

آیا یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت می شود؟ بیایید با استفاده از مثال نشان داده شده در شکل به این موضوع نگاه کنیم. 24.1، الف. کابل توسط نیرویی که ماهیگیر به انتهای آزاد کابل وارد می کند، کشیده می شود. نیروی کشش کابل در طول کابل ثابت می ماند، بنابراین، از کنار کابل، نیرویی به همان اندازه روی بار (ماهی) وارد می شود. بنابراین، یک بلوک ثابت افزایش قدرت را ایجاد نمی کند.

هنگام استفاده از یک بلوک ثابت، بار به همان میزان افزایش می یابد که انتهای کابلی که ماهیگیر به آن نیرو وارد می کند، پایین می آید. این بدان معناست که با استفاده از یک بلوک ثابت، در طول مسیر نه برنده می‌شویم و نه می‌بازیم.

بلوک متحرک

بیایید تجربه را بگذاریم

هنگام بلند کردن بار با استفاده از یک بلوک متحرک سبک، متوجه خواهیم شد که اگر اصطکاک کم باشد، برای بلند کردن بار باید نیرویی تقریباً 2 برابر اعمال کنیم. وزن کمترمحموله (شکل 24.3). بنابراین، بلوک متحرک افزایش 2 برابری در استحکام می دهد.

برنج. 24.3. هنگام استفاده از یک بلوک متحرک، 2 برابر قدرت می گیریم، اما به همان تعداد در راه از دست می دهیم

با این حال، برای افزایش قدرت مضاعف، باید با همان ضرر در طول مسیر هزینه کنید: برای بلند کردن بار، به عنوان مثال، 1 متر، باید انتهای کابل پرتاب شده روی بلوک را 2 متر بالا ببرید.

این واقعیت که یک بلوک متحرک افزایش دو برابری در استحکام می‌دهد را می‌توان بدون توسل به تجربه ثابت کرد (به بخش زیر مراجعه کنید: «چرا یک بلوک متحرک استحکام مضاعف می‌دهد؟»).

مسدود کردنوسیله ای است به شکل چرخ با شیاری که طناب، کابل یا زنجیر از آن عبور می کند. دو نوع اصلی بلوک وجود دارد - متحرک و ثابت. برای یک بلوک ثابت، محور ثابت است و هنگام بلند کردن بارها بالا یا پایین نمی‌رود (شکل 54)، در حالی که برای بلوک متحرک، محور همراه با بار حرکت می‌کند (شکل 55).

یک بلوک ثابت افزایش قدرت ایجاد نمی کند.برای تغییر جهت یک نیرو استفاده می شود. بنابراین، برای مثال، با اعمال نیروی رو به پایین به طناب پرتاب شده روی چنین بلوکی، بار را مجبور می کنیم تا به سمت بالا بالا برود (شکل 54 را ببینید). وضعیت با یک بلوک متحرک متفاوت است. این بلوک به یک نیروی کوچک اجازه می دهد تا نیرویی 2 برابر بیشتر را متعادل کند. برای اثبات این موضوع به شکل 56 نگاه می کنیم. با اعمال نیروی F سعی می کنیم بلوک را حول محوری که از نقطه O می گذرد بچرخانیم. ممان این نیرو برابر با حاصلضرب Fl است که l بازوی نیروی F برابر با قطر بلوک OB است. در همان زمان، بار متصل به بلوک با وزن خود P لحظه ای برابر با جایی که بازوی نیروی P برابر با شعاع بلوک OA است ایجاد می کند. طبق قانون لحظه (21.2)

Q.E.D.

از فرمول (22.2) نتیجه می شود که P/F = 2. این بدان معنی است که افزایش توان بدست آمده با استفاده از بلوک متحرک برابر با 2 است. آزمایش نشان داده شده در شکل 57 این نتیجه را تایید می کند.

در عمل، اغلب از ترکیب یک بلوک متحرک و یک بلوک ثابت استفاده می شود (شکل 58). این به شما امکان می دهد جهت ضربه نیرو را با افزایش قدرت مضاعف تغییر دهید.

برای به دست آوردن افزایش قدرت، مکانیزم بلند کردن به نام بالابر زنجیری. کلمه یونانی "قرقره" از دو ریشه تشکیل شده است: "poly" - a lot و "spao" - pull، بنابراین به طور کلی به نظر می رسد "کشش زیاد".

قرقره ترکیبی از دو گیره است که یکی از سه بلوک ثابت و دیگری از سه بلوک متحرک تشکیل شده است (شکل 59). از آنجایی که هر یک از بلوک های متحرک نیروی کشش را دو برابر می کند، به طور کلی قرقره افزایش قدرت شش برابری می دهد.

1. چه دو نوع بلوک را می شناسید؟ 2-تفاوت بلوک متحرک و ثابت چیست؟ 3. برای چه منظوری از بلوک ثابت استفاده می شود؟ 4. بلوک متحرک برای چیست؟ 5. بالابر زنجیری چیست؟ چه افزایش قدرتی را فراهم می کند؟

بلوک ها به عنوان مکانیسم های ساده طبقه بندی می شوند. علاوه بر بلوک ها، گروهی از این وسایل که برای تبدیل نیرو به کار می روند، شامل یک اهرم و یک صفحه شیبدار است.

تعریف

مسدود کردن - جامد، که قابلیت چرخش حول یک محور ثابت را دارد.

بلوک ها به صورت دیسک (چرخ، سیلندر کم و غیره) با شیاری ساخته می شوند که از آن یک طناب (تنه، طناب، زنجیر) عبور می کنند.

بلوک با محور ثابت را ثابت می نامند (شکل 1). هنگام بلند کردن بار حرکت نمی کند. یک بلوک ثابت را می توان به عنوان اهرمی در نظر گرفت که بازوهای مساوی دارد.

شرط تعادل یک بلوک، شرط تعادل گشتاورهای نیروهای وارد بر آن است:

بلوک در شکل 1 در حالت تعادل خواهد بود اگر نیروهای کششی رزوه ها برابر باشند:

زیرا شانه های این نیروها یکسان است (OA=OB). یک بلوک ثابت افزایش نیرو را ایجاد نمی کند، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. کشیدن طنابی که از بالا می آید اغلب راحت تر از طنابی است که از پایین می آید.

اگر جرم بار بسته شده به یک سر طناب پرتاب شده بر روی یک بلوک ثابت برابر با m باشد، برای بلند کردن آن باید نیروی F به انتهای دیگر طناب معادل با:

به شرطی که نیروی اصطکاک در بلوک را در نظر نگیریم. اگر لازم است اصطکاک در بلوک را در نظر بگیرید، ضریب مقاومت (k) را وارد کنید، سپس:

یک تکیه گاه صاف و ثابت می تواند به عنوان جایگزینی برای بلوک باشد. طناب (طناب) روی چنین تکیه گاه پرتاب می شود که در امتداد تکیه گاه می لغزد، اما در عین حال نیروی اصطکاک افزایش می یابد.

یک بلوک ثابت هیچ سودی در کار ایجاد نمی کند. مسیرهایی که نقاط اعمال نیرو طی می کنند یکسان هستند، برابر نیرو، بنابراین برابر با کار هستند.

برای به دست آوردن قدرت با استفاده از بلوک های ثابت از ترکیب بلوک ها به عنوان مثال بلوک دوبل استفاده می شود. زمانی که بلوک ها باید داشته باشند قطرهای مختلف. آنها بدون حرکت به یکدیگر متصل شده و بر روی یک محور نصب شده اند. یک طناب به هر بلوک متصل می شود تا بتواند بدون لیز خوردن به دور بلوک بپیچد یا از آن خارج شود. شانه های نیروها در این حالت نابرابر خواهد بود. قرقره دوبل مانند یک اهرم با بازوهایی با طول های مختلف عمل می کند. شکل 2 نمودار یک بلوک دوتایی را نشان می دهد.

شرایط تعادل برای اهرم در شکل 2 فرمول زیر خواهد بود:

بلوک دوبل می تواند نیرو را تبدیل کند. با اعمال نیروی کوچکتر به یک طناب که در اطراف یک بلوک با شعاع بزرگ پیچیده شده است، نیرویی حاصل می شود که در کنار یک طناب پیچیده شده در اطراف بلوکی با شعاع کوچکتر عمل می کند.

بلوک متحرک بلوکی است که محور آن همراه با بار حرکت می کند. در شکل 2، بلوک متحرک را می توان به عنوان یک اهرم با بازوهایی در اندازه های مختلف در نظر گرفت. در این حالت نقطه O نقطه اتکای اهرم است. OA - بازوی نیرو؛ OB - بازوی نیرو. بیایید به شکل نگاه کنیم. 3. بازوی نیرو دو برابر بازوی نیرو است، بنابراین برای تعادل لازم است که بزرگی نیروی F نصف نیروی P باشد:

می توان نتیجه گرفت که با کمک یک بلوک متحرک، قدرت دو برابری بدست می آوریم. شرایط تعادل بلوک متحرک را بدون در نظر گرفتن نیروی اصطکاک به صورت زیر می نویسیم:

اگر بخواهیم نیروی اصطکاک بلوک را در نظر بگیریم، ضریب مقاومت بلوک (k) را وارد می کنیم و به دست می آوریم:

گاهی اوقات از ترکیب بلوک متحرک و ثابت استفاده می شود. در این ترکیب برای راحتی کار از یک بلوک ثابت استفاده شده است. افزایش قدرت ایجاد نمی کند، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. یک بلوک متحرک برای تغییر مقدار نیروی اعمال شده استفاده می شود. اگر انتهای طناب که دور بلوک را احاطه کرده اند زوایای مساوی با افق ایجاد کنند، نسبت نیروی وارد بر بار به وزن بدنه برابر است با نسبت شعاع بلوک به وتر قوس که طناب محصور می شود اگر طناب ها موازی باشند، نیروی لازم برای بلند کردن بار دو برابر کمتر از وزن باری است که بلند می شود.

قانون طلایی مکانیک

مکانیسم های سادههیچ سودی در کار وجود ندارد به همان اندازه که در قدرت به دست می آوریم، به همان میزان در فاصله از دست می دهیم. از آنجایی که کار برابر است با حاصل ضرب اسکالر نیرو و جابجایی، بنابراین هنگام استفاده از بلوک های متحرک (و همچنین ثابت) تغییری نمی کند.

در قالب یک فرمول، "قاعده طلایی" را می توان به صورت زیر نوشت:

مسیری که نقطه اعمال نیرو طی می کند - مسیر کجاست قابل عبور بر اساس نقطهاعمال زور

قانون طلاییساده ترین فرمول قانون بقای انرژی است. این قانون برای موارد حرکت یکنواخت یا تقریباً یکنواخت مکانیسم ها اعمال می شود. فواصل انتقالی انتهای طناب ها به شعاع بلوک ها (و) مربوط می شود:

ما دریافتیم که برای انجام "قاعده طلایی" برای بلوک دوبل لازم است که:

اگر نیروها متعادل باشند، بلوک در حالت استراحت است یا به طور یکنواخت حرکت می کند.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2