از بلوک ها برای بلند کردن بارها استفاده می شود. بلوک چرخ با دهانه است که در قفس نصب شده است. طناب ، کابل یا زنجیره ای از روده کانال عبور می کند. بی حرکتی   آنها چنین بلوکی را می نامند که محور آن ثابت است و هنگام بلند کردن اجناس آن بالا نمی رود یا سقوط می کند (شکل 1 ، الف ، ب).

بلوک ثابت را می توان بازوی مساوی در نظر گرفت که در آن شانه های نیروهای اعمال شده برابر با شعاع چرخ است. بنابراین ، از قاعده لحظه ها بدست می آید که بلوک بی تحرک ، سود لازم را به دست نمی آورد. این امکان را به شما می دهد تا جهت نیرو را تغییر دهید.

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

بنابراین ، واحد متحرک دو برابر سود می بخشد.

معمولاً در عمل ، ترکیبی از یک بلوک ثابت با یک بلوک متحرک استفاده می شود (شکل 3). واحد ثابت فقط برای راحتی است. او ، با تغییر جهت نیرو ، به عنوان مثال اجازه می دهد بار را بالا ببرد ، که روی زمین ایستاده است.

توضیحات دستگاه

بلوک یک مکانیزم ساده است که یک چرخ با شیار در اطراف یک طناب یا زنجیره ای است که قادر به چرخش آزادانه در اطراف محور خود است. با این حال ، طناب پرتاب شده بر روی شاخه درختی نیز تا حدودی بلوک است.

چرا به بلوک احتیاج داریم؟

بسته به نوع طراحی آنها ، بلوک ها به شما امکان می دهند جهت تغییر نیروی اعمال شده را تغییر دهید (به عنوان مثال ، برای بلند کردن بار معینی که به حالت تعلیق در طناب پرتاب شده از طریق شاخه درخت است ، باید انتهای دیگر طناب را به سمت پایین بکشید ... یا به طرف آن). در عین حال ، این واحد قدرت افزایش نمی یابد. چنین بلوکی نامیده می شود بی حرکت، از آنجا که محور چرخش بلوک به سختی ثابت شده است (البته اگر شاخه خراب نشود). چنین بلوک هایی برای راحتی استفاده می شوند. به عنوان مثال ، هنگام بلند کردن بار به ارتفاع ، کشیدن طناب با بار پرتاب شده بر روی بلوک بسیار ساده تر استپایین وزن بدن او را بیش از آنکه در بالا بایستد و بار را با طناب بکشید ، اعمال می کند.

علاوه بر این ، بلوک هایی وجود دارد که نه تنها به شما امکان می دهد جهت اعمال نیروی اعمال شده را تغییر دهید ، بلکه قدرت را نیز به دست می آورید. این بلوک نامیده می شود متحرک   و دقیقاً برعکس یک واحد متحرک کار می کند.

برای به دست آوردن قدرت ، لازم است که یک انتهای طناب را محکم ببندید (برای مثال ، آن را به یک شاخه گره بزنید). بعد ، چرخ با دریچه ای که بار آن معلق است ، روی طناب نصب می شود (این کار باید به گونه ای انجام شود که چرخ با بار بتواند آزادانه در طناب ما سوار شود).اکنون با کشیدن انتهای آزاد طناب ، خواهیم دید که بلوک با بار نیز شروع به افزایش می کند.

تلاش هایی که برای بلند کردن بار از این طریق باید صرف کنیم حدود 2 برابر کمتر از وزن بار به همراه واحد خواهد بود. متأسفانه ، این نوع بلوک اجازه تغییر جهت نیرو در طیف گسترده ای را نمی دهد ، بنابراین اغلب همراه با یک بلوک ثابت (سفت و سخت ثابت) استفاده می شود.

شرح تجربه

در ابتدا ، این ویدئو اصل حرکت یک بلوک ثابت را نشان می دهد: بارهای با همان جرم از یک بلوک ثابت به حالت تعلیق در می آیند ، در حالی که بلوک در تعادل است. اما به محض شروع مزیت به روشی بزرگ ، فقط یک وزن اضافی آویزان کنید.

علاوه بر این ، با استفاده از سیستم بلوک های متحرک و ثابت ، سعی می کنیم با انتخاب تعداد بهینه وزنهای معلق از هر دو طرف به حالت تعادل برسیم. در نتیجه ، بلوک زمانی متعادل می شود که تعداد وزنی معلق از بلوک متحرک دو برابر وزنه های معلق از انتهای آزاد رشته تبدیل شود.

بنابراین ، ما می توانیم نتیجه بگیریم بلوک تلفن همراه قدرت دو برابر افزایش می دهد.

جالب است

آیا می دانید بلوک های متحرک و ثابت به طور گسترده ای در چرخ دنده های اتومبیل استفاده می شوند؟ علاوه بر این ، این بلوک ها توسط سازندگان برای بلند کردن بارهای بزرگ و کوچک (چاه یا خودشان) استفاده می شود ، به عنوان مثال ، هنگام تعمیر نمای بیرونی ساختمان ها ، سازندگان اغلب در گهواره ای کار می کنند که می تواند بین کفها حرکت کند و پس از اتمام کار روی کف ، کارگران می توانند به سرعت گهواره را حرکت دهند. طبقه بالاتر ، فقط با استفاده از قدرت شخصی خود). بلوک ها به دلیل سادگی مونتاژ و راحتی کار با آنها بسیار گسترده هستند.

در حال حاضر ، ما فرض می کنیم که جرم بلوک و کابل ، و همچنین اصطکاک در بلوک ، نمی توان نادیده گرفت. در این حالت ، نیروی تنش کابل را می توان در تمام قسمت های آن یکسان در نظر گرفت. علاوه بر این ، ما کابل را غیرقابل توصیف می دانیم ، و جرم آن ناچیز است.

بلوک ثابت

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

نمودار استفاده از یک بلوک ثابت را ترسیم کنید ، که با استفاده از آن می توانید جهت نیرو را 90 درجه بچرخانید.

آیا بلوک ثابت باعث افزایش قدرت می شود؟ این مورد را با استفاده از مثال نشان داده شده در شکل در نظر بگیرید. 24.1 الف. کابل با نیرویی که ماهیگیران به انتهای آزاد کابل کشیده می شود ، کشیده می شود. نیروی کشش کابل در امتداد کابل ثابت است ، بنابراین از طرف کابل بار (ماهی) تحت تأثیر همان نیروی مدول قرار می گیرد. بنابراین ، یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود.

هنگام استفاده از واحد ثابت ، بار به اندازه سقوط کابل بالا می رود ، که ماهیگیر نیرو وارد می کند. این بدان معنی است که با استفاده از یک بلوک ثابت ، ما در راه پیروزی یا از دست دادن نیستیم.

واحد متحرک

تجربه را بگذارید

هنگام بلند کردن بار با کمک یک بلوک متحرک سبک ، توجه می کنیم که اگر اصطکاک کم باشد ، برای بلند کردن بار لازم است نیرویی اعمال شود که تقریباً 2 برابر کمتر از وزن بار باشد (شکل 24.3). بنابراین ، واحد متحرک 2 برابر قدرت می بخشد.

شکل 24.3 هنگام استفاده از واحد تلفن همراه ، ما 2 بار از قدرت پیروز می شویم ، اما همین تعداد بار در راه از دست می دهیم

با این حال ، برای افزایش دو برابر قدرت باید همان ضرر را در راه پرداخت کنید: برای بالا بردن بار ، به عنوان مثال ، با 1 متر ، باید انتهای کابل پرتاب شده از روی بلوک را 2 متر بالا ببرید.

این واقعیت که بلوک متحرک باعث افزایش مضاعف قدرت می شود بدون استفاده از تجربه قابل اثبات است (به بخش زیر مراجعه کنید: "چرا بلوک متحرک دو برابر قدرت می بخشد؟").

بلوک   وسیله ای به شکل چرخ است که از طریق آن یک طناب ، کابل یا زنجیره عبور می کند. دو نوع بلوک اصلی وجود دارد - متحرک و متحرک. محور یک بلوک ثابت ثابت است و هنگام بلند کردن بارها آن بالا نمی رود و نمی افتد (شکل 54) ، اما برای یک بلوک متحرک محور با بار حرکت می کند (شکل 55).

بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود.   برای تغییر جهت نیرو از آن استفاده می شود. بنابراین ، به عنوان مثال ، با استفاده از نیروی رو به پایین روی طناب پرتاب شده بر روی چنین بلوک ، بار را وادار به بالا رفتن می کنیم (شکل 54 را ببینید). وضعیت با واحد متحرک متفاوت است. این بلوک به شما امکان می دهد نیرو را با یک نیروی کوچک ، 2 برابر بیشتر متعادل کنید. برای اثبات این امر ، به شکل 56 می پردازیم. با استفاده از نیروی F ، سعی می کنیم بلوک را در اطراف یک محور که از نقطه O عبور می کند بچرخانیم. لحظه این نیرو برابر است با محصول Fl ، جایی که l شانه ی نیروی F است ، برابر با قطر واحد OB است. در همان زمان ، یک بار متصل به بلوک با وزن آن P لحظه ای برابر با آن ایجاد می کند ، جایی که شانه نیروی P برابر است با شعاع بلوک OA. طبق قاعده لحظه ها (21.2)

همانطور که برای اثبات نیاز است

از فرمول (22.2) بدست می آید که P / F \u003d 2. این بدان معنی است سود حاصل از استفاده از واحد موبایل 2 است. آزمایش نشان داده شده در شکل 57 این نتیجه گیری را تأیید می کند.

در عمل ، اغلب ترکیبی از بلوک متحرک با یک ثابت ثابت استفاده می شود (شکل 58). این به شما امکان می دهد جهت افزایش نیرو را با افزایش دو برابر همزمان در قدرت تغییر دهید.

برای به دست آوردن قدرت بیشتر ، مکانیزم بالابری نامیده می شود بلوک قرقره. کلمه یونانی "polyspast" از دو ریشه تشکیل شده است: "poli" - مقدار زیادی و "spao" - من می کشم ، به طور کلی به نظر می رسد "چند کشش".

پلی استپ ترکیبی از دو کلیپ است که یکی از آنها از سه بلوک ثابت تشکیل شده است و دیگری از سه بلوک متحرک (شکل 59). از آنجا که هر یک از بلوک های متحرک نیروی کشش را دو برابر می کنند ، به طور کلی ، بالابر زنجیره ای قدرت شش برابری را به دست می آورد.

1. چه دو نوع بلوک را می شناسید؟ 2. چه تفاوتی بین واحد موبایل و یک ثابت وجود دارد؟ 3. برای چه منظور از بلوک ثابت استفاده می شود؟ 4- چرا از یک واحد متحرک استفاده می کنیم؟ 5- بالابر زنجیری چیست؟ چه قدرتی در قدرت حاصل می کند؟

بلوک ها به عنوان مکانیسم های ساده طبقه بندی می شوند. در گروه این دستگاه ها ، که برای تبدیل نیروها کار می کنند ، علاوه بر بلوک ها ، یک اهرم ، یک هواپیمای کج نیز وجود دارد.

تعریف

بلوک   - بدنه ای محکم که قابلیت چرخش در اطراف یک محور ثابت را دارد.

بلوک ها به شکل دیسک (چرخ ، سیلندر کم ، و غیره) ساخته شده اند که شیار دارند و از طریق آن طناب (تنه ، طناب ، زنجیره) عبور می کند.

ثابت بلوک با محور ثابت است (شکل 1). هنگام بلند کردن بار حرکت نمی کند. بلوک ثابت را می توان اهرمی دانست که شانه های برابر دارد.

شرط تعادل بلوک شرط تعادل لحظات نیروهایی است که بر روی آن اعمال می شود:

بلوک شکل 1 در صورت توازن موضوعات در حالت تعادل خواهد بود:

از آنجا که شانه های این نیروها یکسان است (OA \u003d OV). یک واحد ثابت افزایش قدرت نمی دهد ، اما به شما امکان می دهد جهت حرکت نیرو را تغییر دهید. کشیدن روی طنابی که از بالا می رود ، اغلب راحت تر از کشیدن بر روی طنابی است که از پایین می رود.

اگر جرم بار گره خورده به یک انتهای طناب پرتاب شده بر روی بلوک ثابت m باشد ، برای بلند کردن آن باید یک نیروی F برابر با آن در انتهای دیگر طناب اعمال شود:

مشروط بر اینکه نیروی اصطکاک موجود در بلوک را در نظر نگیریم. اگر لازم است که اصطکاک در بلوک مورد توجه قرار گیرد ، ضریب مقاومت (k) معرفی می شود ، پس از آن:

جایگزینی بلوک می تواند به عنوان یک پشتیبانی بدون حرکت صاف عمل کند. طناب (طنابی) بر روی چنین تکیهگاهی پرتاب می شود ، که در امتداد تکیه گاه می چرخد \u200b\u200b، اما نیروی اصطکاک افزایش می یابد.

واحد ثابت سود حاصل از کار را به دست نمی آورد. مسیری که از نقاط اعمال نیروها عبور می کند ، مساوی با نیرو است ، بنابراین ، برابر با کار هستند.

به منظور به دست آوردن قدرت ، با استفاده از بلوک های ثابت ، از ترکیبی از بلوک استفاده می شود ، به عنوان مثال ، یک بلوک دوتایی. هنگامی که بلوک ها باید دارای قطرهای مختلف باشند. آنها بی حرکت بین یکدیگر متصل می شوند و در یک محور واحد سوار می شوند. یک طناب به هر بلوک وصل شده است تا بتواند بدون لغزیدن روی بلوک پیچیده یا خاموش شود. شانه های نیروها در این حالت نابرابر خواهند بود. بلوک دوبل به عنوان یک اهرم با شانه های طول های مختلف عمل می کند. شکل 2 نمودار دو بلوک را نشان می دهد.

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

واحد دوگانه می تواند قدرت را تبدیل کند. با اعمال نیروی کمتری به زخم طناب در اطراف یک بلوک شعاع بزرگ ، نیرویی بدست می آید که در طرف طناب اطراف طناب اطراف شعاع کوچکتر عمل می کند.

بلوک متحرک بلوکی است که محور آن با بار حرکت می کند. در شکل 2 بلوک متحرک را می توان به عنوان یک اهرم با شانه های اندازه های مختلف در نظر گرفت. در این حالت ، نقطه O شقیقه اهرم است. OA شانه قدرت است. OB شانه قدرت است. بیایید عکس بگیریم 3. شانه نیرو دو برابر بزرگتر از شانه نیرو است ، بنابراین برای تعادل لازم است قدر نیروی F دو برابر کمتر از مدول نیرو P باشد:

می توان نتیجه گرفت که با کمک یک بلوک متحرک ، دو بار سود لازم را کسب می کنیم. شرایط تعادل بلوک متحرک بدون در نظر گرفتن نیروی اصطکاک به شرح زیر است:

اگر سعی می کنید نیروی اصطکاک موجود در بلوک را در نظر بگیرید ، ضریب مقاومت بلوک (k) را وارد کنید و دریافت کنید:

گاهی اوقات ترکیبی از بلوک متحرک و ثابت استفاده می شود. در این ترکیب از یک واحد ثابت برای راحتی استفاده می شود. این یک افزایش قدرت نمی دهد ، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. واحد متحرک برای تغییر مقدار نیروی اعمال شده استفاده می شود. اگر انتهای طناب را که بلوک را پوشانده است ، زاویه های یکسانی با افق ایجاد می کند ، پس نسبت نیرویی که بار را تحت تأثیر قرار می دهد به وزن بدن برابر است با نسبت شعاع بلوک به وتر قوس که طناب را در آن پوشانده است. اگر طناب ها به موازات باشند ، به نیروی مورد نیاز برای بلند کردن بار دو برابر کمتر از وزن بار برداشته شده نیاز خواهد بود.

قانون طلایی مکانیک

مکانیسم های ساده کسب در کار نیست. هرچه قدر قدرت بدست آوریم ، در همان تعداد دفعات از راه دور از دست می دهیم. از آنجا که کار با محصول مقیاس پذیر نیرو با جابجایی برابر است ، بنابراین ، هنگام استفاده از بلوک های متحرک (و همچنین بی حرکت) هیچ تغییری نخواهید کرد.

در قالب فرمول "قانون طلایی" می تواند به شرح زیر باشد:

مسیری که نقطه اعمال نیرو می گذرد کجاست - مسیری که با استفاده از نقطه نیرو طی می شود.

قانون طلایی ساده ترین تدوین قانون حفظ انرژی است. این قانون در مورد موارد یکنواخت یا تقریباً یکنواخت مکانیسم ها صدق می کند. مسافت حرکت ترجمه ای انتهای طناب با شعاع بلوک ها (و) در ارتباط است:

ما این امر را برای تحقق "قانون طلایی" برای یک بلوک مضاعف انجام می دهیم ، لازم است:

اگر نیروها متعادل باشند ، بلوک استراحت می کند یا به طور مساوی حرکت می کند.

نمونه هایی از حل مشکلات

مثال 1

مثال 2