Les blocs sont utilisés pour soulever des charges. Le bloc est une roue avec une goulotte, montée dans une cage. Une corde, un câble ou une chaîne passe à travers la gouttière. Immobile  ils appellent un tel bloc dont l’axe est fixe et lorsqu’il soulève des marchandises, il ne monte ni ne tombe (Fig. 1, a, b).

Le bloc fixe peut être considéré comme un bras égal, dans lequel les épaules des forces appliquées sont égales au rayon de la roue. Par conséquent, il découle de la règle des moments que le bloc immobile ne donne pas de gain en force. Cela vous permet de changer la direction de la force.

La figure 2, a, b montre bloc mobile  (l’axe du bloc monte et descend avec la charge). Un tel bloc tourne autour de l’axe instantané O. La règle des moments qui lui est donnée aura la forme

Ainsi, l'unité mobile donne un gain en force deux fois.

Habituellement, en pratique, une combinaison d'un bloc fixe et d'un bloc mobile est utilisée (Fig. 3). L'unité fixe est pour la commodité seulement. Lui, en changeant la direction de la force, permet, par exemple, de soulever la charge, debout sur le sol.

Description de l'appareil

Le bloc est un mécanisme simple, qui consiste en une roue avec une rainure autour de la circonférence pour un câble ou une chaîne, capable de tourner librement autour de son axe. Cependant, une corde jetée sur une branche d'arbre est aussi, dans une certaine mesure, un bloc.

Pourquoi avons-nous besoin de blocs?

En fonction de leur conception, les cales peuvent vous permettre de modifier la direction de la force appliquée (par exemple, pour soulever une certaine charge suspendue à une corde lancée à travers une branche d'arbre, vous devez tirer l'autre extrémité de la corde vers le bas ... ou sur le côté). En même temps, cette unité ne donnera pas de gain de force. Ces blocs sont appelés immobile, puisque l’axe de rotation du bloc est fixé rigidement (bien entendu, si la branche ne se casse pas). De tels blocs sont utilisés pour plus de commodité. Par exemple, lorsque vous soulevez une charge à une hauteur, il est beaucoup plus facile de tirer une corde avec une charge projetée sur le blocen bas appliquer son poids sur elle, que de se tenir au sommet et tirer la charge avec la corde.

De plus, il existe des blocs qui vous permettent non seulement de changer la direction de la force appliquée, mais également de gagner en force. Ce bloc s'appelle mobile  et cela fonctionne exactement à l'opposé d'une unité mobile.

Afin de gagner en force, il est nécessaire de fixer fermement une extrémité de la corde (par exemple, attachez-la à une branche). Ensuite, une roue avec une goulotte à laquelle la charge est suspendue est installée sur le câble (ceci doit être fait de manière à ce que la roue avec la charge puisse voyager librement le long de notre câble).Maintenant, tirant le bout libre de la corde vers le haut, nous verrons que le bloc avec la charge a également commencé à monter.

Les efforts que nous devrons déployer pour soulever la charge de cette manière seront environ 2 fois moins que le poids de la charge avec l'unité. Malheureusement, ce type de bloc ne permet pas de changer le sens de la force sur une large plage. Il est donc souvent utilisé avec un bloc fixe (fixé de manière rigide).

Description de l'expérience

Dans un premier temps, la vidéo montre le principe du mouvement d’un bloc fixe: des charges de même masse sont suspendues à un bloc fixé de manière rigide, le bloc étant en équilibre. Mais n’accrochez qu’un seul poids supplémentaire dès que l’avantage commence à grand.

De plus, en utilisant un système de blocs mobiles et fixes, nous essayons d’atteindre un état d’équilibre en sélectionnant le nombre optimal de poids suspendus des deux côtés. En conséquence, le bloc est équilibré lorsque le nombre de poids suspendus au bloc mobile devient deux fois plus grand que les poids suspendus à l'extrémité libre du fil.

Ainsi, nous pouvons conclure que bloc mobile donne un double gain de force.

C'est intéressant

Savez-vous que les blocs mobiles et fixes sont largement utilisés dans les engrenages des voitures? En outre, les constructeurs utilisent les blocs pour soulever de grandes et de petites charges (ou bien eux-mêmes). Par exemple, lors de la réparation des façades extérieures des bâtiments, les constructeurs travaillent souvent dans un berceau qui peut se déplacer entre les étages. un étage plus haut, en utilisant seulement sa propre force). Les blocs sont si répandus en raison de la simplicité de leur assemblage et de la commodité de travailler avec eux.

Pour l'instant, nous supposons que la masse du bloc et du câble, ainsi que les frottements dans le bloc, peuvent être négligés. Dans ce cas, la force de tension du câble peut être considérée comme identique dans toutes ses parties. De plus, nous considérerons le câble comme inextensible et sa masse est négligeable.

Bloc fixe

Le bloc fixe est utilisé pour changer la direction de la force. Sur la fig. 24.1, a montre comment utiliser le bloc fixe pour inverser le sens de la force. Cependant, avec son aide, vous pouvez changer la direction de la force à votre guise.

Dessinez un diagramme d'utilisation d'un bloc fixe, avec lequel vous pouvez faire pivoter la direction de la force de 90 °.

Un bloc fixe donne-t-il un gain de force? Considérez ceci en utilisant l'exemple de la fig. 24.1 a. Le câble est tiré par la force exercée par le pêcheur sur l'extrémité libre du câble. La force de tension du câble reste constante le long du câble. Par conséquent, du côté du câble, la charge (poisson) est affectée par la même force modulo. Par conséquent, un bloc fixe ne donne pas de gain de force.

Lorsque vous utilisez une unité fixe, la charge augmente autant que l'extrémité du câble tombe, ce à quoi le pêcheur applique la force. Cela signifie qu'en utilisant un bloc fixe, nous ne gagnons ni ne perdons en cours de route.

Unité mobile

Mettre l'expérience

Lors du levage d'une charge à l'aide d'un bloc léger en mouvement, nous notons que si le frottement est faible, il est nécessaire d'appliquer une force environ 2 fois moins que le poids de la charge (Fig. 24.3). Ainsi, l'unité mobile donne un gain de force de 2 fois.

Fig. 24.3. Lors de l'utilisation de l'unité mobile, nous gagnons deux fois plus forts mais perdons le même nombre de fois en cours de route

Cependant, pour un double gain en force, vous devez payer la même perte en cours de route: pour soulever la charge, par exemple, de 1 m, vous devez relever le bout du câble jeté sur le bloc de 2 m.

Le fait que le bloc en mouvement donne un double gain de force peut être prouvé sans recourir à l'expérience (voir ci-dessous la section "Pourquoi le bloc en mouvement donne-t-il un double gain de force?").

Bloc  est un dispositif en forme de roue avec une goulotte dans laquelle passe une corde, un câble ou une chaîne. Il existe deux types principaux de blocs - mobiles et immobiles. L'axe d'un bloc fixe est fixe et lorsqu'il soulève des charges, il ne monte ni ne tombe (Fig. 54), mais pour un bloc mobile, l'axe se déplace avec la charge (Fig. 55).

Le bloc fixe ne donne pas de gain de force.  Il est utilisé pour changer la direction de la force. Ainsi, par exemple, en appliquant une force dirigée vers le bas sur une corde lancée sur un tel bloc, nous forçons la charge à se lever (voir fig. 54). La situation est différente avec l'unité mobile. Ce bloc vous permet d'équilibrer la force avec une petite force, 2 fois supérieure. Pour le prouver, nous nous tournons vers la figure 56. En appliquant la force F, nous nous efforçons de faire pivoter le bloc autour d’un axe passant par le point O. Le moment de cette force est égal au produit Fl, où l est l’épaule de la force F, égal au diamètre de l’unité OB. En même temps, une charge attachée au bloc avec son poids P crée un moment égal à, où l'épaule de la force P est égale au rayon du bloc OA. Selon la règle des moments (21.2)

comme nécessaire pour prouver.

Il résulte de la formule (22.2) que P / F \u003d 2. Cela signifie que le gain en force obtenu en utilisant l'unité mobile est de 2. L'expérience décrite à la figure 57 confirme cette conclusion.

En pratique, on utilise souvent un bloc mobile avec un bloc fixe (Fig. 58). Cela vous permet de changer la direction de la force avec un gain simultané de force double.

Pour obtenir un plus grand gain en force, un mécanisme de levage appelé poulie. Le mot grec “polyspast” est formé de deux racines: “poly” - beaucoup et “spao” - je tire, de sorte qu'en général il se révèle “multi-pull”.

Le polyspast est une combinaison de deux clips, l'un composé de trois blocs fixes et l'autre de trois blocs mobiles (Fig. 59). Étant donné que chacun des blocs mobiles double la force de traction, en général, le palan à chaîne offre un gain de force multiplié par six.

1. Quels sont les deux types de blocs que vous connaissez? 2. Quelle est la différence entre une unité mobile et une stationnaire? 3. Dans quel but le bloc fixe est-il utilisé? 4. Pourquoi utiliser une unité mobile? 5. Qu'est-ce qu'un palan à chaîne? Quel gain de force cela donne-t-il?

Les blocs sont classés en tant que mécanismes simples. Dans le groupe de ces dispositifs, qui servent à convertir les efforts, en plus des blocs, comprennent un levier, un plan incliné.

La définition

Bloc  - un corps solide capable de pivoter autour d'un axe fixe.

Les blocs sont fabriqués sous la forme de disques (roues, cylindres, etc.) comportant une rainure à travers laquelle passe une corde (torse, corde, chaîne).

Fixed est un bloc d'axe fixe (Fig. 1). Il ne bouge pas lorsque vous soulevez une charge. Le bloc fixe peut être considéré comme un levier ayant des épaules égales.

La condition pour l’équilibre du bloc est la condition pour l’équilibre des moments de forces qui lui sont appliqués:

Le bloc de la figure 1 sera en équilibre si les forces de tension des fils sont égales à:

puisque les épaules de ces forces sont les mêmes (OA \u003d OV). Une unité fixe ne donne pas de gain de force, mais vous permet de changer le sens d'action de la force. Tirer sur la corde qui vient d'en haut est souvent plus pratique que de tirer sur la corde qui va d'en bas.

Si la masse de la charge attachée à une extrémité de la corde lancée sur le bloc fixe est égale à m, une force F égale à doit être appliquée à l'autre extrémité de la corde afin de la soulever:

à condition que la force de friction dans le bloc ne soit pas prise en compte. S'il est nécessaire de prendre en compte le frottement dans le bloc, alors le coefficient de résistance (k) est introduit, alors:

Un remplacement de bloc peut servir de support lisse et immobile. Une corde (corde) est projetée sur un tel support, qui glisse le long du support, mais la force de friction augmente.

L'unité fixe ne donne pas de gain de travail. Les chemins qui passent les points d'application des forces sont les mêmes, égaux à la force, donc égaux au travail.

Pour obtenir un gain en force, on utilise une combinaison de blocs, par exemple un double bloc. Lorsque les blocs doivent avoir des diamètres différents. Ils sont reliés entre eux sans mouvement et sont montés sur un seul axe. Une corde est attachée à chaque bloc afin qu'il puisse être enroulé sur ou en dehors du bloc sans glisser. Les épaules des forces dans ce cas seront inégales. Le double bloc agit comme un levier avec des épaules de différentes longueurs. La figure 2 montre un schéma en double bloc.

La condition d'équilibre pour le levier de la Fig. 2 sera la formule:

La double unité peut convertir le pouvoir. En appliquant moins de force à une corde enroulée autour d'un bloc de grand rayon, on obtient une force qui agit sur le côté de la corde enroulée autour d'un bloc de rayon plus petit.

Un bloc en mouvement est un bloc dont l'axe se déplace avec la charge. Sur la fig. 2 bloc mobile peut être considéré comme un levier avec des épaules de différentes tailles. Dans ce cas, le point O est le point d'appui du levier. OA est l'épaule du pouvoir; OB est l'épaule du pouvoir. Considérons la photo. 3. L'épaule de la force est deux fois plus grande que celle de la force. Par conséquent, pour atteindre l'équilibre, il est nécessaire que la magnitude de la force F soit deux fois inférieure au module de la force P:

Nous pouvons en conclure qu’à l’aide d’un bloc mobile, nous obtenons un gain en force deux fois. La condition d'équilibre du bloc en mouvement sans tenir compte de la force de frottement s'écrit:

Si vous essayez de prendre en compte la force de friction dans le bloc, entrez le coefficient de résistance du bloc (k) et obtenez:

Parfois, une combinaison d'un bloc mobile et fixe est utilisée. Dans cette combinaison, une unité fixe est utilisée pour plus de commodité. Cela ne donne pas un gain de force, mais vous permet de changer le sens de la force. L'unité mobile est utilisée pour modifier la magnitude de la force appliquée. Si les extrémités du câble recouvrant le bloc font les mêmes angles avec l'horizon, le rapport de la force affectant la charge au poids du corps est égal au rapport du rayon du bloc à la corde de l'arc que le câble couvre. Si les câbles sont parallèles, la force requise pour soulever la charge sera deux fois inférieure au poids de la charge à soulever.

La règle d'or de la mécanique

Les mécanismes simples de gain dans le travail ne le font pas. Combien nous gagnons en force, nous perdons le même nombre de fois dans la distance. Puisque le travail est égal au produit scalaire de la force par déplacement, il ne changera donc pas si vous utilisez des blocs mobiles (ainsi que des blocs immobiles).

Sous la forme de la formule "règle d'or" peut être écrit comme suit:

où est le chemin parcouru par le point d'application de la force - le chemin parcouru par le point d'application de la force.

La règle d'or est la formulation la plus simple de la loi de conservation de l'énergie. Cette règle s'applique aux cas de mouvements de mécanismes uniformes ou presque uniformes. Les distances du mouvement de translation des extrémités des cordes sont associées aux rayons des blocs (et) comme:

Nous comprenons que pour remplir la «règle d'or» d'un double bloc, il est nécessaire que:

Si les forces sont équilibrées, le bloc repose ou se déplace de manière uniforme.

Exemples de résolution de problèmes

Exemple 1

Exemple 2