Blokovi se koriste za podizanje tereta. Blok je kotač s utorom, montiran u držač. Uže, sajla ili lanac provlače se kroz blok žlijeb. nepomična nazivaju takav blok, čija je os fiksna i pri dizanju tereta ne diže se ili pada (slika 1, a, b).

Ne pokretni blok može se smatrati jednakokrakom polugom u kojoj su krakovi primijenjenih sila jednaki polumjeru kotača. Prema tome, iz pravila momenata proizlazi da stacionarni blok ne daje nikakav dobitak na snazi. Omogućuje promjenu smjera sile.

Slika 2, a, b prikazuje pokretni blok(os bloka se diže i spušta zajedno s teretom). Takav blok rotira oko trenutne osi O. Pravilo momenta za njega će imati oblik

Dakle, pomični blok daje dvostruko povećanje snage.

Obično se u praksi koristi kombinacija fiksnog i pomičnog bloka (slika 3). Fiksni blok se koristi samo radi praktičnosti. Promjenom smjera sile omogućuje npr. podizanje tereta stojeći na tlu.

Opis uređaja

Blok je jednostavan mehanizam, koji je kotač s utorom po obodu za uže ili lanac, koji se može slobodno okretati oko svoje osi. Međutim, uže bačeno preko grana drveta je također, u određenoj mjeri, blok.

Zašto su potrebni blokovi?

Ovisno o dizajnu, remenice vam mogu omogućiti promjenu smjera primijenjene sile (na primjer, da biste podigli određeni teret obješen na užetu bačenom preko grane drveta, trebate povući drugi kraj užeta prema dolje. .. ili u stranu). U isto vrijeme, ovaj blok neće dati dobitak na snazi. Takvi se blokovi nazivaju nepomična, budući da je os rotacije bloka kruto fiksirana (naravno, ako se grana ne slomi). Takvi se blokovi koriste za praktičnost. Na primjer, kada podižete teret na visinu, puno je lakše povući uže s teretom bačenim preko bloka dolje , stavljajući svoju tjelesnu težinu na njega, umjesto da stojite na vrhu i vučete teret s užetom prema sebi.

Osim toga, postoje blokovi koji vam omogućuju ne samo promjenu smjera primijenjene sile, već i povećanje snage. Ovaj blok se zove mobilni i radi upravo suprotno od pokretnog bloka.

Da biste dobili snagu, morate čvrsto pričvrstiti jedan kraj užeta (na primjer, vezati ga za granu). Zatim se na uže postavlja kotač s utorom na koji je teret obješen (to mora biti učinjeno tako da se kotač s teretom može slobodno kretati duž našeg užeta).Sada, povlačenjem slobodnog kraja užeta prema gore, vidjet ćemo da se i blok s teretom počeo dizati.

Napor koji ćemo trebati uložiti da podignemo teret na ovaj način bit će otprilike 2 puta manji od težine tereta zajedno s blokom. Žaliti ovaj tip Blok ne dopušta promjenu smjera sile u širokom rasponu, pa se često koristi u kombinaciji s fiksnim (kruto fiksiranim) blokom.

Opis doživljaja

Prvo, video prikazuje princip rada fiksnog bloka: tereti jednake mase obješeni su o kruto fiksirani blok, dok je blok u ravnoteži. Ali čim objesite jedan dodatni uteg, prednost se odmah počinje povećavati.

Zatim, pomoću sustava pokretnih i fiksnih blokova, pokušavamo postići stanje ravnoteže odabirom optimalnog broja utega obješenih s obje strane. Kao rezultat, blok je uravnotežen kada broj utega obješenih o pomični blok postane dvostruko veći od utega obješenih o slobodni kraj niti.

Prema tome možemo zaključiti da pomični blok daje dvostruko povećanje snage.

Ovo je zanimljivo

Jeste li znali da se pokretni i fiksni blokovi naširoko koriste u prijenosnim mehanizmima automobila? Osim toga, graditelji koriste blokove za podizanje velikih i malih tereta (ili sami. Na primjer, prilikom popravka vanjskih pročelja zgrada, graditelji često rade u kolijevci, koja se može kretati između katova. Po završetku rada na podu, radnici mogu brzo premjestiti kolijevku jedan kat više, koristeći samo vlastite snage). Blokovi su postali toliko rašireni zbog jednostavnosti njihove montaže i jednostavnosti rada s njima.

Za sada ćemo pretpostaviti da se masa bloka i sajle, kao i trenje u bloku, mogu zanemariti. U tom slučaju možemo smatrati da je sila zatezanja kabela jednaka u svim njegovim dijelovima. Osim toga, pretpostavit ćemo da je kabel neistegljiv i da mu je masa zanemariva.

Fiksni blok

Stacionarni blok se koristi za promjenu smjera sile. Na sl. 24.1, i pokazuje kako koristiti stacionarni blok za promjenu smjera sile u suprotan. Međutim, uz njegovu pomoć možete promijeniti smjer sile kako želite.

Nacrtajte dijagram upotrebe nepokretnog bloka koji se može koristiti za rotiranje smjera sile za 90°.

Omogućuje li stacionarni blok dobitak na snazi? Pogledajmo ovo pomoću primjera prikazanog na sl. 24.1, a. Sajla je zategnuta silom koju ribar primjenjuje na slobodni kraj sajle. Sila napetosti kabela ostaje konstantna duž kabela, stoga sa strane kabela sila iste veličine djeluje na teret (ribu). Stoga stacionarni blok ne daje dobitak na snazi.

Pri korištenju stacionarnog bloka teret se podiže za isti iznos za koji se spušta kraj sajle na koji ribar primjenjuje silu. To znači da korištenjem stacionarnog bloka, niti dobivamo niti gubimo na putu.

Pomični blok

Stavimo iskustvo

Kada podižemo teret pomoću laganog pokretnog bloka, primijetit ćemo da ako je trenje malo, tada da bismo podigli teret moramo primijeniti silu koja je otprilike 2 puta manje težine teret (slika 24.3). Dakle, pomični blok daje 2 puta povećanje snage.

Riža. 24.3. Kada koristimo pokretni blok, dobivamo 2 puta na snazi, ali isto toliko puta gubimo na putu

Međutim, za dvostruki dobitak na snazi, morate platiti istim gubitkom na putu: da biste podigli teret, na primjer, za 1 m, morate podići kraj sajle bačen preko bloka za 2 m.

Činjenica da pokretni blok daje dvostruki dobitak na snazi ​​može se dokazati bez pribjegavanja iskustvu (pogledajte odjeljak u nastavku "Zašto pokretni blok daje dvostruki dobitak na snazi?").

Blok je naprava u obliku kotača s utorom kroz koji se provlači uže, sajla ili lanac. Postoje dvije glavne vrste blokova - pokretni i fiksni. Kod fiksnog bloka os je nepomična i ne diže se niti spušta pri dizanju tereta (slika 54), dok se kod pomičnog bloka os pomiče zajedno s teretom (slika 55).

Stacionarni blok ne daje dobitak na snazi. Koristi se za promjenu smjera sile. Tako, na primjer, primjenom sile prema dolje na uže bačeno preko takvog bloka, prisiljavamo teret da se podigne prema gore (vidi sliku 54). Drugačija je situacija s pokretnim blokom. Ovaj blok omogućuje maloj sili da uravnoteži silu koja je 2 puta veća. Da bismo to dokazali, pogledajmo sliku 56. Primjenom sile F nastojimo zakrenuti blok oko osi koja prolazi točkom O. Moment te sile jednak je umnošku Fl, gdje je l krak sile F, jednak promjeru bloka OB. U isto vrijeme teret vezan za blok svojom težinom P stvara moment jednak pri čemu je krak sile P jednak polumjeru bloka OA. Prema pravilu trenutka (21.2)

Q.E.D.

Iz formule (22.2) slijedi da je P/F = 2. To znači da dobitak snage dobiven uporabom pokretnog bloka jednak je 2. Eksperiment prikazan na slici 57 potvrđuje ovaj zaključak.

U praksi se često koristi kombinacija pokretnog bloka i fiksnog (slika 58). To vam omogućuje promjenu smjera udara sile uz istodobni dvostruki dobitak na snazi.

Da bi se dobio veći dobitak na snazi, mehanizam za podizanje tzv lančana dizalica. Grčka riječ "kolotura" nastala je od dva korijena: "poli" - puno i "spao" - povući, pa općenito ispada da je "mnogo povući".

Kolotura je kombinacija dvaju spojnica, od kojih se jedan sastoji od tri fiksna bloka, a drugi od tri pokretna bloka (slika 59). Budući da svaki od pokretnih blokova udvostručuje vučnu silu, remenica općenito daje šesterostruki dobitak na snazi.

1. Koje dvije vrste blokova poznajete? 2. Koja je razlika između pokretnog bloka i nepokretnog? 3. U koju svrhu se koristi fiksni blok? 4. Čemu služi pomični blok? 5. Što je lančana dizalica? Kakav dobitak na snazi ​​daje?

Blokovi se klasificiraju kao jednostavni mehanizmi. Osim blokova, u skupinu ovih uređaja koji služe za pretvaranje sile spadaju poluga i kosa ravnina.

DEFINICIJA

Blok - čvrsta, koji ima mogućnost rotacije oko fiksne osi.

Blokovi se izrađuju u obliku diskova (kotača, niskih cilindara itd.) koji imaju utor kroz koji se provlači uže (torzo, uže, lanac).

Blok s fiksnom osi naziva se stacionarnim (slika 1). Ne miče se prilikom podizanja tereta. Fiksni blok se može smatrati polugom koja ima jednake krakove.

Uvjet za ravnotežu bloka je uvjet za ravnotežu momenata sila koji djeluju na njega:

Blok na slici 1 bit će u ravnoteži ako su sile zatezanja niti jednake:

budući da su ramena tih sila jednaka (OA=OB). Stacionarni blok ne daje dobitak na snazi, ali vam omogućuje promjenu smjera sile. Povlačenje užeta koje dolazi odozgo često je praktičnije nego povlačenje užeta koje dolazi odozdo.

Ako je masa tereta vezanog za jedan kraj užeta bačenog preko fiksnog bloka jednaka m, tada da bi se podigao, na drugi kraj užeta treba djelovati sila F jednaka:

s tim da ne uzmemo u obzir silu trenja u bloku. Ako je potrebno uzeti u obzir trenje u bloku, tada se upisuje koeficijent otpora (k), zatim:

Glatka, fiksna potpora može poslužiti kao zamjena za blok. Preko takvog oslonca nabacuje se uže (uže) koje klizi po osloncu, ali se pritom povećava sila trenja.

Stacionarni blok ne daje nikakvu dobit u radu. Putovi koje prolaze točke primjene sila su isti, jednaki sili, dakle jednaki radu.

Kako bi se dobila čvrstoća korištenjem fiksnih blokova, koristi se kombinacija blokova, na primjer, dvostruki blok. Kada blokovi moraju imati različitih promjera. Oni su nepomično povezani jedan s drugim i montirani na jednoj osi. Uže je pričvršćeno za svaki blok tako da se može omotati oko ili izvan bloka bez klizanja. Ramena snaga u ovom će slučaju biti nejednaka. Dvostruka remenica djeluje kao poluga s krakovima različitih duljina. Slika 2 prikazuje dijagram dvostrukog bloka.

Uvjet ravnoteže za polugu na slici 2 bit će formula:

Dvostruki blok može pretvoriti silu. Djelovanjem manje sile na uže omotano oko bloka velikog radijusa, dobiva se sila koja djeluje sa strane užeta omotanog oko bloka manjeg radijusa.

Pokretni blok je blok čija se os kreće zajedno s teretom. Na sl. 2, pomični blok se može smatrati polugom s krakovima različitih veličina. U ovom slučaju točka O je uporište poluge. OA - krak sile; OB - krak sile. Pogledajmo sl. 3. Krak sile je dvostruko veći od kraka sile, stoga je za ravnotežu potrebno da veličina sile F bude pola veličine sile P:

Možemo zaključiti da uz pomoć pokretnog bloka dobivamo dvostruki dobitak na snazi. Uvjet ravnoteže pokretnog bloka bez uzimanja u obzir sile trenja zapisujemo kao:

Ako pokušamo uzeti u obzir silu trenja u bloku, tada unesemo koeficijent otpora bloka (k) i dobijemo:

Ponekad se koristi kombinacija pokretnog i fiksnog bloka. U ovoj se kombinaciji radi praktičnosti koristi fiksni blok. Ne daje dobitak na snazi, ali vam omogućuje promjenu smjera sile. Pomični blok koristi se za promjenu količine primijenjene sile. Ako krajevi užeta koji okružuju blok čine jednake kutove s horizontom, tada je omjer sile koja djeluje na teret i težine tijela jednak omjeru polumjera bloka i tetive luka koji uže obuhvaća. Ako su užad paralelna, sila potrebna za podizanje tereta bit će dva puta manja od težine tereta koji se podiže.

Zlatno pravilo mehanike

Jednostavni mehanizmi nema dobiti u radu. Koliko god dobijemo na snazi, toliko izgubimo na udaljenosti. Budući da je rad jednak skalarnom umnošku sile i pomaka, on se neće promijeniti pri korištenju pokretnih (kao i nepokretnih) blokova.

U obliku formule, “zlatno pravilo” može se napisati na sljedeći način:

gdje je put koji prijeđe točka primjene sile – put prohodan po točki primjena sile.

zlatno pravilo je najjednostavnija formulacija zakona održanja energije. Ovo pravilo vrijedi za slučajeve jednolikog ili gotovo jednolikog kretanja mehanizama. Translacijske udaljenosti krajeva užadi povezane su s polumjerima blokova ( i ) kao:

Shvaćamo da je za ispunjenje “zlatnog pravila” za dvostruki blok potrebno:

Ako su sile uravnotežene, tada blok miruje ili se giba jednoliko.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2