Bibliografski opis: Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Moderni pogled na jednostavan "blok" mehanizam, proučavan u udžbenicima fizike za 7. razred // Mladi znanstvenik. 2016. br. 2. Str. 106-113..07.2019).

Udžbenici fizike za 7. razred, kada se proučava jednostavan blok mehanizam, tumače pobjedu na različite načine sila pri dizanju tereta od koristeći ovaj mehanizam, na primjer: u Periškinov udžbenik A. B. dobitak u snaga se postiže sa pomoću kotača bloka, na koji djeluju sile poluge, i u Gendensteinovom udžbeniku L. E. isti dobici se dobivaju sa pomoću kabela, koji je podložan sili zatezanja kabela. Različiti udžbenici, različiti predmeti i različite sile - primati dobitke sila pri dizanju tereta. Stoga je svrha ovog članka traženje objekata i snaga, sa putem kojih se stječu dobici sila, pri dizanju tereta jednostavnim blok mehanizmom.

Ključne riječi:

Najprije pogledajmo i usporedimo kako se dobiva dobitak u snazi ​​pri dizanju tereta jednostavnim blok mehanizmom, u udžbenicima fizike za 7. razred. U tu svrhu ćemo ulomke iz udžbeničkih tekstova s ​​istim pojmovima smjestiti u tablicu radi jasnoće.

Rezimirajmo pregled i usporedbu tekstova i slika u udžbenicima:

Dokaz dobivanja dobitka na snazi ​​u udžbeniku A. V. Peryshkina provodi se na kotaču bloka, a djelujuća sila je sila poluge; Pri podizanju tereta, nepomični blok ne daje dobitak na snazi, ali pomični blok daje dvostruki dobitak na snazi. Ne spominje se sajla na kojoj visi teret o fiksnom bloku i pokretnom bloku s teretom.

S druge strane, u udžbeniku Gendensteina L.E., dokaz pojačanja na snazi ​​provodi se na sajli na kojoj visi teret ili pomični blok s teretom, a sila koja djeluje je sila zatezanja sajle; pri dizanju tereta, nepomični blok može dati 2 puta povećanje snage, ali u tekstu se ne spominje poluga na blok kotaču.

Potraga za literaturom koja opisuje dobitak na snazi ​​korištenjem bloka i kabela dovela je do “Elementarnog udžbenika fizike”, koji je uredio akademik G. S. Landsberg, u §84. Jednostavni strojevi na str. 168–175 opisuju: "jednostavni blok, dvostruki blok, vrata, remenice i diferencijalni blok." Dapače, po svojoj konstrukciji, “dvostruki blok daje dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta, zbog razlike u duljini polumjera blokova” uz pomoć kojih se podiže teret, a “kolotura daje dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta, zbog užeta na čijem više dijelova visi teret.” Tako je bilo moguće saznati zašto blok i sajla (uže) daju dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta, ali nije bilo moguće saznati kako blok i sajla međusobno djeluju i prenose težinu tereta. tereta jedan prema drugom, budući da se teret može objesiti na sajlu, a sajla se baci preko bloka ili teret može visiti na bloku, a blok visi na sajli. Pokazalo se da je sila napetosti kabela konstantna i djeluje duž cijele duljine kabela, tako da će prijenos težine tereta kabela na blok biti na svakoj točki kontakta između kabela i bloka , kao i prijenos težine tereta obješenog na blok na kabel. Kako bismo razjasnili interakciju bloka s kabelom, provest ćemo eksperimente kako bismo dobili dobitak na snazi ​​s pokretnim blokom pri dizanju tereta, koristeći opremu školske učionice za fiziku: dinamometre, laboratorijske blokove i set utega u 1N (102 g). Počnimo eksperimente s pokretnim blokom, jer ih imamo tri različite verzije dobitak na snazi ​​s ovim blokom. Prva verzija je “Sl.180. Pokretni blok kao poluga s nejednakim kracima" - udžbenik A. V. Peryshkin, drugi "Sl. 24.5... dvije jednake sile napetosti sajle F" - prema udžbeniku L. E. Gendensteina i na kraju treći "Sl. 145 . Povucite blok" . Podizanje tereta pomičnim stezaljkom kolotura na više dijelova jednog užeta – prema udžbeniku G. S. Landsberga.

Iskustvo br. 1. "Sl. 183"

Za izvođenje eksperimenta br. 1, dobivanje dobitka u snazi ​​na pokretnom bloku "s polugom s nejednakim ramenima OAB Slika 180" prema udžbeniku A. V. Peryshkina, na pokretnom bloku "Slika 183" položaj 1, nacrtajte polugu s nejednakim ramenima OAB, kao na "Slici 180", i počnite podizati teret iz položaja 1 u položaj 2. U istom trenutku, blok se počinje okretati, suprotno od kazaljke na satu, oko svoje osi u točki A i točki B , kraj poluge iza koje se javlja podizanje, izlazi izvan polukruga duž kojeg kabel obilazi pokretni blok odozdo. Točka O - uporište poluge, koja bi trebala mirovati, ide prema dolje, vidi “slika 183” - pozicija 2, tj. poluga s nejednakim ramenima OAB se mijenja kao poluga s jednakim ramenima (točke O i B prolaze kroz iste staze).

Na temelju podataka dobivenih u pokusu br. 1 o promjenama položaja poluge OAB na pokretnom bloku pri dizanju tereta iz položaja 1 u položaj 2, možemo zaključiti da je prikaz pokretnog bloka kao poluge s nejednakim kracima. na "Slici 180", pri dizanju tereta, uz rotaciju bloka oko svoje osi, odgovara poluga s jednakim kracima, koja ne daje dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta.

Pokus br. 2 započet ćemo pričvršćivanjem dinamometra na krajeve sajle na koju ćemo objesiti pokretni blok s teretom težine 102 g, što odgovara sili teže od 1 N. Jedan od krajeva kabla ćemo učvrstiti. sajlu na ovjesu, a drugim krajem sajle podići ćemo teret na pokretni blok. Prije izrona očitanja oba dinamometra bila su po 0,5 N; na početku izrona očitanja dinamometra za koji je došlo do izrona promijenila su se na 0,6 N i takva su ostala tijekom izrona; na kraju izrona očitanja su se vratila na 0,5 N. Očitanja dinamometra, fiksirana za fiksni ovjes, nisu se promijenila tijekom uspona i ostala su jednaka 0,5 N. Analizirajmo rezultate eksperimenta:

1. Prije podizanja, kada teret od 1 N (102 g) visi na pokretnom bloku, težina tereta se raspoređuje na cijeli kotač i prenosi na sajlu koja obilazi blok odozdo, koristeći cijeli polukrug kotača. kotač.
2. Prije podizanja očitanja oba dinamometra iznose 0,5 N, što pokazuje raspodjelu težine tereta od 1 N (102 g) na dva dijela sajle (prije i poslije bloka) odnosno da je sila zatezanja sajle iznosi 0,5 N, a jednaka je cijelom dužinom sajle (jednaka na početku, ista na kraju sajle) - obje ove tvrdnje su točne.

Usporedimo analizu pokusa br. 2 s verzijama iz udžbenika o dobivanju dvostrukog povećanja snage korištenjem pokretnog bloka. Počnimo s izjavom u udžbeniku Gendensteina L.E. „... da na blok djeluju tri sile: težina tereta P, usmjerena prema dolje, i dvije identične sile zatezanja kabela, usmjerene prema gore (Sl. 24.5) .” Točnije bi bilo reći da je težina tereta na „sl. 14,5" raspoređen je na dva dijela sajle, prije i iza bloka, jer je sila zatezanja sajle jednaka jedinici. Ostaje analizirati potpis pod "Sl. 181" iz udžbenika A. V. Peryshkina "Kombinacija pokretnih i fiksnih blokova - blok remenica." Opis uređaja i dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta koloturom dan je u Osnovnom udžbeniku fizike, ur. Lansberg G.S. gdje je rečeno: „Svaki komad užeta između blokova djelovat će na pokretni teret silom T, a svi dijelovi užeta djelovat će silom nT, gdje je n broj odvojenih dijelova užeta koji povezuju oba dijelovi bloka." Ispada da ako na "Sliku 181" primijenimo pojačanje na snazi ​​s "užetom koje povezuje oba dijela" remenice iz Osnovnog udžbenika fizike G. S. Landsberga, tada opis pojačanja na snazi ​​s pokretnim blokom na “Slici 179” i, prema tome, na slici 180" bila bi pogreška.

Analizirajući četiri udžbenika fizike, možemo zaključiti da postojeći opis dobivanja dobitka na snazi ​​jednostavnim blok mehanizmom ne odgovara stvarno stanje poslova i stoga zahtijeva novi opis rada jednostavnog blok mehanizma.

Jednostavan mehanizam za podizanje sastoji se od bloka i sajle (konopa ili lanca).

Blokovi ovog mehanizma za podizanje podijeljeni su na:

po dizajnu na jednostavne i složene;

prema načinu dizanja tereta na pokretne i nepokretne.

Počnimo se upoznavati s dizajnom blokova jednostavan blok, koji je kotač koji se okreće oko svoje osi, s utorom po obodu za sajlu (uže, lanac) sl. 1 i može se smatrati jednakokrakom polugom u kojoj su krakovi sila jednaki polumjeru kotač: OA=OB=r. Takav blok ne daje dobitak na snazi, ali vam omogućuje promjenu smjera kretanja kabela (konopa, lanca).

Dvostruki blok sastoji se od dva bloka različitih radijusa, čvrsto pričvršćenih zajedno i postavljenih na zajedničku os na sl. 2. Polumjeri blokova r1 i r2 su različiti i pri dizanju tereta djeluju kao poluga s nejednakim ramenima, a dobitak na snazi ​​bit će jednak omjeru duljina polumjera bloka većeg promjera prema blok manjeg promjera F = R·r1/r2.

Vrata sastoji se od cilindra (bubnja) i na njega pričvršćene ručke, koja djeluje kao blok velikog promjera. Dobitak sile koju daje ovratnik određen je omjerom polumjera kruga R koji opisuje ručka i polumjera valjka r na koji je namotano uže F = R r/ R.

Prijeđimo na metodu podizanja tereta blokovima. Prema opisu dizajna, svi blokovi imaju os oko koje se okreću. Ako je os bloka fiksna i ne diže se ili spušta pri dizanju tereta, tada se takav blok naziva fiksni blok jednostruki blok, dvostruki blok, vrata.

U pokretni blok osovina se diže i spušta zajedno s teretom (slika 10) i namijenjena je uglavnom za uklanjanje savijanja sajle na mjestu gdje je teret obješen.

Upoznajmo se s uređajem i načinom podizanja tereta; drugi dio jednostavnog mehanizma za podizanje je kabel, uže ili lanac. Sajla je izrađena od čeličnih žica, uže je od niti ili niti, a lanac se sastoji od međusobno povezanih karika.

Metode vješanja tereta i dobivanja snage pri dizanju tereta sajlom:

Na sl. 4, teret je fiksiran na jednom kraju kabela, a ako podignete teret za drugi kraj kabela, tada će vam za podizanje ovog tereta trebati sila nešto veća od težine tereta, jer jednostavan blok dobitka na snazi ​​ne daje F = P.

Na slici 5 radnik podiže teret sajlom koja odozgo obilazi jednostavan blok, na jednom kraju prvog dijela sajle nalazi se sjedalo na kojem radnik sjedi, a na drugom dijelu sajle radnik se podiže silom 2 puta manjom od svoje težine, jer je težina radnika bila raspoređena na dva dijela sajle, prvi - od sjedala do bloka, a drugi - od bloka do ruku radnika F = P/2.

Na sl. 6 teret podižu dva radnika pomoću dvije sajle, a težina tereta će biti ravnomjerno raspoređena između sajli i stoga će svaki radnik podizati teret silom polovice težine tereta F = P/ 2.

Na slici 7, radnici podižu teret koji visi na dva dijela jednog sajle i težina tereta će biti ravnomjerno raspoređena između dijelova ove sajle (kao između dvije sajle) i svaki radnik će podići teret silom jednaka polovini težine tereta F = P/2.

Na sl. 8. kraj sajle, kojom je jedan od radnika podizao teret, bio je učvršćen na nepokretnom ovjesu, a težina tereta bila je raspoređena na dva dijela sajle, a kada je radnik podizao tereta drugim krajem sajle, sila kojom bi radnik podigao teret udvostručila se manje težine teret F = P/2 i podizanje tereta će biti 2 puta sporije.

Na sl. 9, teret visi na 3 dijela jedne sajle, čiji je jedan kraj fiksiran i dobitak u sili pri dizanju tereta bit će jednak 3, budući da će težina tereta biti raspoređena na tri dijela kabel F = P/3.

Da bi se eliminirao zavoj i smanjila sila trenja, jednostavni blok je instaliran na mjestu gdje je teret suspendiran, a sila potrebna za podizanje tereta nije se promijenila, budući da jednostavni blok ne daje dobitak na snazi ​​(slika 10. i sl. 11), a sam blok će biti pozvan pokretni blok, budući da se os ovog bloka diže i spušta zajedno s opterećenjem.

Teoretski se teret može objesiti na neograničen broj dijelova jedne sajle, ali u praksi su oni ograničeni na šest dijelova i takav mehanizam za podizanje naziva se lančana dizalica, koji se sastoji od fiksne i pomične stezaljke s jednostavnim blokovima, koji su naizmjenično obavijeni sajlom, jednim krajem pričvršćenom za fiksnu stezaljku, a teret se podiže pomoću drugog kraja sajle. Dobitak na čvrstoći ovisi o broju dijelova kabela između fiksnog i pomičnog kaveza, u pravilu je to 6 dijelova kabela, a dobitak na čvrstoći je 6 puta.

Članak ispituje stvarne interakcije između blokova i sajle prilikom podizanja tereta. Postojeća praksa u određivanju da "fiksni blok ne daje dobitak na snazi, ali pomični blok daje dobitak na snazi ​​2 puta" pogrešno je tumačila interakciju kabela i bloka u mehanizam za podizanje i nije odražavao punu raznolikost dizajna blokova, što je dovelo do razvoja jednostranih pogrešnih ideja o bloku. U usporedbi s postojećim količinama materijala za proučavanje jednostavnog blok mehanizma, obujam članka povećao se 2 puta, ali to je omogućilo jasno i razumljivo objašnjenje procesa koji se odvijaju u jednostavnom mehanizmu za podizanje ne samo studentima, već i učiteljima.

Književnost:

1. Pyryshkin, A. V. Fizika, 7. razred: udžbenik / A. V. Pyryshkin. - 3. izdanje, dodatno - M.: Bustard, 2014., - 224 str.,: ilustr. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Primjena pravila ravnoteže poluge na blok, str. 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Fizika. 7. razred. U 14 sati 1. dio.Udžbenik za obrazovne ustanove/ L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; uredio V. A. Orlova, I. I. Roizen.- 2. izdanje, revidirano. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 str.: ilustr. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Jednostavni mehanizmi, str. 188–196.
3. Osnovni udžbenik fizike, uredio akademik G. S. Landsberg Svezak 1. Mehanika. Toplina. Molekularna fizika - 10. izdanje - M.: Nauka, 1985. § 84. Jednostavni strojevi, str. 168–175.
4. Gromov, S. V. Fizika: Udžbenik. za 7. razred opće obrazovanje institucije / S. V. Gromov, N. A. Rodina. - 3. izd. - M.: Obrazovanje, 2001.-158 str.,: ilustr. ISBN-5–09–010349–6. §22. Blok, str.55 -57.

Ključne riječi: blok, dvostruki blok, fiksni blok, pomični blok, blok remenica..

Napomena: Udžbenici fizike za 7. razred, kada se proučava jednostavan blok mehanizam, na različite načine tumače dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta pomoću ovog mehanizma, na primjer: u udžbeniku A. V. Peryshkin, dobitak na snazi ​​se postiže pomoću kotača blok, na koji djeluju sile poluge, a u udžbeniku Gendensteina L.E. isti dobitak dobiva se uz pomoć sajle, na koju djeluje sila zatezanja sajle. Različiti udžbenici, različiti predmeti i različite sile - da se dobije dobitak u snazi ​​pri dizanju tereta. Stoga je svrha ovog članka potraga za objektima i silama uz pomoć kojih se postiže dobitak na snazi ​​pri dizanju tereta jednostavnim blok mehanizmom.

4.1. Statički elementi

4.1.7. Neki jednostavni mehanizmi: blokovi

Uređaji dizajnirani za pomicanje (podizanje, spuštanje) tereta pomoću kotača i niti bačene kroz njega, na koje se primjenjuje određena sila, nazivaju se blokovi. Postoje fiksni i pokretni blokovi.

Blokovi su dizajnirani za pomicanje tereta težine P → pomoću sile F → primijenjene na uže prebačeno preko kotača.

Za sve vrste blokova(stacionarni i pokretni) uvjet ravnoteže je zadovoljen:

d 1 F = d 2 P,

gdje je d 1 rame sile F → koja djeluje na uže; d 2 - krak sile P → (težina tereta koji se pomiče pomoću ovog bloka).

U fiksni blok(Sl. 4.8) kraci sila F → i P → su identični i jednaki polumjeru bloka:

d 1 = d 2 = R,

dakle, moduli sila su međusobno jednaki:

F = P.

Riža. 4.8

Pomoću nepokretnog bloka tijelo mase P → može se pomicati primjenom sile F → čija se veličina podudara s težinom tereta.

U pokretnom bloku (sl. 4.9) krakovi sila F → i P → su različiti:

d 1 = 2R i d 2 = R,

gdje je d 1 rame sile F → koja djeluje na uže; d 2 - krak sile P → (težina tereta koji se pomiče pomoću ovog bloka),

dakle, moduli sila poštuju jednakost:

Riža. 4.9

Pomoću pomičnog bloka tijelo mase P → može se pomicati djelovanjem sile F → čija je vrijednost polovica težine tereta.

Blokovi vam omogućuju pomicanje tijela na određenu udaljenost:

• stacionarni blok ne daje dobitak na snazi; samo mijenja smjer primijenjene sile;
• pomični blok daje 2 puta povećanje snage.

Međutim, i pokretni i fiksni blokovi ne daju dobitke rad: koliko puta pobijedimo u snazi, koliko puta izgubimo u udaljenosti (“ zlatno pravilo»mehanika).

Primjer 22. Sustav se sastoji od dva bestežinska bloka: jednog pomičnog i jednog nepokretnog. Uteg mase 0,40 kg visi na osi bloka koji se kreće i dodiruje pod. Određena sila djeluje na slobodni kraj užeta bačenog preko nepokretnog bloka kao što je prikazano na slici. Pod utjecajem te sile teret se iz stanja mirovanja digne na visinu od 4,0 m za 2,0 s. Odredite veličinu sile koja djeluje na uže.

2 T → ′ + P → = m a → ,

2 T ′ − m g = m a ,

a = 2 F − m g m .

Put koji prijeđe teret podudara se s njegovom visinom iznad površine poda i povezan je s vremenom njegovog kretanja t formulom

ili uzimajući u obzir izraz za modul ubrzanja

h = a t 2 2 = (2 F − m g) t 2 2 m .

Izrazimo potrebnu silu odavde:

F = m (h t 2 + g 2)

i izračunajte njegovu vrijednost:

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

Primjer 23. Sustav se sastoji od dva bestežinska bloka: jednog pomičnog i jednog nepokretnog. Određeni teret visi na osi fiksnog bloka kao što je prikazano na slici. Pod djelovanjem stalne sile koja djeluje na slobodni kraj užeta, teret se počinje gibati konstantnom akceleracijom i pomakne se prema gore za 3,0 m u 2,0 s. Tijekom kretanja tereta primijenjena sila razvija prosječnu snagu od 12 W. Nađi masu tereta.

Riješenje . Na slici su prikazane sile koje djeluju na pokretne i nepokretne blokove.

Dvije sile T → djeluju na nepokretni blok sa strane užeta (s obje strane bloka); Pod utjecajem tih sila ne dolazi do kretanja bloka prema naprijed. Svaka od navedenih sila jednaka je sili F → primijenjenoj na kraj užeta:

Na pokretni blok djeluju tri sile: dvije sile zatezanja užeta T → ′ (s obje strane bloka) i težina tereta P → = m g → ; pod utjecajem tih sila blok (zajedno s teretom koji visi na njemu) ubrzano se pomiče prema gore.

Napišimo drugi Newtonov zakon za pokretni blok u obliku:

2 T → ′ + P → = m a → ,

ili u projekciji na koordinatna os, usmjeren okomito prema gore,

2 T ′ − m g = m a ,

gdje je T ′ modul sile napetosti užeta; m je masa tereta (masa pokretnog bloka s teretom); g - modul ubrzanja slobodnog pada; a je modul akceleracije bloka (teret ima istu akceleraciju, pa ćemo dalje govoriti o akceleraciji tereta).

Modul sile napetosti užeta T' jednak je modulu sile T:

stoga je modul ubrzanja tereta određen izrazom

a = 2 F − m g m .

S druge strane, ubrzanje tereta određeno je formulom za prijeđeni put:

gdje je t vrijeme kretanja tereta.

Jednakost

2 F − m g m = 2 S t 2

omogućuje nam da dobijemo izraz za modul primijenjene sile:

F = m (S t 2 + g 2) .

Teret se giba jednoliko ubrzano, pa je modul njegove brzine određen izrazom

v = na

a prosječna brzina je

〈v〉 = S t = a t 2 .

Veličina srednje snage, razvijen primijenjenom silom, određuje se formulom

〈N〉 = F〈v〉,

ili uzimajući u obzir izraze za modul sile i prosječnu brzinu:

〈N〉 = m a (2 S + g t 2) 4 t .

Odavde izražavamo traženu masu:

m = 4 t 〈 N 〉 a (2 S + g t 2) .

Zamijenimo izraz za ubrzanje (a = 2S /t 2) u dobivenu formulu:

m = 2 t 3 〈 N 〉 S (2 S + g t 2)

i napravimo izračun:

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

Izvješće o istraživačkom zadatku

“Proučavanje sustava blokova koji daju dobitak na snazi ​​2, 3, 4 puta”

Učenici 7. razreda.

Srednja škola br. 76, Jaroslavlj

Tema rada: Proučavanje sustava blokova koji daju dobitak na snazi ​​2, 3, 4 puta.

Cilj rada: Koristeći blok sustave, dobijte dobitak u snazi ​​2, 3, 4 puta.

Oprema: pokretni i fiksni blokovi, tronošci, noge sa spojnicama, utezi, uže.

Plan rada:

Proučite teorijski materijal na temu „Jednostavni mehanizmi. Blokovi";

Prikupiti i opisati instalacije - sustave blokova koji daju dobitak na čvrstoći 2, 3, 4 puta.

Analiza rezultata pokusa;

Zaključak

"Malo o blokovima"

U Moderna tehnologija mehanizmi za podizanje imaju široku primjenu i nezamjenjivi su komponente koji se mogu nazvati jednostavnim mehanizmima. Među njima su i najstariji izumi čovječanstva - blokovi. Starogrčki znanstvenik Arhimed olakšao je čovjeku posao tako što mu je primjenom svog izuma dao dobitak na snazi, te ga naučio mijenjati smjer sile.

Blok je kotač s utorom po obodu za uže ili lanac, čija je os kruto pričvršćena na zid ili stropna greda. Uređaji za podizanje Obično se ne koristi jedan, već nekoliko blokova. Sustav blokova i kabela dizajniran za povećanje nosivosti naziva se lančana dizalica.

U nastavi fizike proučavamo pokretne i nepokretne blokove. Pomoću fiksnog bloka možete promijeniti smjer sile. A pomični blok - njegovim smanjenjem dobiva se 2 puta veća snaga.Fiksni blokArhimed ju je smatrao jednakokrakom polugom. Moment sile koji djeluje na jednu stranu bloka koji miruje jednak je momentu sile koji djeluje na drugu stranu bloka. Sile koje stvaraju te trenutke također su iste. A Arhimed je pokretni blok smatrao nejednakokrakom polugom. U odnosu na središte rotacije djeluju momenti sila koji u ravnoteži moraju biti jednaki.

Crteži blokova:

2. Montažne instalacije - sustavi blokova koji daju dobitak na čvrstoći 2, 3 i 4 puta.

U našem radu koristimo teret,čija je težina 4 N (Slika 3).

Riža. 3

Koristeći pomične i fiksne blokove, naš tim se okupio sljedeće postavke:

Blok sustav koji daje 2x povećanje snage (Sl.4 i Sl.5).

Ovaj sustav remenica koristi pokretnu i fiksiranu remenicu. Ova kombinacija udvostručuje snagu. Stoga se na točku A mora primijeniti sila jednaka polovici težine tereta.

sl.4

sl.5

Fotografija (sl. 5) to pokazuje ovu instalaciju daje dvostruki dobitak na sili, dinamometar pokazuje silu približno jednaku 2 N. Postoje dva užeta koja dolaze iz tereta. Ne uzimamo u obzir težinu blokova.

Blok sustav koji daje 3x povećanje snage . Sl.6 i Sl.7

Ovaj sustav remenica koristi dvije pomične i fiksne remenice. Ova kombinacija daje trostruko povećanje snage. Princip rada naše instalacije s mnogostrukošću 3 (dobitak snage 3 puta) izgleda kao na slici. Kraj užeta je pričvršćen za platformu, a zatim se uže baca preko nepokretnog bloka. Još jednom - kroz pokretni blok koji drži platformu s teretom. Zatim provučemo uže kroz drugi fiksni blok. Ova vrsta mehanizma daje dobitak na snazi ​​3 puta, ovo je čudna opcija. Koristimo jednostavno pravilo: koliko konopa dolazi od tereta, takav nam je dobitak na snazi. U duljini užeta gubimo točno onoliko puta koliko dobivamo na snazi.

sl.6

sl.7

sl.8

Fotografija (slika 8) pokazuje da dinamometar pokazuje silu od približno 1,5 N. Pogreška je određena težinom pokretnog bloka i platforme. Iz tereta dolaze tri užeta.

Blok sustav koji daje 4x povećanje snage .

Ovaj sustav remenica koristi dvije pomične i dvije fiksne remenice. Ova kombinacija daje četverostruko povećanje snage. (Sl.9 i Sl.10).

Riža. 9

Sl.10

Fotografija (slika 10) pokazuje da ova instalacija daje 4 puta povećanje sile, dinamometar pokazuje silu približno jednaku 1 N. Iz tereta dolaze četiri užeta.

Zaključak:

Sustav pokretnih i fiksnih kolotura, koji se sastoji od užadi i kolotura, omogućuje vam da dobijete efektivnu snagu dok gubite na dužini. Koristimo se jednostavnim pravilom - zlatnim pravilom mehanike: koliko konopa dolazi od tereta, toliki nam je dobitak na snazi. U duljini užeta gubimo točno onoliko puta koliko dobivamo na snazi. Zahvaljujući ovom zlatnom pravilu mehanike, možete podizati velike terete bez puno napora.

znajući ovo pravilo moguće je izraditi sustave blokova - lančanih dizalica, koji vam omogućuju da dobijete na snazi ​​u n-ta količina jednom. Stoga se blokovi i blok sustavi naširoko koriste u raznim područjima našeg života. Ppokretni i fiksni blokovi naširoko se koriste u automobilskim prijenosnim mehanizmima. Osim toga, graditelji koriste blokove za podizanje velikih i malih tereta (Na primjer, pri popravcima vanjskih fasada zgrada, graditelji često rade u kolijevci koja se može pomicati između katova. Po završetku rada na podu, radnici mogu brzo pomaknite kolijevku na kat iznad pomoću i 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

Pri podizanju tereta pomoću laganog pomičnog bloka primijetit ćemo da ako je trenje malo, tada za podizanje tereta moramo primijeniti silu koja je približno 2 puta manja od težine tereta (sl. 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?").

Najčešće se za dobivanje moći koriste jednostavni mehanizmi. To jest, korištenje manje sile za pomicanje veće težine u usporedbi s njom. U isto vrijeme, dobici u snazi ​​ne postižu se "besplatno". Cijena za to je gubitak udaljenosti, odnosno potrebno je napraviti veći pokret nego bez korištenja jednostavnog mehanizma. Međutim, kada su snage ograničene, tada je "razmjena" udaljenosti za snagu korisna.

Pokretni i fiksni blokovi dvije su vrste jednostavnih mehanizama. Osim toga, oni su modificirana poluga, koja je također jednostavan mehanizam.

Fiksni blok ne daje dobitak na snazi, jednostavno mijenja smjer svoje primjene. Zamislite da morate podići uže težak teret gore. Morat ćete ga povući. Ali ako koristite nepomični blok, tada ćete morati povući prema dolje dok se teret podiže. U tom slučaju bit će vam lakše jer će se potrebna snaga sastojati od snage mišića i vaše težine. Bez upotrebe stacionarnog bloka, morala bi se primijeniti ista sila, ali bi se to postiglo isključivo snagom mišića.

Fiksni blok je kotač s utorom za uže. Kotač je fiksan, može se okretati oko svoje osi, ali se ne može pomicati. Krajevi užeta (sajla) vise, na jedan je pričvršćen teret, a na drugi djeluje sila. Ako kabel povučete prema dolje, teret se podiže.

Budući da nema dobitka na snazi, nema ni gubitka na udaljenosti. Za koliko se teret podigne, uže se mora spustiti na istu udaljenost.

Korištenje pokretni blok daje dvostruko povećanje snage (idealno). To znači da ako je težina tereta F, onda da bi se podigao, mora se primijeniti sila od F/2. Pokretni blok sastoji se od istog kotača s utorom za kabel. Međutim, jedan kraj sajle je ovdje fiksiran, a kotač je pomičan. Kotač se kreće s teretom.

Težina tereta je sila usmjerena prema dolje. Uravnotežen je dvjema silama prema gore. Jedan nastaje nosačem na koji je pričvršćena sajla, a drugi povlačenjem sajle. Sila zatezanja sajle jednaka je s obje strane, što znači da je težina tereta ravnomjerno raspoređena između njih. Stoga je svaka sila 2 puta manja od težine tereta.

U stvarnim situacijama, dobitak na snazi ​​je manji od 2 puta, budući da se sila dizanja djelomično "trati" na težinu užeta i bloka, kao i na trenje.

Blok koji se kreće, iako daje gotovo dvostruki dobitak u snazi, daje dvostruki gubitak u udaljenosti. Da bi se teret podigao na određenu visinu h, užad sa svake strane bloka mora se smanjiti za tu visinu, odnosno ukupno je 2h.

Obično se koriste kombinacije fiksnih i pokretnih blokova – koloturnici. Omogućuju vam da dobijete snagu i smjer. Što više pokretnih blokova ima u lančanoj dizalici, to je veći dobitak na snazi.