karok

Archimedes

Ez a téma az egyszerű mechanizmusokra fog összpontosítani, amelyeket az emberiség az ősidők óta használ, és részletesebben a leggyakoribbokra fogunk foglalkozni - fogantyú.

Korábban már beszélték a mechanikai munkáról és az erőről. A mechanikai munka egy skaláris fizikai mennyiség, amely arányos a testre kifejtett erővel és a test által megtett úttal. Az SI rendszer munkaegysége: J.   (Joule). A teljesítmény egy skaláris fizikai mennyiség, amely jellemzi a munka befejezésének sebességét.Az SI teljesítményegysége: W   (Watts).

Az emberiség az ősidők óta különféle eszközöket használt mechanikai munkák elvégzésére. Ismeretes, hogy a nagyon nehéz tárgyakat elég nehéz és néha lehetetlen közvetlenül mozgatni. Ha viszont meglehetősen hosszú botot használunk, vagy amint azt nevezik fogantyúEz meglehetősen könnyű.

Ha ellátogat valamelyik modern gyártásba, megnézheti, hogyan működnek a gépek. Mint érző lények, sajtolnak, hajlítanak, nagy fémlemezeket vágnak, számolnak és válogatnak, mérlegelnek és csomagolnak különféle termékeket.

Ha azonban figyelembe vesz egy ilyen összetett szerkezetű eszközt, láthatja, hogy annak mechanikai alkatrészét csak hatféle egyszerű mechanizmus kombinációi képviselik - tőkeáttételi blovilla, csavar, ék, gallér és ferde síkok .

A mindennapi életben gyakran használnak egyszerű mechanizmusokat is - ez egy fejsz, egy lapát, olló, egy daráló és még sok más.

Miért van szükség egyszerű mechanizmusokra? A kérdés megválaszolásához vegyen figyelembe egy egyszerű példát. Hagyja szükséges, hogy a rakományt bizonyos magasságra megemelje. Ehhez a hat egyszerű mechanizmus egyikét használhatja. Mindhárom esetben az erő hatására a test felemelkedik.   Ezt az erőt azonban egyáltalán nem irányítják fel, és egyetlen eset kivételével nem közvetlenül alkalmazzák az emelendő testre. De itt a legfontosabb, hogy ez az erő minden esetben kisebb, mint a felemelt test súlya. ennélfogva az egyszerű mechanizmusok használata lehetővé teszi az erőnövekedést.

Ilyen módon egyszerű mechanizmusok - ezek az eszközök átalakítják az energiát.

De az egyszerű mechanizmusok nem csak a test felemelésére szolgálnak. Ezeket akkor használják, amikor ollóval papírra vagy szövetre vágják, fadarabokat, evezőket stb. Vágnak. Ráadásul ezek a mechanizmusok léteznek az emberi testben.

Az ember az ősi idők óta alkalmazott egyszerű mechanizmusokat. Minden, a Húsvét-szigetet látogató turista képzeletét lenyűgözi a szigeten található óriási méretű ősi kőszobrok. Ezen nehéz kőszobrok készítésekor (és egyikükön csak a kalap kb. 3 tonna tömegű), függőleges helyzetbe emelésekor egyszerű mechanizmusokat alkalmaztak. A nagy egyiptomi piramisokat ugyanúgy építették.

Az egyik leggyakoribb egyszerű mechanizmus fogantyú. Ő az, amely lehetővé teszi a nagy erő kicsi erővel történő egyensúlyozását. A karok számos eszközben megtalálhatók.

Mi az a tőkeáttétel, és hogyan lehetne erősebb szerepet kapni azzal? A kar bármilyen szilárd test, amely egy rögzített tengelyhez vagy tartóhoz képest elfordulhat.Az összes kar 2 típusra van osztva: kar első fajta és második fajta.

Az első fajta kar   emelőnek nevezzük, amelynek forgástengelye az erő alkalmazási pontjai között helyezkedik el, és maguk az erők egy irányba vannak irányítva. Példa erre az olló, az egyenlő karú súlyú billenő, stb.

A második fajta kar   emelőnek nevezzük, amelynek forgástengelye az erőhatások egyik oldalán helyezkedik el, és maguk az erők egymással szemben vannak. Ez például villáskulcs, ajtó stb.

Milyen körülmények között van a kar egyensúlyban?Tedd fel a tapasztalatot. (Rögtön megjegyezzük, hogy az összes következtetés, amelyet mi teszünk az első típusú emelőre, a második típusú emelőre is érvényes lesz). Vedd karként egy méter hosszú vonalzót, és tedd egy rögzített tartóra, pontosan a közepén. A támasztól 0,25 m távolságra 8 N súlyt helyezünk. Természetesen a kar vége lecsökken a súly súlyának hatására. Most nyomja le a kar szabad végét egy dinamométerrel, és emelje meg a súlyt úgy, hogy a kar vízszintesen álljon. Ebben az esetben a próbapad 4 N-rel megegyező erőt mutat.

Miért tartják az egyensúlyban a karra kifejtett egyenlőtlen erőket?   Mindez azért van, mert meghatározzuk a karra gyakorolt \u200b\u200berő hatását nemcsak a modulusán, hanem a támasztólábtól az erő működési vonaláig tartó távolságig is.

Felhívjuk a távolságot a lengőtesttől az egyenesig, amelyen az erő hat ennek az erőnek a válla.

Fontolja meg ennek a tapasztalatnak a rendszerét.

Az erőn kívül F   1 és F   A 2. ábrán a vállát jelöljük l   1 és l   A 2. ábrán látható módon további két erő fog hatni a karra - a kar gravitációja és a támasz rugalmas képessége.

Amint az ábráról látható, ezen erők válla nulla, tehát nem befolyásolják a kar egyensúlyát. Most hasonlítsa össze az erõket F   1 és F   2 és a vállak. teljesítmény F   2 fele az erő F   1 és vállerő F   A vállerő kétszerese F 1 .

Mi történik, ha vállerő?F 2   növekszik, mondjuk, 5 vagy 25-szer?   Ez az erő ötször vagy 25-szer csökkenne. Ez azt jelenti, minél nagyobb a váll, annál kevesebb az erőamelyeken keresztül a karon a tartóval ellentétes részén fekvő teher megemelhető.

A tőkeáttétel egyensúlyának első írásbeli magyarázatát Kr. E. III. Században az ókori görög tudós Archimedes adta, aki először volt képes összekapcsolni az erő, a súly és a váll fogalmát. Az Archimedes által megfogalmazott egyensúlyi törvényt továbbra is alkalmazzák és így hangzik: a kar egyensúlyban van, feltéve, hogy az rá gyakorolt \u200b\u200berők fordítottan arányosak a vállaik hosszával.

  - a kar egyensúlyának feltétele

A legenda szerint, felismerve felfedezésének jelentőségét, Archimedes felkiáltott: "Adj nekem egy beszámolót, és én megfordítom a Földet!". Igaz, Archimedes életében nem lenne képes erre. Igen, és most is. A helyzet az, hogy a bolygónk legalább egy centiméterrel történő emeléséhez hihetetlenül hosszú karra van szükség, amelyet több tízmillió évig el kellene mozgatni percenként 1 cm sebességgel.

Gyakorlatokat.

1. feladat A vonalzó 100 cm hosszú végén 500 g súlyt függesztenek fel, a vonalzó közepén egy tartó, amely alatt az vonalzó szabadon foroghat. Hol kell felfüggeszteni egy második 750 g-os súlyt, hogy az vonalzó egyensúlyban legyen?

2. feladat   Egy könnyű, 32 cm hosszú rudak végén felfüggesztésre kerül a 40 g és a 120 g súly. Hol kell támasztani a rudat, hogy az egyensúlyban legyen?

Főbb megállapítások:

– Egyszerű mechanizmusok, arra szolgálnak, hogy átalakítsák a testet a mechanikai hatást, lehetővé téve az erő alkalmazási pontjának, modulusának és irányának megváltoztatását.

– Egyszerű mechanizmusokemelőként blokk, kapu, ék, ferde sík és csavar bármilyen mechanikus eszköz szerkezetének alkotóelemei.

– fogantyú   - ez bármilyen szilárd test, amely egy rögzített tartóhoz vagy tengelyhez képest elfordulhat.

– karok   két típusra oszthatók - karra az első   és kar második fajta.

- Az első típusú kar   emelőnek nevezzük, amelynek forgástengelye az erő alkalmazási pontjai között helyezkedik el, és maguk az erők egy irányba vannak irányítva.

- A második típusú kar   emelőnek nevezzük, amelynek forgástengelye az erőhatások egyik oldalán helyezkedik el, és maguk az erők egymással szemben vannak.

– váll ereje   Az a távolság a fulladási ponttól az egyenesig, amelyen az erő hat.

– Tőkeáttételi egyensúly feltétele: a kar egyensúlyban van, feltéve, hogy a rá gyakorolt \u200b\u200berők fordítottan arányosak a vállaik hosszával.

– A kar növeli az erőt   oly sokszor, hányszor az alkalmazott erő váll nagyobb, mint a tartott terhelés vállának.

A modern technológiában a rakományemelő mechanizmusokat széles körben használják az áruk szállítására az építkezéseken és a vállalkozásoknál, amelyek nélkülözhetetlen elemeit egyszerű mechanizmusoknak lehet nevezni. Ezek között vannak az emberiség legrégebbi találmányai: blokk és kar. Az ókori görög tudós Archimedes megkönnyebbítette az ember munkáját, így találmányának használata során nyereséget kapott és megtanította rá, hogy változtassa meg az erő irányát.

A blokk egy kerék, amelynek horonyja egy kör körül van egy kötélhez vagy lánchoz, amelynek tengelye mereven rögzítve van a falhoz vagy mennyezethez.

Az emelőberendezések általában nem egy, hanem több blokkot használnak. A blokkok és kábelek rendszerét, amelynek célja a teherbírás növelése, láncemelőnek hívják.

A mozgatható és rögzített blokk ugyanolyan ősi egyszerű mechanizmusok, mint a kar. Már Kr. E. 212-ben a blokkokhoz kapcsolt horgok és markolatok segítségével a szirakuszek megragadtak ostromfegyvereket a rómaiaktól. A katonai járművek építését és a város védelmét Archimedes vezette.

A rögzített Archimedes blokkot egyenlő karnak tekintik.

A blokk egyik oldalán ható erő nyomaték megegyezik a blokk másik oldalán alkalmazott erő pillanattal. Az ezeket a pillanatokat létrehozó erők ugyanazok.

Nincs nyerő erő, de egy ilyen blokk lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását, ami néha szükséges.

Az Archimedes a mobil blokkot egyenlőtlen karnak tartotta, kétszeresére növelve az erősséget. A forgás középpontjához viszonyítva vannak olyan erők pillanatai, amelyeknek egyensúlyban kell lennie.

Az Archimedes megvizsgálta a mozgó blokk mechanikai tulajdonságait, és a gyakorlatba átültette. Athenaeus szerint "számos módszert dolgoztak ki a Syracuse zsarnok Hieron által épített hatalmas hajó indításához, de az Archimedes szerelő egyszerű mechanizmusok segítségével néhány ember segítségével sikerült mozgatni a hajót. Az Archimedes egy blokkot talált ki, és hatalmas hajót indított bele". .

A blokk nem ad nyereséget a munkában, megerősítve a mechanika aranyszabályát. Ez könnyen ellenőrizhető, ha figyelembe vesszük a kéz és a súly által megtett távolságokat.

A sportos vitorlás hajók, mint például a múlt vitorlás hajói, nem tudnak blokkok nélkül megtenni a vitorlákat. A modern hajóknak blokkokra van szükségük a jelek emeléséhez, a hajókhoz.

A villamosított vasúti vonalon mozgatható és rögzített blokkok ez a kombinációja a huzalok feszültségének beállításához.

Az ilyen tömbrendszert a vitorlázók használhatják járműveik levegőbe emelésére.

A blokkokat egyszerű mechanizmusoknak tekintik. Ezen eszközök csoportjában, amelyek az erők átalakítására szolgálnak, a blokkokon kívül egy emelőt is tartalmaz, egy ferde síkot.

MEGHATÁROZÁSA

tömb   - szilárd test, amely képes rögzített tengely körül forogni.

A blokkokat tárcsák (kerekek, alacsony hengerek stb.) Formájában készítik, amelyeknek horonyja van, amelyen keresztül egy kötél (törzs, kötél, lánc) áthalad.

Rögzített egy rögzített tengelyű tömb (1. ábra). A rakomány felemelésekor nem mozog. A rögzített blokk olyan karnak tekinthető, amelynek egyenlő vállak vannak.

A blokk egyensúlyának feltétele a rá kifejtett erő momentumok egyensúlyának feltétele:

Az 1. ábrán látható blokk egyensúlyban lesz, ha a menetek húzóerői megegyeznek:

mivel ezeknek az erőknek a vállai azonosak (OA \u003d OV). A rögzített egység nem növeli az erőt, de lehetővé teszi az erő működési irányának megváltoztatását. A fentről induló kötél húzása gyakran sokkal kényelmesebb, mint az alulról induló kötél húzása.

Ha a kötél egyik végéhez kötött teher tömege a rögzített blokk felett dobott, m, akkor annak megemelése érdekében a F kötést a kötél másik végére kell alkalmazni:

feltéve, hogy a blokkban a súrlódási erőt nem vesszük figyelembe. Ha figyelembe kell venni a blokkban a súrlódást, akkor be kell vezetni az ellenállási együtthatót (k), majd:

A sima, mozdulatlan támogatás blokkpótlásként szolgálhat. Egy kötöt (kötél) dobnak át egy ilyen tartóra, amely a támasz mentén csúszik, de a súrlódás növekszik.

A rögzített blokk nem jár nyereséggel a munkában. Azok az utak, amelyek haladnak az erő alkalmazási pontjain, azonosak, egyenlőek az erővel, tehát egyenlőek a munkával.

A szilárdságnövekedés elérése érdekében rögzített blokkokkal blokkok kombinációját használjuk, például egy kettős blokkot. Amikor a blokkok átmérője eltérő lehet. Mozgás nélkül össze vannak kötve egymással, és egyetlen tengelyre vannak felszerelve. Mindegyik blokkhoz egy kötél van rögzítve, hogy csúszás nélkül feltekercselhető legyen a blokkra vagy le. Az erők vállai ebben az esetben nem lesznek egyenlők. A kettős blokk emelőként működik, különböző hosszúságú vállokkal. A 2. ábra kettős tömbvázlatot mutat.

A 2. ábra karjának egyensúlyi feltétele a következő:

A kettős egység képes konvertálni az energiát. Ha kevesebb erőt alkalmazunk egy nagy sugárú tömb körül kerülő kötélre, akkor olyan erőt érünk el, amely a kötél sebének oldalán egy kisebb sugárú tömbön hat.

A mozgatható blokk olyan blokk, amelynek tengelye a teherrel együtt mozog. Ábrán A 2 mozgatható blokk emelőnek tekinthető, különböző méretű vállokkal. Ebben az esetben az O pont a kar holtpontja. OA a hatalom vállát jelenti; Az OB a hatalom vállát jelenti. Nézzük meg az 1. ábrát. 3. Az erő vállának kétszer akkora, mint az erő vállának, ezért az egyensúly eléréséhez szükséges, hogy az F erő nagysága kétszer kisebb legyen, mint a P erő modulusa:

Megállapíthatjuk, hogy egy mozgatható blokk segítségével kétszer kapunk erősséget. A mozgó blokk egyensúlyi állapotát a súrlódási erő figyelembevétele nélkül a következőképpen írják:

Ha megpróbálja figyelembe venni a blokkban lévő súrlódási erőt, akkor adja meg a blokk ellenállási együtthatóját (k) és kapja meg:

Időnként mozgatható és rögzített blokk kombinációját használják. Ebben a kombinációban egy rögzített egységet használnak a kényelem érdekében. Ez nem növeli az erőt, de lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását. A mobil egységet az alkalmazott erő nagyságának megváltoztatására használják. Ha a blokkot lefedő kötél végei azonos szöget zárnak be a horizonton, akkor a terhelést befolyásoló erőnek a test súlyához viszonyított aránya megegyezik a tömb sugara és az ív húrjának a hányadosával, amelyet a kötél lefed. Ha a kötelek párhuzamosak, akkor a rakomány felemeléséhez szükséges erő kétszer kevesebb, mint a felemelendő rakomány tömege.

A mechanika aranyszabálya

A munkavégzés egyszerű mechanizmusai nem. Mennyit nyerünk erővel, ugyanannyi alkalommal veszítünk a távolban. Mivel a munka megegyezik az erő és az elmozdulás skaláris szorzatával, ezért mozgatható (és mozdulatlan) blokkok használata esetén sem változik.

A képlet formájában az "aranyszabály" a következőképpen írható:

ahol az az út halad az erő alkalmazásának pontja - az az út, amelyen az erő alkalmazásának pontja halad.

Az aranyszabály az energiamegőrzési törvény legegyszerűbb megfogalmazása. Ez a szabály vonatkozik a mechanizmusok egyenletes vagy csaknem egységes mozgására. A kötelek végeinek transzlációs mozgásának távolságai a tömbök (és) sugaraival vannak összekapcsolva:

Megkapjuk ezt a kettős blokkra vonatkozó „aranyszabály” teljesítéséhez, hogy:

Ha az erők kiegyensúlyozottak, akkor a blokk nyugszik vagy egyenletesen mozog.

Példák a problémák megoldására

1. PÉLDA

2. PÉLDA

Bibliográfiai leírás:   Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. A fizika tankönyvekben tanulmányozott egyszerű „blokk” mechanizmus modern nézete a 7. évfolyamra // Fiatal tudós. - 2016. - 2. szám. - S. 106–113., 2017. július 7.).

  A fizika tankönyvei a 7. évfolyamra, amikor egy egyszerű blokkmechanizmust tanulmányoznak, eltérően értelmezik a nyereséget erő, amikor a rakományt emelik ennek a mechanizmusnak a felhasználásával, például: in tankönyv Pyoryshkina A. B. nyeremények az erősséget a következőkkel érjük el: - a blokk kereke segítségével, amelyre a kar erők hatnak, és - a Gendenstein tankönyvben L. E. Ugyanez a nyereség érhető el kábellel, amelyre a kábel húzóerő hat. Különböző tankönyvek, különböző tantárgyak és különböző erők - nyerni erő a teher emelésekor. Ezért e cikk célja objektumok és erőkkel amellyel a erő, amikor a rakományt egyszerű blokkoló mechanizmussal emelik.

Kulcsszavak:

Először megismertetjük magunkat és összehasonlítjuk, hogy az erőnövekedés miként nyerhető meg a rakomány felemelésével egy egyszerű blokkmechanizmussal a fizika tankönyvekben a 7. évfolyamra, ehhez az asztalhoz az azonos fogalmakkal ellátott tankönyvek kivonatait helyezzük az áttekinthetőség érdekében.

Összefoglalva a tankönyvekben szereplő szövegek és ábrák megismerését és összehasonlítását:

Az erőnövekedés bizonyítéka a tankönyvben A. Poroškinát a blokkkeréken hajtják végre, és a működtető erő a kar szilárdsága; teher felemelésekor a rögzített tömb nem növeli az erőt, és a mozgatható tömb kétszeresére növeli az erőt. Nem említik a kábelt, amelyen a rakomány a rögzített egységen lóg, és a mozgatható egységet a rakománnyal.

Másrészről, L. E. Gendenshtein tankönyvében az erősségnövekedés bizonyítását kábelen kell elvégezni, amelyen egy teher vagy egy terheléssel mozgatható egység lóg, és az aktív erő a kábel húzóereje; teher felemelésekor a rögzített blokk kétszeres erősséget eredményezhet, de a blokkkeréken lévő karról nem beszélünk.

A blokkban és kábelen belüli hatalom növekedésének leírását tartalmazó irodalomkutatás eredményeként létrejött a „Fizika elemi tankönyve”, amelyet G. S. Landsberg akadémikus szerkesztett a 84. bekezdésben. A 168-175. Oldalon található egyszerű gépek leírása: "egyszerű blokk, dupla blokk, kapu, láncos emelő és differenciál blokk". Valójában a kialakításában „a kettős blokk erőt nyer, amikor a teher megemelkedik, a blokkok sugarainak hosszának különbsége miatt”, amellyel a teher megemelkedik, és „a láncos emelő a kötél miatt erőt ad a teher felemelésekor , melynek több részén lóg a rakomány. ” Így sikerült megtudni, hogy miért adódik az erősségnövekedés a rakomány felemelésekor, külön a blokkot és a kábelt (kötél), de nem sikerült megtudni, hogy a blokk és a kábel hogyan kölcsönhatásba lépnek egymással, és hogyan továbbítják a rakomány súlyát egymáshoz, mivel a teher kábelre függeszthető. , és a kábelt eldobják a blokk felett, vagy a rakomány függhet a blokon, és a blokk a kábelen lóg. Kiderült, hogy a kábel feszítőereje állandó és a kábel teljes hossza mentén működik, így a rakomány súlyának a kábel által a blokkba történő átvitele a kábel és a blokk közötti érintkezési pontokban történik, valamint a blokon felfüggesztett terhelés súlyának a kábelen történő átadása. Az egység és a kábel közötti kölcsönhatás tisztázása érdekében kísérleteket végezzünk a mobil egységgel történő erőnövekedésről, a rakomány felemelésekor az iskolai fizikai kabinet berendezéseinek felhasználásával: dinamométerek, laboratóriumi blokkok és 1N (102 g) teherkészlet. A kísérleteket a mozgó blokkdal kezdjük, mert három különböző változatban van a hatalomszerzés a blokkban. Az első változat: „180. ábra. Egy mobil egység, mint egyenlőtlen vállú kar ”- A. Poryshkina tankönyve, második„ 24.5. Ábra ... két azonos kábelfeszítési erő F ”- Gendenstein tankönyve szerint L. E. és végül a harmadik„ 145. ábra. Polyspast ” . Rakomány felemelése láncos emelő mozgatható ketrecjével egy kötél több részén - G. Landsberg G. tankönyve szerint

1. tapasztalat. „183. ábra”

Az 1. kísérlet elvégzéséhez nyerjen erőt a mozgatható blokkon egy „karral az OAB 180. ábrájának egyenlőtlen karjaival”, az A. Peryshkina tankönyv szerint, a „183. ábra” mozgatható blokk 1. helyzetében húzzon egy kart az OAV egyenlőtlen vállával, mint A „180. ábra” felületen, és elkezdjük a rakomány emelését az 1. helyzetből a 2. helyzetbe. Ugyanebben a pillanatban a blokk az óramutató járásával ellentétes irányban forog a tengelye körül az A pontban és a B pontban - a kar vége, amelyen a lift felmegy a félkörön túl, amely mentén a kábel alulról meghajlik a mozgó blokk körül. O pont - a kar támaszpontja, amelyet rögzíteni kell, lefelé megy, lásd "183. ábra" - 2. helyzet, vagyis az egyenlőtlen vállú kar OAB úgy változik, mint egy egyenlő vállakú kar (ugyanazok az utak haladnak az O és a B ponton).

Az 1. kísérletben kapott adatok alapján, amelyek meghatározzák az OAB kar helyzetét a mozgatható blokkon, amikor az árut az 1. helyzetből a 2. helyzetbe emeljük, megállapíthatjuk, hogy a mozgatható blokk ábrázolása egyenlőtlen vállú karként a „180. ábra”, amikor emeli A terhelés a blokk tengelye körül történő forgatásával megegyező vállú karnak felel meg, amely nem növeli az erőt a teher felemelésekor.

A 2. kísérletet azzal kezdjük, hogy dinamométereket rögzítünk a kábel végéhez, amelyre egy 102 g súlyú mozgatható egységet lógunk, amely 1 N súlyának felel meg. A kábel egyik végét a felfüggesztéshez rögzítjük, és a mobil egység terhelését megemezzük a kábel másik végén. Emelés előtt mindkét próbapad mérőszáma 0,5 N-rel, az emelés kezdetén a próbapad leolvasásakor, amikor az emelés megtörtént, 0,6 N-ra változott, és az emelés során is így maradt, az emelés végén pedig a mérés visszatért 0,5 N-re. A fékpad mérése rögzített egy rögzített szuszpenzió esetében nem változott az emelkedés során, és 0,5 N-rel azonos maradt. Elemezzük a kísérlet eredményeit:

1. Emelés előtt, amikor 1 N (102 g) terhelés lóg egy mozgatható tömbön, a terhelés súlyát az egész kerékre felosztják, és a kerék teljes félkörével átvezetik a kábelhez, amely az aljzat körül alul hajlik.
2. Mielőtt megemelnénk mindkét dinamométer leolvasását 0,5 N-en, amely jelzi az 1 N (102 g) terhelés eloszlását a kábel két részében (a blokk előtt és után), vagy hogy a kábel húzóerője 0,5 N, és ugyanaz a kábel teljes hossza mentén (ami a kábel elején, ugyanaz a végén) - mindkét állítás igaz.

Hasonlítsuk össze a 2. élmény elemzését a tankönyvek változataival, amelyek kétszer egyre erősebbé válnak egy mozgó blokk segítségével. A Gendenstein L.E tankönyvében szereplő állítással kezdjük: "... hogy a blokkra három erő hat: a P terhelés súlya lefelé és két azonos kábelfeszítő erő felfelé (24.5 ábra)." Az a kijelentés, hogy a rakomány súlya a „Fig. A 14,5 ”-es kábelt két részre osztottuk el, a blokk előtt és után, mivel a kábel húzóerője egy. Meg kell elemezni a „181. ábra” aláírását A. V. Peryshkin „Mozgatható és rögzített blokkok kombinációja - görgőblokk” című tankönyvében. A berendezés és a nyerő erő leírása lánc emelővel a rakomány felemelésekor az Elemi Fizika Tankönyv, ed. Lansberg G. S., ahol azt mondják: "A blokkok közötti minden kötéldarab T erővel mozgó terhelésre fog hatni, és a kötél minden darabja nT erővel fog működni, ahol n a kötélnek a blokk mindkét részét összekötő külön szakaszok száma." Kiderül, hogy ha az erõsségnövekedést a „181. ábra” -ra alkalmazzuk a G. S. Landsberg alapfizikai tankönyvének láncblokkjának „mindkét részét összekötõ kötéllel”, akkor a mozgó blokkban az erõsség erõsítésének leírása a „179. ábra, ill. 180 ”hiba.

A négy fizikai tankönyv elemzése után arra a következtetésre juthatunk, hogy az egyszerű blokkmechanizmussal meglévő erőnövekedés leírása nem felel meg a valós helyzetnek, ezért egy egyszerű blokkmechanizmus működésének új leírását igényli.

Egyszerű emelő   blokkból és kötélből (kötél vagy lánc) áll.

Az emelő mechanizmus blokkjai fel vannak osztva:

tervezésével egyszerű és összetett;

a mozgó és álló helyzetben lévő teher megemelésével.

A blokkok tervezésének ismerete kezdődik egyszerű blokk, amely egy tengelye körül forgó kerék, horonyval a kábel kerülete körül (kötél, lánc), 1. ábra, és egyenlő karnak tekinthető, amelyben az erő vállai megegyeznek a kerék sugárral: ОА \u003d ОВ \u003d r. Egy ilyen egység nem növeli az erőt, de lehetővé teszi a kábel (kötél, lánc) mozgási irányának megváltoztatását.

Dupla blokk   két különböző sugárú tömbből áll, amelyek mereven össze vannak erősítve és a 2. ábra közös tengelyére vannak felszerelve. Az r1 és r2 tömbök sugarai különböznek, és a rakomány felemelésekor egyenlőtlen vállú karként működik, és az erősségnövekedés megegyezik a nagyobb átmérőjű tömb sugarainak hosszának a kisebb átmérőjű tömbhöz viszonyított arányával: F \u003d P · r1 / r2.

a kapu hengerből (dobból) és egy hozzá kapcsolt fogantyúból áll, amely nagy átmérőjű tömbként működik.A gallér által biztosított erőerőséget a fogantyú által leírt R kör sugara és az r henger sugárának hányadosa határozza meg, amelyen a kötél F \u003d P · r / R.

Térjünk tovább a tömeg blokkokban történő emelésének módszerére. A tervleírás szerint az összes blokknak van tengelye, amely körül forognak. Ha a blokk tengelye rögzített, és amikor az áruk emelése nem emelkedik és nem esik le, akkor ezt a blokkot hívják rögzített blokkegyszerű blokk, dupla blokk, kapu.

-ban gördülő blokka tengely a 10. ábra terhelésével emelkedik és esik, és elsősorban a kábel ütközésének kiküszöbölésére szolgál a teher felfüggesztésének helyén.

Ismerkedjen meg az egyszerű emelő mechanizmus második részének - a kábel, kötél vagy lánc - emelésével és eszközével. A kábel acélhuzalokból van csavart, a kötél szálakból vagy szálakból van csavart, és a lánc összekapcsolt láncokból áll.

A rakomány felfüggesztésének és az erõsség megszerzésének módjai a rakomány emelésénél kábel segítségével:

Ábrán A 4. ábrán a teher a kábel egyik végén rögzítve van, és ha a kábelt a másik végén emeli, akkor ennek a tehernek a megemeléséhez valamilyen erőt kell igénybe vennie, mint a teher tömege, mivel egy hatályos egyszerű erősítőegység nem ad F \u003d R értéket.

Az 5. ábrán a munkavállaló felemeli a kábelt, amely egy egyszerű blokk körül hajlik, az ülés, amelyen a munkavállaló ül, a kábel első részének egyik végén van rögzítve, és a munkavállaló a kábel második részére a súlyánál kétszer kisebb erővel emeli magát, mivel a munkás súlya a kábel két részén oszlik meg, az első az üléstől a blokkig, a második a blokktól a munkavállaló kezéig F \u003d P / 2.

A 6. ábrán két munkavállaló két kábellel megemeli a rakományt, és a rakomány súlya egyenletesen oszlik meg a kábelek között, ezért minden munkavállaló felemeli a rakományt F \u003d P / 2 terhelés felével.

A 7. ábrán a munkavállalók megemelnek egy teher, amely az egyik kábel két részén lóg, és a teher súlya egyenletesen oszlik meg a kábel részein (két kábel között), és minden munkavállaló a teher felemelésével megegyező erővel felemeli az F \u003d P / 2 súlyt.

A 8. ábrán a kábel végét, amelyre az egyik munkavállaló felemelte a rakományt, rögzített felfüggesztésre rögzítették, és a teher súlyát a kábel két részében elosztották, és amikor a munkavállaló felemelte a terhet, a kábel második vége megduplázódott, és az az erő, amellyel a munkavállaló felemeli a rakományt kevesebb súly F \u003d P / 2, és a terhelés kétszer lassabb lesz.

A 9. ábrán a teher egy kábel 3 részén lóg, amelyek egyik vége rögzítve van, és a teher emelésekor az erõsségnövekedés 3 lesz, mivel a teher súlya a kábel három részén oszlik meg F \u003d P / 3.

A törés kiküszöbölése és a súrlódási erő csökkentése érdekében a teher felfüggesztése helyett egyszerű blokk kerül beszerelésre, és a rakomány felemeléséhez szükséges erő nem változott, mivel az egyszerű blokk nem növeli a 10. és 11. ábra erősségét, és maga a blokk mozgó blokk, mivel ennek a tömbnek a tengelye emelkedik és esik a terheléssel.

Elméletileg a teher felfüggeszthető korlátlan számú alkatrészre egy kábelre, de ezek gyakorlatilag hat részre vannak korlátozva, és egy ilyen emelő mechanizmust szíjtárcsa blokk, amely rögzített és mozgatható tartóból áll, egyszerű blokkokkal, amelyeket váltakozva kábel körül hajlít meg, egyik végén rögzített tartóhoz rögzítik, és a teher a kábel második végén megemelkedik. A teljesítménynövekedés a rögzített és a mozgatható kapcsok közötti kábel részeinek számától függ, általában ez a kábel 6 része, a teljesítményerősség pedig hatszorosa.

A cikk bemutatja a blokkok és a kábel közötti valós kölcsönhatásokat a rakomány felemelésekor. A meglévő gyakorlat annak meghatározásakor, hogy „egy rögzített tömb nem ad erősséget, és egy mozgatható tömb kétszer erősít erősítést” tévesen értelmezte a kábel és a tömb kölcsönhatását az emelő mechanizmusban, és nem tükrözi a tömbök szerkezetének sokféleségét, ami egyoldalú, téves ötletek kialakulásához vezetett. blokk. Összehasonlítva a blokk egyszerű mechanizmusának tanulmányozására szolgáló meglévő anyagmennyiségekkel, a cikk mennyisége kétszer nőtt, de ez lehetővé tette az egyszerű rakományemelési mechanizmusban zajló folyamatok világos és érthető magyarázatát nemcsak a hallgatók, hanem a tanárok számára is.

Irodalom:

1. Poryshkin, A. V. Fizika, 7. osztály: tankönyv / A. V. Poryshkin - 3. kiadás, kiegészítő.- M .: Drofa, 2014, - 224 c,: ill. ISBN 978-55358-14436-1. 61. § A tőkeáttétel egyensúlyának szabálya egy blokkra, 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Fizika. 7. évfolyam 2 órakor, 1. rész. Tankönyv oktatási intézmények számára / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; a szerkesztőség alatt Orlova V. A., Roisen I. I., 2. kiadás, Rev. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 p .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. 24. bek. Egyszerű mechanizmusok, 188–196.
3. A fizika általános tankönyve, szerkesztette: G. S. Landsberg akadémikus, 1. kötet. Mechanika. A hőt. Molekuláris fizika - 10. kiadás - Moszkva: Nauka, 1985. § 84. Egyszerű gépek, 168–175.
4. Gromov, S. V. Fizika: Tankönyv. 7 cl általános oktatás. intézmények / Gromov S. V., Rodina N.A. - 3. kiadás - M .: Oktatás, 2001.-158 s ,: beteg. ISBN-5-09-010349-6. 22. bek. Blokk, 55-57.

Kulcsszavak: blokk, kettős blokk, rögzített blokk, mozgatható blokk, szíjtárcsa blokk..

Kivonat:   A fizika tankönyvei a 7. évfolyamra, amikor egy egyszerű blokkmechanizmust tanulnak, az erősségnövekedést más módon értelmezik, amikor a rakományt e mechanizmus segítségével emelik: A. V. Peryshkin tankönyvében az erősségnövekedést blokkkerék segítségével érik el, amelyre a kar erők hatnak, és a Gendenshtein L. E. tankönyvében ugyanolyan nyereséget érünk el egy kábel segítségével, amelyre a kábel húzóerője hat. Különböző tankönyvek, különböző tantárgyak és különböző erők - az erő növekedéséhez teher emelésekor. Ezért e cikk célja tárgyak és erők keresése, amelyek segítségével erősséget lehet megszerezni, amikor egy rakományt egyszerű blokkmechanizmussal emelnek.