Unit bergerak berbeza dari yang pegun di mana paksinya tidak tetap, dan ia boleh naik dan turun dengan beban.

Rajah 1. Unit mudah alih

Seperti blok tetap, blok bergerak terdiri daripada roda yang sama dengan pelongsor kabel. Walau bagaimanapun, satu hujung kabel dipasang di sini, dan roda bergerak. Roda bergerak dengan beban.

Seperti yang dinyatakan oleh Archimedes, unit mudah alih pada asasnya adalah tuil dan berfungsi pada prinsip yang sama, memberikan keuntungan dalam kekuatan kerana perbezaan bahu.

Rajah 2. Angkatan dan bahu pasukan di blok bergerak

Unit bergerak bergerak dengan beban, seolah-olah berbaring di atas tali. Dalam kes ini, fulcrum pada setiap saat akan berada di tempat di mana blok itu bersentuhan dengan tali di satu sisi, beban akan digunakan pada pusat blok, di mana ia dipasang pada paksi, dan daya tarikan akan digunakan di tempat hubungan dengan tali di sisi lain blok . Iaitu, jejari blok akan menjadi bahu berat badan, dan garis pusat akan menjadi bahu daya tarikan kami. Peraturan momen dalam kes ini akan kelihatan seperti:

  $$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $$

Oleh itu, unit bergerak dapat menghasilkan keuntungan dua kali.

Biasanya dalam amalan, gabungan blok tetap dengan blok bergerak digunakan (Rajah 3). Unit tetap adalah untuk kemudahan sahaja. Ia mengubah arah kuasa, membolehkan, sebagai contoh, untuk mengangkat beban, berdiri di atas tanah, dan unit alih dapat menghasilkan keuntungan dalam kekuatan.

Rajah 3. Gabungan blok tetap dan bergerak

Kami menganggap blok yang ideal, iaitu, di mana tindakan daya geseran tidak diambil kira. Untuk blok sebenar, perlu memasukkan faktor pembetulan. Gunakan formula berikut:

Blok tetap

$ F \u003d f 1/2 mg $

Dalam formula ini: $ F $ adalah daya luaran yang diterapkan (selalunya ia adalah kekuatan tangan seseorang), m $ adalah jisim beban, $ g $ ialah pekali graviti, $ f $ adalah pekali rintangan di blok (untuk litar kira-kira 1.05, dan untuk tali 1.1).

Dengan menggunakan sistem blok bergerak dan tetap, loader mengangkat kotak alat ke ketinggian $ S_1 $ \u003d 7 m, memohon kuasa $ F $ \u003d 160 N. Apakah jisim kotak dan berapa meter tali yang anda pilih semasa beban meningkat? Apa kerja yang akan dilakukan oleh loader sebagai hasilnya? Bandingkan dengan kerja yang dilakukan pada beban untuk memindahkannya. Gesekan dan massa blok bergerak diabaikan.

$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?

Unit mudah alih memberi kekuatan berganda dan kehilangan dua kali ganda dalam pergerakan. Satu unit tetap tidak memberikan keuntungan dalam kekuatan, tetapi mengubah arahnya. Oleh itu, daya yang digunakan adalah separuh berat kargo: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, dari mana kita dapati jisim kotak: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) , 8) \u003d 32.65 \\ kg $

Pergerakan kargo akan separuh selagi panjang tali yang dipilih:

Kerja yang dilakukan oleh loader adalah sama dengan produk usaha yang digunakan untuk menggerakkan beban: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

Kerja yang dilakukan pada beban:

Jawapan: Jisim kotak ialah 32.65 kg. Panjang tali yang dipilih ialah 14 m. Kerja yang dilakukan ialah 2240 J dan tidak bergantung kepada kaedah mengangkat beban, tetapi hanya pada jisim beban dan ketinggian lif.

Tugasan 2

Beban apa yang boleh diangkat menggunakan blok alih dengan berat 20 N, jika anda menarik tali dengan daya 154 N?

Kami menulis peraturan momen untuk blok bergerak: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, di mana $ f $ adalah faktor pembetulan untuk tali.

Kemudian $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ N $

Jawapan: Berat kargo 260 N.

Buat masa ini, kami mengandaikan bahawa jisim blok dan kabel, serta geseran di blok, boleh diabaikan. Dalam kes ini, daya ketegangan kabel boleh dianggap sama di semua bahagiannya. Di samping itu, kami akan mempertimbangkan kabel yang tidak dapat dipertahankan, dan jisimnya boleh diabaikan.

Blok tetap

Blok tetap digunakan untuk menukar arah kuasa. Dalam rajah. 24.1, menunjukkan cara menggunakan blok tetap untuk membalikkan arah kekerasan. Walau bagaimanapun, dengan bantuannya, anda boleh menukar arah kuasa yang anda suka.

Lukis rajah menggunakan blok tetap, dengan mana anda boleh memutarkan arah daya dengan 90 °.

Adakah blok tetap memberikan keuntungan dalam kekuatan? Pertimbangkan ini menggunakan contoh yang ditunjukkan dalam rajah. 24.1 a. Kabel ditarik oleh daya yang dikenakan oleh nelayan ke hujung kabel. Daya ketegangan kabel tetap malar di sepanjang kabel, jadi dari sisi kabel beban (ikan) dipengaruhi oleh daya modulo yang sama. Oleh itu, blok tetap tidak memberi keuntungan dalam kekuatan.

Apabila menggunakan unit tetap, beban meningkat sebanyak akhir kabel jatuh, di mana nelayan dikenakan kekuatan. Ini bermakna bahawa menggunakan blok tetap, kita tidak menang atau kalah dalam perjalanan.

Unit bergerak

Letakkan pengalaman

Apabila mengangkat beban menggunakan blok bergerak cahaya, kita perhatikan bahawa jika geserannya rendah, maka untuk menaikkan beban, perlu menggunakan kekuatan yang kira-kira 2 kali kurang daripada berat beban (Rajah 24.3). Dengan itu, unit alih memberikan keuntungan dalam kekuatan sebanyak 2 kali.

Rajah. 24.3. Apabila menggunakan unit mudah alih, kami memenangi 2 kali kekuatan, tetapi kehilangan jumlah yang sama dalam perjalanan

Walau bagaimanapun, untuk keuntungan berganda dalam kekuatan, anda perlu membayar kerugian yang sama dalam perjalanan: untuk mengangkat beban, sebagai contoh, dengan 1 m, anda perlu menaikkan hujung kabel yang dilemparkan ke atas blok dengan 2 m.

Hakikat bahawa blok bergerak memberikan keuntungan berganda dalam kekuatan boleh dibuktikan tanpa perlu berpengalaman (lihat di bawah seksyen "Mengapakah blok yang bergerak memberi keuntungan berganda dalam kekuatan?").

Unit bergerak berbeza dari yang pegun di mana paksinya tidak tetap, dan ia boleh naik dan turun dengan beban.

Rajah 1. Unit mudah alih

Seperti blok tetap, blok bergerak terdiri daripada roda yang sama dengan pelongsor kabel. Walau bagaimanapun, satu hujung kabel dipasang di sini, dan roda bergerak. Roda bergerak dengan beban.

Seperti yang dinyatakan oleh Archimedes, unit mudah alih pada asasnya adalah tuil dan berfungsi pada prinsip yang sama, memberikan keuntungan dalam kekuatan kerana perbezaan bahu.

Rajah 2. Angkatan dan bahu pasukan di blok bergerak

Unit bergerak bergerak dengan beban, seolah-olah berbaring di atas tali. Dalam kes ini, fulcrum pada setiap saat akan berada di tempat di mana blok itu bersentuhan dengan tali di satu sisi, beban akan digunakan pada pusat blok, di mana ia dipasang pada paksi, dan daya tarikan akan digunakan di tempat hubungan dengan tali di sisi lain blok . Iaitu, jejari blok akan menjadi bahu berat badan, dan garis pusat akan menjadi bahu daya tarikan kami. Peraturan momen dalam kes ini akan kelihatan seperti:

  $$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $$

Oleh itu, unit bergerak dapat menghasilkan keuntungan dua kali.

Biasanya dalam amalan, gabungan blok tetap dengan blok bergerak digunakan (Rajah 3). Unit tetap adalah untuk kemudahan sahaja. Ia mengubah arah kuasa, membolehkan, sebagai contoh, untuk mengangkat beban, berdiri di atas tanah, dan unit alih dapat menghasilkan keuntungan dalam kekuatan.

Rajah 3. Gabungan blok tetap dan bergerak

Kami menganggap blok yang ideal, iaitu, di mana tindakan daya geseran tidak diambil kira. Untuk blok sebenar, perlu memasukkan faktor pembetulan. Gunakan formula berikut:

Blok tetap

$ F \u003d f 1/2 mg $

Dalam formula ini: $ F $ adalah daya luaran yang diterapkan (selalunya ia adalah kekuatan tangan seseorang), m $ adalah jisim beban, $ g $ ialah pekali graviti, $ f $ adalah pekali rintangan di blok (untuk litar kira-kira 1.05, dan untuk tali 1.1).

Dengan menggunakan sistem blok bergerak dan tetap, loader mengangkat kotak alat ke ketinggian $ S_1 $ \u003d 7 m, memohon kuasa $ F $ \u003d 160 N. Apakah jisim kotak dan berapa meter tali yang anda pilih semasa beban meningkat? Apa kerja yang akan dilakukan oleh loader sebagai hasilnya? Bandingkan dengan kerja yang dilakukan pada beban untuk memindahkannya. Gesekan dan massa blok bergerak diabaikan.

$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?

Unit mudah alih memberi kekuatan berganda dan kehilangan dua kali ganda dalam pergerakan. Satu unit tetap tidak memberikan keuntungan dalam kekuatan, tetapi mengubah arahnya. Oleh itu, daya yang digunakan adalah separuh berat kargo: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, dari mana kita dapati jisim kotak: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) , 8) \u003d 32.65 \\ kg $

Pergerakan kargo akan separuh selagi panjang tali yang dipilih:

Kerja yang dilakukan oleh loader adalah sama dengan produk usaha yang digunakan untuk menggerakkan beban: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

Kerja yang dilakukan pada beban:

Jawapan: Jisim kotak ialah 32.65 kg. Panjang tali yang dipilih ialah 14 m. Kerja yang dilakukan ialah 2240 J dan tidak bergantung kepada kaedah mengangkat beban, tetapi hanya pada jisim beban dan ketinggian lif.

Tugasan 2

Beban apa yang boleh diangkat menggunakan blok alih dengan berat 20 N, jika anda menarik tali dengan daya 154 N?

Kami menulis peraturan momen untuk blok bergerak: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, di mana $ f $ adalah faktor pembetulan untuk tali.

Kemudian $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ N $

Jawapan: Berat kargo 260 N.

Laporan tugasan penyelidikan

"Kajian sistem blok yang memberikan keuntungan dalam kekuatan 2, 3, 4 kali"

pelajar Gred 7.

Sekolah menengah No. 76, Yaroslavl

Tema kerja: Kajian sistem blok yang memberi keuntungan dalam kekuatan 2, 3, 4 kali.

Tujuan kerja: Menggunakan sistem blok, dapatkan keuntungan dalam kekuatan sebanyak 2, 3, 4 kali.

Peralatan   blok bergerak dan tetap, tripod, kaki klac, berat, tali.

Pelan kerja:

Untuk mengkaji bahan teoritis mengenai topik "mekanisme mudah. Blok ";

Kumpulkan dan beri keterangan tentang pemasangan - sistem blok yang memberi keuntungan dalam kekuatan sebanyak 2, 3, 4 kali.

Analisis hasil eksperimen;

Kesimpulannya

"Sedikit mengenai blok"

Dalam teknologi moden, mekanisme mengangkat digunakan secara meluas, komponen yang sangat penting yang boleh dipanggil mekanisme mudah. Antaranya, penemuan paling tua manusia adalah blok. Saintis Yunani kuno, Archimedes, meringankan kerja manusia, memberikan kekuatan kepadanya ketika menggunakan ciptaannya, dan mengajarnya untuk mengubah arah kekuatan.

Blok adalah roda dengan alur di sekeliling bulatan untuk tali atau rantai yang paksi dipasang dengan tegar ke dinding atau balok siling. Peranti mengangkat biasanya tidak menggunakan satu, tetapi beberapa blok. Sistem blok dan kabel yang direka untuk meningkatkan daya tampung dipanggil hoist rantaian.

Dalam pelajaran fizik, kita mengkaji blok bergerak dan tidak bergerak. Menggunakan blok tetap, anda boleh menukar arah daya. Blok bergerak - penurunan memberikan keuntungan dalam kekuatan sebanyak 2 kali.Blok tetap  Archimedes menganggapnya sebagai lengan yang sama. Momen daya yang bertindak pada satu sisi blok tetap adalah sama dengan momen daya yang digunakan di seberang blok. Tentera yang mewujudkan detik-detik ini adalah sama. Dan Archimedes blok mudah alih mengambil tuas yang tidak sama rata. Berkenaan dengan pusat putaran, terdapat momen-momen kekuatan yang mesti sama dengan keseimbangan.

Lukisan blok:

2. Pemasangan pemasangan - sistem blok yang memberi keuntungan dalam kekuatan 2, 3 dan 4 kali.

Kami menggunakan kargo di tempat kerja,yang beratnya ialah 4 N   (Rajah 3).

Rajah. 3

Menggunakan blok alih dan tetap, pasukan kami memasang unit berikut:

Sistem blok 2 kali ganda   (Rajah 4 dan Rajah 5).

Sistem blok ini menggunakan blok alih dan tetap. Gabungan tersebut memberikan keuntungan dalam kekuatan dua kali. Oleh itu, satu daya yang sama dengan separuh berat beban mesti digunakan pada titik A.

Rajah 4

Rajah.5

Dalam gambar (Rajah 5) dapat dilihat bahawa tetapan ini memberikan kekuatan 2 kali ganda dalam kekuatan, dinamometer menunjukkan daya kira-kira 2 N. Dua tali datang dari beban. Berat blok tidak diambil kira.

Sistem blok 3 kali ganda . Rajah 6 dan Rajah 7

Dalam sistem blok ini, dua blok alih dan tetap digunakan. Gabungan sedemikian memberikan kekuatan tiga kali ganda dalam kekuatan. Prinsip operasi pemasangan kami dengan kepelbagaian 3 (keuntungan dalam kuasa 3 kali) kelihatan seperti yang ditunjukkan dalam angka tersebut. Akhir tali dilampirkan pada platform, maka tali dilemparkan melalui blok tetap. Sekali lagi, melalui blok alih yang memegang platform dengan beban. Kemudian kami tarik tali melalui blok tetap lain. Mekanisme jenis ini memberikan keuntungan dalam kekuatan sebanyak 3 kali, ini adalah pilihan ganjil. Kami menggunakan peraturan yang mudah: berapa banyak tali yang berasal dari beban, seperti keuntungan kita dalam kekuatan. Dalam panjang tali kita kalah sama persis berapa kali berapa kali keuntungan dalam kekuatannya.

Rajah.6

Rajah 7

Rajah 8

Dalam gambar (Rajah 8), dapat dilihat bahawa dinamometer menunjukkan kekuatan kira-kira 1.5 N. Kesilapan memberikan berat unit bergerak dan platform. Dari kargo itu terdapat tiga tali.

Sistem blok 4 kali ganda .

Sistem blok ini menggunakan dua alih dan dua blok tetap. Gabungan tersebut memberikan keuntungan sebanyak empat kali dalam kekuatan. (Rajah 9 dan Rajah 10).

Rajah. 9

Rajah 10

Dalam gambar (Rajah 10) dapat dilihat bahawa tetapan ini memberikan kekuatan 4 kali ganda dalam kekuatan, dinamometer menunjukkan kekuatan kira-kira 1 N. Empat tali berasal dari beban.

Kesimpulan:

Sistem blok bergerak dan tetap, yang terdiri daripada tali dan blok, membolehkan anda memenangi kekuatan berkesan dengan kehilangan panjang. Kami menggunakan peraturan yang mudah - peraturan mekanik keemasan: berapa banyak tali yang datang dari beban, ini adalah keuntungan kita dalam kekuatan. Dalam panjang tali, kita kehilangan sama banyak kali berapa kali keuntungan dalam kekuatannya. Terima kasih kepada peraturan mekanik keemasan ini, adalah mungkin untuk mengangkat banyak jisim besar tanpa berusaha keras.

Mengetahui peraturan ini, anda boleh mencipta sistem blok - polyspast, yang membolehkan anda untuk menang dalam kuasa dalam bilangan kali. Oleh itu, sistem blok dan blok digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang kehidupan kita. Pblok alih dan tetap digunakan secara meluas dalam kenderaan kereta. Di samping itu, blok digunakan oleh pembina untuk mengangkat beban besar dan kecil (Sebagai contoh, apabila membaiki fasad luar bangunan, pembina sering bekerja di buaian yang boleh bergerak di antara lantai. Setelah selesai bekerja di lantai, para pekerja dapat dengan cepat menggerakkan buaian ke lantai yang lebih tinggi menggunakan sementara hanya kekuatan mereka sendiri). Blok begitu meluas kerana kesederhanaan perhimpunan mereka dan kemudahan bekerja dengan mereka.

Blok dikelaskan sebagai mekanisme mudah. Dalam kumpulan alat-alat ini, yang berkhidmat untuk menukar kuasa, sebagai tambahan kepada blok termasuk tuas, satah cenderung.

Definisi

Blok  - badan padat yang mempunyai keupayaan untuk berputar di sekeliling paksi tetap.

Blok dibuat dalam bentuk cakera (roda, silinder rendah, dan sebagainya) yang mempunyai alur di mana tali (torso, tali, rantai) diluluskan.

Tetap adalah blok dengan paksi tetap (Rajah 1). Ia tidak bergerak ketika mengangkat beban. Blok tetap boleh dianggap sebagai tuil yang mempunyai bahu sama.

Keadaan untuk keseimbangan blok adalah keadaan untuk keseimbangan momen-momen daya yang dikenakan kepadanya:

Blok dalam Rajah 1 akan berada dalam keseimbangan jika daya ketegangan benang bersamaan dengan:

kerana bahu kuasa-kuasa ini adalah sama (OA \u003d OV). Unit tetap tidak memberi keuntungan dalam kekuatan, tetapi ia membolehkan anda menukar arah tindakan pasukan. Menarik pada tali yang keluar dari atas biasanya lebih mudah daripada menarik tali yang keluar dari bawah.

Jika jisim beban diikat ke satu hujung tali yang dibuang ke atas blok tetap adalah m, maka untuk mengangkatnya, suatu daya F sama dengan harus digunakan pada hujung tali yang lain:

dengan syarat bahawa daya geseran di blok itu tidak kita ambil kira. Sekiranya perlu mengambil kira geseran di blok, maka pekali rintangan (k) diperkenalkan, maka:

Penggantian blok boleh berfungsi sebagai sokongan tanpa bergerak yang lancar. Tali (tali) dibuang ke atas sokongan sedemikian, yang meluncur sepanjang sokongan, tetapi daya geseran bertambah.

Unit tetap tidak memberi keuntungan dalam kerja. Laluan yang melepasi titik penggunaan kuasa adalah sama, sama dengan kuasa, oleh itu, sama dengan kerja.

Untuk mendapatkan keuntungan dalam kekuatan, menggunakan blok tetap, gabungan blok digunakan, sebagai contoh, blok dua. Apabila blok mesti mempunyai diameter berbeza. Mereka terhubung tanpa bergerak di antara mereka dan dipasang pada paksi tunggal. Tali dilampirkan pada setiap blok supaya ia boleh luka di atas atau di luar blok tanpa tergelincir. Bahu pasukan dalam kes ini akan menjadi tidak sama rata. Blok dua bertindak sebagai tuil dengan bahu yang berlainan panjang. Rajah 2 menunjukkan gambarajah blok dua.

Kondisi keseimbangan bagi tuil dalam Rajah 2 adalah rumus:

Unit dua boleh menukar kuasa. Dengan menggunakan kurang kuasa pada luka tali di sekeliling blok radius yang besar, satu daya diperolehi yang bertindak di sisi tali luka di sekitar satu blok jejari yang lebih kecil.

Blok bergerak adalah blok yang paksi bergerak bersama-sama dengan beban. Dalam rajah. 2 blok alih boleh dianggap sebagai tuil dengan bahu saiz yang berbeza. Dalam kes ini, titik O adalah tumpuan tuil. OA adalah bahu kuasa; OB adalah bahu kuasa. Mari kita fikirkan ara. 3. Bahu kuasa dua kali lebih besar daripada bahu daya, oleh itu, untuk mengimbangi adalah perlu bahawa magnitud kekuatan F dua kali kurang daripada modulus daya P:

Kita dapat menyimpulkan bahawa dengan bantuan blok bergerak kita mendapat keuntungan dua kali. Keadaan keseimbangan blok bergerak tanpa mengambil kira daya geseran ditulis sebagai:

Jika anda cuba mengambil kira daya geseran di blok, masukkan pekali rintangan blok (k) dan dapatkan:

Kadang-kadang gabungan blok alih dan tetap digunakan. Dalam kombinasi ini, unit tetap digunakan untuk kemudahan. Ia tidak memberi keuntungan dalam kekuatan, tetapi membolehkan anda menukar arah daya. Unit mudah alih digunakan untuk menukar magnitud daya yang digunakan. Jika hujung tali yang menutupi blok membuat sudut yang sama dengan ufuk, maka nisbah daya yang memberi kesan kepada beban kepada berat badan adalah sama dengan nisbah jejari blok kepada kord arka yang meliputi tali. Sekiranya tali adalah selari, daya yang diperlukan untuk mengangkat beban akan diperlukan dua kali kurang daripada berat beban yang akan diangkat.

Peraturan Emas Mekanik

Mekanisme mudah keuntungan dalam kerja tidak. Berapa banyak kita mendapat kekuatan, kita kalah dalam jumlah yang sama dalam jarak jauh. Oleh kerana kerja adalah sama dengan produk skalar dari daya oleh anjakan, oleh itu, ia tidak akan berubah apabila menggunakan blok alih (serta tidak bergerak).

Dalam bentuk "peraturan emas" formula boleh ditulis seperti berikut:

di manakah jalan yang titik penerapan tenaga berlalu - jalan yang dilalui oleh titik pemakaian kekerasan.

Peraturan keemasan adalah perumusan paling mudah bagi undang-undang pemuliharaan tenaga. Peraturan ini digunakan untuk kes-kes seragam mekanisme pergerakan atau seragam. Jarak pergerakan translasi hujung tali dikaitkan dengan jejari blok (dan) sebagai:

Kami memperolehnya untuk memenuhi "peraturan emas" untuk blok dua kali, perlu:

Jika kuasa seimbang, maka blok terletak atau bergerak sama rata.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

CONTOH 2