Premična enota se od stacionarne razlikuje po tem, da njena os ni pritrjena in se lahko z bremenom dvigne in pade.

Slika 1. Mobilna enota

Tako kot fiksni blok je tudi premični blok sestavljen iz istega kolesa s kablovskim žlebom. Vendar je tu en konec kabla pritrjen in kolo je premično. Kolo se premika s tovorom.

Kot je ugotovil Archimedes, je mobilna enota v bistvu vzvod in deluje po istem principu, kar daje moč moči zaradi razlike v ramenih.

Slika 2. Sile in ramena sil v premičnem bloku

Premična enota se premika s tovorom, kot da leži na vrvi. V tem primeru bo žarišče v vsakem trenutku na mestu, kjer je blok v stiku z vrvjo na eni strani, obremenitev bo nanesena na sredino bloka, kjer je nameščen na osi, vlečna sila pa bo na mestu stika z vrvjo na drugi strani bloka . Se pravi, polmer bloka bo rama telesne teže, premer pa ramena sile našega vleka. Pravilo trenutkov v tem primeru bo videti:

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

Tako premična enota dvakrat pridobi na veljavi.

Običajno se v praksi uporablja kombinacija fiksnega bloka s premikajočim se blokom (slika 3). Fiksna enota je samo za udobje. Spreminja silo sile, omogoča na primer dvigovanje bremena, ki stoji na tleh, premična enota pa zagotavlja povečanje moči.

Slika 3. Kombinacija fiksnih in premičnih blokov

Menili smo, da so idealni bloki, torej tisti, pri katerih delovanje sil trenja ni bilo upoštevano. Za resnične bloke je treba uvesti korekcijske faktorje. Uporabite naslednje formule:

Fiksni blok

$ F \u003d f 1/2 mg $

V teh formulah: $ F $ je uporabljena zunanja sila (ponavadi je to moč človekovih rok), $ m $ masa bremena, $ g $ koeficient gravitacije, $ f $ je koeficient upora v bloku (za vezja približno 1,05, in za vrvi 1.1).

Nakladalnik s sistemom premikajočih se in pritrjenih blokov dvigne škatlo z orodjem na višino $ S_1 $ \u003d 7 m, pri čemer uporabi silo $ F $ 160 \u003d 160 N. Kolikšna je masa škatle in koliko metrov vrvi morate izbrati, ko se obremenitev dvigne? Kakšno delo bo nakladalnik opravil kot rezultat? Primerjajte ga z delom na obremenitvi, da ga premaknete. Trenje in masa premikajočega se bloka sta zanemarjena.

$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?

Mobilna enota daje dvojno moč in dvojno izgubo v gibanju. Fiksna enota ne daje moči, ampak spremeni svojo smer. Tako bo uporabljena sila polovica teže tovora: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, od koder najdemo maso škatle: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9 , 8) \u003d 32,65 \\ kg $

Premik tovora bo za polovico daljši od dolžine izbrane vrvi:

Delo, ki ga opravi nakladalnik, je enako izdelku uporabljenih naporov za premikanje bremena: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

Delo na obremenitvi:

Odgovor: Masa škatle je 32,65 kg. Dolžina izbrane vrvi je 14 m. Opravljeno delo je 2240 J in ni odvisno od načina dvigovanja tovora, temveč le od mase tovora in višine dvigala.

2. naloga

Kolikšen tovor lahko dvignete s premičnim blokom s težo 20 N, če vlečete vrv s silo 154 N?

Za premični blok zapišemo pravilo trenutkov: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, kjer je korekcijski faktor vrvi $ f $.

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

Odgovor: Teža tovora 260 N.

Za zdaj domnevamo, da lahko maso bloka in kabla ter trenje v bloku zanemarimo. V tem primeru se lahko napetost kabla šteje za enako v vseh njegovih delih. Poleg tega bomo kabel ocenili kot neuničljiv, njegova masa pa je zanemarljiva.

Fiksni blok

Fiksni blok se uporablja za spreminjanje smeri sile. Na sliki 24.1, prikazuje, kako lahko s fiksnim blokom obrnemo smer sile. Vendar lahko z njegovo pomočjo spremenite smer sile, kot želite.

Narišite diagram uporabe fiksnega bloka, s katerim lahko smer sile zavrtite za 90 °.

Ali fiksni blok daje moč? Razmislite o tem na primeru, prikazanem na sl. 24.1 a Kabel vleče sila, ki jo ribič pritisne na prosti konec kabla. Napetostna sila kabla ostaja vzdolž kabla konstantna, zato s strani kabla na tovor (ribe) vpliva ista modulovna sila. Zato fiksni blok ne daje moči.

Pri uporabi fiksne enote se obremenitev dvigne toliko, kolikor pade konec kabla, na kar ribič uporabi silo. To pomeni, da z uporabo fiksnega bloka na poti ne zmagamo ali izgubimo.

Premični blok

Postavite izkušnjo

Pri dvigovanju tovora s pomočjo lahkega premikajočega se bloka upoštevamo, da če je trenje majhno, je za dvigovanje tovora potrebno uporabiti silo, ki je približno 2-krat manjša od teže bremena (slika 24.3). Tako premična enota daje moč moči za 2-krat.

Sl. 24.3. Pri uporabi mobilne enote zmagamo 2-krat v moči, na poti pa izgubimo enako toliko

Za dvojni dobiček moči pa morate na poti plačati isto izgubo: če želite obremenitev dvigniti na primer za 1 m, morate konec kabla, vrženega čez blok, dvigniti za 2 m.

Dejstvo, da premikajoči se blok dvojno poveča v moč, je mogoče dokazati, ne da bi se zatekli k izkušnjam (glej spodaj poglavje "Zakaj premikajoči se blok daje dvojni dobiček moči?").

Premična enota se od stacionarne razlikuje po tem, da njena os ni pritrjena in se lahko z bremenom dvigne in pade.

Slika 1. Mobilna enota

Tako kot fiksni blok je tudi premični blok sestavljen iz istega kolesa s kablovskim žlebom. Vendar je tu en konec kabla pritrjen in kolo je premično. Kolo se premika s tovorom.

Kot je ugotovil Archimedes, je mobilna enota v bistvu vzvod in deluje po istem principu, kar daje moč moči zaradi razlike v ramenih.

Slika 2. Sile in ramena sil v premičnem bloku

Premična enota se premika s tovorom, kot da leži na vrvi. V tem primeru bo žarišče v vsakem trenutku na mestu, kjer je blok v stiku z vrvjo na eni strani, obremenitev bo nanesena na sredino bloka, kjer je nameščen na osi, vlečna sila pa bo na mestu stika z vrvjo na drugi strani bloka . Se pravi, polmer bloka bo rama telesne teže, premer pa ramena sile našega vleka. Pravilo trenutkov v tem primeru bo videti:

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

Tako premična enota dvakrat pridobi na veljavi.

Običajno se v praksi uporablja kombinacija fiksnega bloka s premikajočim se blokom (slika 3). Fiksna enota je samo za udobje. Spreminja silo sile, omogoča na primer dvigovanje bremena, ki stoji na tleh, premična enota pa zagotavlja povečanje moči.

Slika 3. Kombinacija fiksnih in premičnih blokov

Menili smo, da so idealni bloki, torej tisti, pri katerih delovanje sil trenja ni bilo upoštevano. Za resnične bloke je treba uvesti korekcijske faktorje. Uporabite naslednje formule:

Fiksni blok

$ F \u003d f 1/2 mg $

V teh formulah: $ F $ je uporabljena zunanja sila (ponavadi je to moč človekovih rok), $ m $ masa bremena, $ g $ koeficient gravitacije, $ f $ je koeficient upora v bloku (za vezja približno 1,05, in za vrvi 1.1).

Nakladalnik s sistemom premikajočih se in pritrjenih blokov dvigne škatlo z orodjem na višino $ S_1 $ \u003d 7 m, pri čemer uporabi silo $ F $ 160 \u003d 160 N. Kolikšna je masa škatle in koliko metrov vrvi morate izbrati, ko se obremenitev dvigne? Kakšno delo bo nakladalnik opravil kot rezultat? Primerjajte ga z delom na obremenitvi, da ga premaknete. Trenje in masa premikajočega se bloka sta zanemarjena.

$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?

Mobilna enota daje dvojno moč in dvojno izgubo v gibanju. Fiksna enota ne daje moči, ampak spremeni svojo smer. Tako bo uporabljena sila polovica teže tovora: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, od koder najdemo maso škatle: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9 , 8) \u003d 32,65 \\ kg $

Premik tovora bo za polovico daljši od dolžine izbrane vrvi:

Delo, ki ga opravi nakladalnik, je enako izdelku uporabljenih naporov za premikanje bremena: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

Delo na obremenitvi:

Odgovor: Masa škatle je 32,65 kg. Dolžina izbrane vrvi je 14 m. Opravljeno delo je 2240 J in ni odvisno od načina dvigovanja tovora, temveč le od mase tovora in višine dvigala.

2. naloga

Kolikšen tovor lahko dvignete s premičnim blokom s težo 20 N, če vlečete vrv s silo 154 N?

Za premični blok zapišemo pravilo trenutkov: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, kjer je korekcijski faktor vrvi $ f $.

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

Odgovor: Teža tovora 260 N.

Poročilo o raziskovalni nalogi

"Študija sistema blokov, ki dajejo moč 2, 3, 4-krat večjo moč."

Študentje 7. razreda.

Srednja šola št. 76, Yaroslavl

Tema dela: Študija sistema blokov, ki dajejo dobiček v moči 2, 3, 4-krat.

Namen dela: Z uporabo blokovskih sistemov pridobite moč 2, 3, 4-krat.

Oprema   premični in pritrjeni bloki, stativa, noge sklopke, uteži, vrv.

Delovni načrt:

Preučiti teoretično gradivo na temo "Preprosti mehanizmi. Bloki ";

Zberite in opišite instalacije - blokarske sisteme, ki dajejo moč 2, 3, 4-krat.

Analiza rezultatov poskusa;

Zaključek

"Malo o blokih"

V sodobni tehnologiji se široko uporabljajo dvižni mehanizmi, katerih nepogrešljive sestavne dele lahko imenujemo preprosti mehanizmi. Med njimi so najstarejši izumi človeštva. Starogrški znanstvenik Arhimed je olajšal človekovo delo in mu s pomočjo njegovega izuma pridobil moč in ga naučil spreminjati smer sile.

Blok je kolo z utorom okoli kroga za vrv ali verigo, katere os je togo pritrjena na steno ali stropni žarek. Vlečne naprave običajno uporabljajo ne enega, temveč več blokov. Sistem blokov in kablov, ki so zasnovani za povečanje nosilne zmogljivosti, se imenuje verižna dvigala.

Pri pouku fizike preučujemo premični in negibni blok. S fiksnim blokom lahko spremenite smer sile. Premikajoči se blok - znižanje poveča moč dvakrat.Fiksni blok  Arhimed je to obravnaval kot enakopravno roko. Moment sile, ki deluje na eni strani fiksnega bloka, je enak trenutku sile, ki deluje na drugi strani bloka. Sile, ki ustvarjajo te trenutke, so enake. In mobilni blok Archimedes je vzel za neenako vzvod. Glede na središče vrtenja obstajajo trenutki sil, ki morajo biti v ravnotežju enaki.

Blok risbe:

2. Sestavljanje inštalacij - sistemi blokov, ki dajejo moč 2, 3 in 4-krat večjo moč.

Pri delu uporabljamo tovor,katerih teža je 4 N   (Slika 3).

Sl. 3

Naša ekipa je s pomočjo premičnih in pritrjenih blokov sestavila naslednje enote:

2-kratni sistem blokov   (Slika 4 in slika 5).

Ta sistem blokov uporablja premične in fiksne bloke. Takšna kombinacija dvakrat poveča moč. Zato je treba na točko A. uporabiti silo, ki je enaka polovici teže bremena.

Slika 4

Slika 5

Na fotografiji (slika 5) je razvidno, da ta nastavitev daje dvakratno moč, dinamometer pa prikazuje silo približno 2 N. Iz bremena prihajata dve vrvi. Teža blokov se ne upošteva.

3-kratni blokovski sistem . Sl. 6 in Slika 7

V tem blokovnem sistemu se uporabljata dva premična in fiksna bloka. Takšna kombinacija daje trikratno moč. Načelo delovanja naše namestitve z večkratnostjo 3 (3-kratni dobiček moči) je videti kot prikazano na sliki. Konec vrvi je pritrjen na ploščad, nato se vrv vrže skozi fiksni blok. Še enkrat skozi premični blok, ki drži ploščad s tovorom. Nato vrv potegnemo skozi drug fiksni blok. Ta vrsta mehanizma 3-krat poveča moč, to je nenavadna možnost. Uporabljamo preprosto pravilo: koliko vrvi izhaja iz bremena, takšen je naš dobitek v moči. V dolžini vrvi izgubimo natanko tolikokrat, kolikokratni dobitek moči.

Slika 6

Slika 7

Slika 8

Na fotografiji (slika 8) je razvidno, da dinamometer kaže silo približno 1,5 N. Napaka daje težo premikajoče se enote in ploščadi. Iz tovora prihajajo tri vrvi.

4-kratni blokovski sistem .

Ta sistem blokov uporablja dva premična in dva fiksna bloka. Takšna kombinacija daje štirikratni dobiček moči. (Slika 9 in slika 10).

Sl. 9

Slika 10

Na fotografiji (slika 10) je razvidno, da ta nastavitev daje 4-kratno moč, dinamometer pa prikazuje silo približno 1 N. Štiri vrvi prihajajo iz bremena.

Zaključek:

Sistem premičnih in pritrjenih blokov, sestavljen iz vrvi in \u200b\u200bblokov, vam omogoča zmago v učinkoviti moči z izgubo v dolžini. Uporabljamo preprosto pravilo - zlato pravilo mehanike: koliko vrvi prihaja iz bremena, to je naša pridobitev moči. V dolžini vrvi izgubimo natanko tolikokrat, kolikokratni dobitek moči. Zahvaljujoč temu zlatemu pravilniku mehanike je mogoče dvigniti tovor velike mase, ne da bi si močno prizadevali.

Če poznate to pravilo, lahko ustvarite blokovske sisteme - polispast, ki vam omogočajo, da zmagate v moči v n-ti številki. Zato se bloki in blokovni sistemi pogosto uporabljajo na različnih področjih našega življenja. Ppremični in fiksni bloki se pogosto uporabljajo v zobnikih avtomobilov. Poleg tega gradniki uporabljajo gradbenike za dvigovanje velikih in manjših tovorov (na primer pri popravljanju zunanjih fasad stavb gradbeniki pogosto delajo v zibelki, ki se lahko premikajo med nadstropji. Po končanem delu na tleh lahko delavci hitro premaknejo zibelko na višje nadstropje s pomočjo medtem ko le lastna moč). Bloki so tako razširjeni zaradi preprostosti njihovega sestavljanja in priročnosti dela z njimi.

Bloki so razvrščeni kot enostavni mehanizmi. V skupini teh naprav, ki služijo pretvorbi sil, poleg blokov vključujejo ročico, nagnjeno ravnino.

Opredelitev

Blok  - trdno telo, ki se lahko vrti okoli fiksne osi.

Bloki so izdelani v obliki diskov (kolesa, nizki valji itd.), Ki imajo utor, skozi katerega se vrvi vrv (trup, vrv, veriga).

Fiksni je blok s fiksno osjo (slika 1). Pri dvigovanju tovora se ne premika. Fiksni blok se lahko šteje za vzvod, ki ima enaka ramena.

Pogoj za ravnotežje bloka je pogoj za ravnotežje trenutkov sil, ki se nanj nanašajo:

Blok na sliki 1 bo v ravnovesju, če bodo napetostne sile niti enake:

saj so ramena teh sil enaka (OA \u003d OV). Fiksna enota ne daje moči, vendar vam omogoča, da spremenite smer delovanja sile. Vlečenje vrvi, ki gre od zgoraj, je pogosto bolj priročno kot vlečenje vrvi, ki gre od spodaj.

Če je masa bremena, privezanega na enem koncu vrvi, ki se vrže čez pritrjeni blok, m, je za njegovo dvigovanje treba na drugi konec vrvi uporabiti silo F, enako:

pod pogojem, da sile trenja v bloku ne upoštevamo. Če je treba v bloku upoštevati trenje, se vnese koeficient upora (k), potem:

Zamenjava blokov lahko služi kot nemotena podpora za gibanje. Čez takšno oporo se vrže vrv (vrv), ki drsi vzdolž opore, vendar se sila trenja poveča.

Fiksna enota ne daje dobička pri delu. Poti, ki gredo skozi točke uporabe sil, so enake, enake sili, torej enake delu.

Za pridobitev moči pri uporabi fiksnih blokov se uporablja kombinacija blokov, na primer dvojni blok. Ko morajo biti bloki različnih premerov. Med seboj so negibno povezani in so nameščeni na eni sami osi. Na vsak blok je pritrjena vrv, tako da jo je mogoče naviti na blok ali iz njega, ne da bi zdrsnilo. Ramena sil v tem primeru bodo neenaka. Dvojni blok deluje kot vzvod z rameni različnih dolžin. Slika 2 prikazuje dvojni blok diagram.

Ravnotežni pogoj za ročico na sliki 2 bo enačba:

Dvojna enota lahko pretvori moč. Z uporabo manj sile na vrvno rano okoli bloka velikega polmera dobimo silo, ki deluje na strani vrvi, navito okoli bloka manjšega polmera.

Premični blok je blok, katerega os se premika skupaj z bremenom. Na sliki 2 premični blok se lahko šteje za vzvod z rameni različnih velikosti. V tem primeru je točka O osrednji del ročice. OA je pleča moči; OB je pleča moči. Upoštevajmo figo. 3. Ramelo sile je dvakrat večje od rame sile, zato je za ravnotežje potrebno, da je jakost sile F dvakrat manjša od modula sile P:

Sklepamo lahko, da s pomočjo premičnega bloka dvakrat dobimo na veljavi. Ravnotežno stanje premikajočega se bloka brez upoštevanja sile trenja je zapisano kot:

Če poskušate upoštevati silo trenja v bloku, vnesite koeficient upora bloka (k) in dobite:

Včasih se uporablja kombinacija premičnega in fiksnega bloka. V tej kombinaciji se za udobje uporablja fiksna enota. Ne daje moči v moči, vendar vam omogoča, da spremenite smer sile. Mobilna enota se uporablja za spreminjanje obsega uporabljene sile. Če imajo konci vrvi, ki prekriva blok, enake kote z obzorjem, potem je razmerje sile, ki vpliva na obremenitev, na telesno težo enako razmerju polmera bloka do tetive loka, ki ga vrv pokriva. Če so vrvi vzporedne, bo sila, potrebna za dvigovanje tovora, dvakrat manjša od teže tovora, ki ga je treba dvigniti.

Zlato pravilo mehanike

Enostavni mehanizmi pridobivanja pri delu ne. Koliko smo pridobili na moči, enako izgubimo v daljavi. Ker je delo enako premikanju skalarnega produkta sile, se pri uporabi premičnih (pa tudi negibnih) blokov ne bo spremenilo.

V obliki formule "zlato pravilo" lahko zapišemo na naslednji način:

kje je pot, ki jo prehodi točka uporabe sile - pot, ki jo prehodi točka uporabe sile.

Zlato pravilo je najpreprostejša formulacija ohranjanja energije. To pravilo velja za primere enakomernega ali skoraj enakomernega gibanja mehanizmov. Razdalje prečnega gibanja koncev vrvi so povezane s polmerom blokov (in) kot:

To dobimo za izpolnitev "zlatega pravila" za dvojni blok, da:

Če so sile uravnotežene, potem blok počiva ali se enakomerno premika.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2