Bibliografski opis:  Shumeiko A.V., Vetashenko O. G. Sodoben pogled na preprost mehanizem blokov, ki so ga preučevali v učbenikih fizike za 7. razred // Mladi znanstvenik. - 2016. - št. 2. - S. 106-113. 07.07.2019).

  Učbeniki fizike za 7. razred pri učenju preprostega mehanizma blokov različno razlagajo dobiček sila pri dvigovanju tovora s z uporabo tega mehanizma, na primer: v učbenik Pyoryshkina A. B. dobitki v moč dosežemo s z uporabo kolesa bloka, na katerega delujejo sile vzvoda, in v učbeniku Gendenstein L. E. Enak dobiček dobimo z z uporabo kabla, na katerega deluje napetostna sila kabla. Različni učbeniki, različni predmeti in različne sile - prejeti zmago v sila pri dvigovanju tovora. Zato je namen tega članka iskanje predmetov in sile s s katerim dobiček v sila pri dvigovanju tovora s preprostim blokovskim mehanizmom.

Ključne besede:

Najprej se bomo seznanili in primerjali, kako dobimo moč z dvigovanjem bremena s preprostim blokovnim mehanizmom v učbenikih fizike za 7. razred, za to pa bomo v preglednico postavili izvlečke iz učbenikov z enakimi koncepti.

Če povzamemo seznanitev in primerjavo besedil in številk v učbenikih:

Dokazi o povečanju moči v učbeniku A. Poryshkina se izvaja na blokovnem kolesu, delujoča sila pa je moč ročice; pri dvigovanju tovora fiksni blok ne daje moči, premikajoči se blok pa dvakrat poveča moč. O kablu, na katerem tovor visi na fiksni enoti, in premični enoti z bremenom ni omenjeno.

Po drugi strani pa je v učbeniku L. E. Gendenshteina dokaz o povečanju moči izveden na kablu, na katerem visi tovor ali premična enota z obremenitvijo, delujoča sila pa je napetost kabla; pri dvigovanju tovora lahko fiksni blok da dvakratno moč, vendar ni omembe ročice na kolesnem bloku.

Iskanje literature z opisom moči v bloku in kablu je pripeljalo do "Osnovnega učbenika fizike", ki ga je v §84 uredil akademik G. S. Landsberg. Enostavni stroji na straneh 168-175 so opisani: "preprost blok, dvojni blok, vrata, jermenica in diferencialni blok." Dejansko "dvojni blok pri dvigovanju bremena pridobi trdnost zaradi razlike v dolžini polmerov blokov", s katerim se tovor dvigne, in "verižna dvigala pri dviganju tovora pridobijo veljavnost , na več delih katerega visi tovor. " Tako je bilo mogoče ugotoviti, zakaj je podana moč pri dvigovanju tovora ločeno blok in kabel (vrv), ni pa bilo mogoče ugotoviti, kako blok in kabel medsebojno vplivata in prenašata težo tovora drug na drugega, saj se tovor lahko suspendira na kablu in kabel vržemo čez blok ali tovor lahko visi na bloku, blok pa visi na kablu. Izkazalo se je, da je napetostna sila kabla konstantna in deluje vzdolž celotne dolžine kabla, zato bo prenos teže tovora s kablom v blok na vsaki točki stika med kablom in blokom, pa tudi prenos teže bremena, suspendiranega na bloku, na kabel. Za razjasnitev interakcije enote s kablom bomo izvedli poskuse pridobivanja moči v mobilni enoti pri dvigovanju bremena z uporabo opreme šolskega fizikalnega kabineta: dinamometrov, laboratorijskih blokov in nabora bremen v 1N (102 g). Poskuse začnemo z mobilno enoto, saj imamo na voljo tri različne različice pridobivanja moči v moči te enote. Prva različica je „Slika 180. Mobilna enota kot vzvod z neenakomernimi rameni "- učbenik A. Porishkina, drugi" Sl. 24.5 ... dve enaki napetosti sile kabla F "- po učbeniku L. Hendensteina in na koncu tretji" Slika 145. Polispast " . Dvigovanje bremena s premično kletko verižnega dvigala na več delih ene vrvi - po učbeniku G. Landsberg G.

Izkušnja št. 1. "Slika 183"

Za izvedbo eksperimenta št. 1, s čimer pridobite moč v premičnem bloku s „ročico z neenakomernimi ročicami OAB fig. 180“ v skladu z učbenikom A. Poryshkina, na mobilnem bloku „Slika 183“, položaj 1, narišite ročico z neenakomernimi rameni OAV, kot na „Sl. 180“ in začnite dvigovati tovor iz položaja 1 v položaj 2. V tem trenutku se začne enota vrteti v nasprotni smeri urinega kazalca okoli svoje osi v točki A in točka B - konec ročice, čez katero gre dvigalo onstran polkroga, vzdolž katerega se kabel od spodaj upogne okoli premičnega bloka. Točka O - točka opore ročice, ki jo je treba pritrditi, se spusti navzdol, glej "Slika 183" - položaj 2, torej ročica z neenakomernimi rameni OAB se spremeni kot ročica z enakimi rameni (enaki poti prečkata točke O in B).

Na podlagi podatkov, pridobljenih v poskusu št. 1 o spremembi položaja ročice OAB na premičnem bloku pri dvigovanju blaga iz položaja 1 v položaj 2, lahko sklepamo, da je prikaz premičnega bloka kot ročice z neenakomernimi rameni na "Sl. 180" pri dvigovanju obremenitev z vrtenjem bloka okrog svoje osi ustreza vzvodu z enakimi rameni, ki ne dviga moči pri dvigovanju bremena.

Začnemo eksperiment št. 2 s pritrditvijo dinamometrov na konce kabla, na katere bomo obesili premično enoto s težo 102 g, kar ustreza teže 1 N. En konec koncev kabla bo pritrjen na vzmetenje, na drugem koncu kabla pa bomo dvignili tovor na mobilni enoti. Pred dvigovanjem so se odčitki obeh dinamometrov pri 0,5 N, na začetku dviga odčitkov dinamometra, pri katerih dviganje poteka, spremenili na 0,6 N in ostali tako med dvigovanjem, na koncu dviga odčitkov vrnili na 0,5 N. Odčitki dinamometra so bili fiksni za fiksno vzmetenje se med vzponom ni spremenilo in je ostalo enako 0,5 N. Analizirajmo rezultate poskusa:

1. Pred dvigovanjem, ko obremenitev 1 N (102 g) visi na premičnem bloku, se teža bremena porazdeli na celotno kolo in s celotnim polkrogom kolesa prenese na kabel, ki obdaja blok od spodaj.
2. Pred dvigom odčitkov obeh dinamometrov na 0,5 N, kar kaže na porazdelitev teže tovora 1 N (102 g) na dva dela kabla (pred blokom in po njem) ali da je napetostna sila kabla 0,5 N, enaka vzdolž celotne dolžine kabla (ki je na začetku enak na koncu kabla) - obe trditvi sta resnični.

Primerjajmo analizo izkušnje št. 2 z različicami učbenikov, kako dvakrat okrepiti moč s premikajočim se blokom. Začnimo z izjavo iz učbenika Gendensteina L.E. "... da se na blok uporabijo tri sile: teža bremena P, usmerjena navzdol, in dve enaki napetostni sili kabla, usmerjeni navzgor (slika 24.5)." Izjava, da je teža tovora v „Sl. 14.5 ”je bil razdeljen na dva dela kabla, pred blokom in po njem, saj je napetost kabla ena. Ostaja še analiziranje podpisa za „Slika 181“ iz učbenika A. V. Poryshkina „Kombinacija premičnih in pritrjenih blokov - jermenica“. Opis naprave in njene moči pri dvigovanju tovora z verižnim dvigalom je podan v učbeniku o osnovni fiziki, ed. G. Lansberg, kjer je rečeno: "Vsak kos vrvi med bloki deluje na gibljivo obremenitev s silo T, vsi kosi vrvi pa bodo delovali s silo nT, kjer je n število ločenih odsekov vrvi, ki povezujejo oba dela bloka." Izkazalo se je, da če uporabimo povečanje jakosti na „sl. 181“ z „vrvjo, ki povezuje oba dela“ verižnega bloka iz učbenika fizike G. S. Landsberga, potem opis pridobivanja moči v premikajočem se bloku na „sliki 179 oziroma sl. 180 ”je napaka.

Po analizi štirih učbenikov fizike lahko ugotovimo, da obstoječi opis pridobivanja moči s preprostim blokovskim mehanizmom ne ustreza dejanskemu stanju in zato zahteva nov opis delovanja enostavnega blokovskega mehanizma.

Enostavno dvižno orodje  je sestavljen iz bloka in vrvi (vrv ali veriga).

Bloki tega dvižnega mehanizma so razdeljeni na:

po zasnovi preprost in zapleten;

po metodi dvigovanja bremena pri gibanju in mirovanju.

Seznanjenost z zasnovo blokov se bo začela z preprost blok, ki je kolo, ki se vrti okoli svoje osi, z utorom okoli oboda za kabel (vrv, veriga) Slika 1 in ga lahko štejemo za enako roko, pri kateri so ramena sil enaka polmeru kolesa: ОА \u003d ОВ \u003d r. Takšna enota ne daje povečanja moči, vendar vam omogoča, da spremenite smer gibanja kabla (vrv, veriga).

Dvojni blok  je sestavljen iz dveh blokov različnih polmerov, togo pritrjenih skupaj in nameščenih na skupni osi s slike 2. Polmeri blokov r1 in r2 so različni in pri dvigovanju bremena delujejo kot vzvod z neenakomernimi rameni, dobiček v trdnosti pa bo enak razmerju dolžin polmerov bloka večjega premera do bloka manjšega premera F \u003d P · r1 / r2.

Gateway je sestavljen iz cilindra (bobna) in ročaja, ki je pritrjen nanj, ki deluje kot blok velikega premera. Dobiček, ki ga daje ovratnik, se določi z razmerjem polmera kroga R, ki ga opisuje ročaj, do polmera valja r, na katerega je navita vrv F \u003d P · r / R.

Pojdimo na način dvigovanja bremen v blokih. V opisu zasnove imajo vsi bloki os, okoli katere se vrtijo. Če je os bloka pritrjena in se pri dvigovanju blaga ne dvigne in pade, se imenuje tak blok fiksni blokpreprost blok, dvojni blok, vrata.

Na kotalni blokos se dviga in spušča obremenitev s slike 10 in je namenjena predvsem odpravljanju zvijanja kabla na mestu obešanja tovora.

Seznanimo se z napravo in načinom dvigovanja drugega dela preprostega dvižnega mehanizma - kabla, vrvi ali verige. Kabel je zasukan iz jeklenih žic, vrv je zvita iz niti ali pramenov, veriga pa je sestavljena iz povezav, povezanih med seboj.

Načini obešanja tovora in pridobivanja moči pri dvigovanju tovora s kablom:

Na sliki 4, je tovor pritrjen na enem koncu kabla in če dvignete tovor na drugem koncu kabla, bo za dvigovanje tega bremena potrebna sila, ki je nekoliko večja od teže tovora, saj enostavna enota za pridobivanje, ki velja, ne daje F \u003d P.

Na sliki 5 se delavec dvigne za kabel, ki se upogne okoli preprostega bloka, sedež, na katerem delavec sedi, je pritrjen na enem koncu prvega dela kabla, delavec pa se za drugi del kabla dvigne s silo, ki je 2-krat manjša od njegove teže oz. ker se je teža delavca porazdelila na dva dela kabla, prvi od sedeža do bloka, drugi pa iz bloka v roke delavca F \u003d P / 2.

Na sliki 6 dva delavca dvigneta tovor po dva kabla in teža tovora se enakomerno porazdeli med kable, zato bo vsak delavec dvignil tovor s polovico teže tovora F \u003d P / 2.

Na sliki 7 delavci dvignejo tovor, ki visi na dveh delih enega kabla, teža bremena pa se enakomerno porazdeli med dele tega kabla (kot med dva kabla) in vsak delavec bo tovor dvignil s silo, ki je enaka polovici teže tovora F \u003d P / 2.

Na sliki 8 je bil konec kabla, na katerega je eden od delavcev dvignil tovor, pritrjen na fiksno vzmetenje, teža tovora pa se je razdelila na dva dela kabla in ko je delavec dvignil tovor, se je drugi konec kabla podvojil, sila, s katero bo delavec dvignil tovor manjša teža F \u003d P / 2 in obremenitev bo 2-krat počasnejša.

Na sliki 9 obremenitev visi na 3 delih enega kabla, katerega konec je pritrjen in dobitek moči pri dvigovanju bremena bo 3, saj se teža bremena porazdeli na tri dele kabla F \u003d P / 3.

Za odpravo zvijanja in zmanjšanje sile trenja je nameščen preprost blok namesto suspenzije bremena in sila, potrebna za dvigovanje tovora, se ni spremenila, saj preprost blok ne daje povečanja moči s slike 10 in slike 11, sam blok pa se bo imenoval premični blok, saj se os tega bloka dviguje in pada s tovorom.

Teoretično lahko obremenitev obremenimo na neomejenem številu delov enega kabla, vendar so praktično omejeni na šest delov in takšen dvižni mehanizem imenujemo blok škripca, ki je sestavljen iz fiksnega in premičnega držala s preprostimi bloki, ki jih izmenično upognete s kablom, pritrjenim na enem koncu na fiksno držalo, tovor pa se dvigne na drugem koncu kabla. Dobitek moči je odvisen od števila delov kabla med fiksnimi in premičnimi sponkami, praviloma je 6 delov kabla, dobiček v moči pa 6-krat.

Članek razpravlja o dejanskih interakcijah med bloki in kablom pri dvigovanju bremena. Obstoječa praksa pri ugotavljanju, da "fiksni blok ne prinaša moči, gibljivi blok pa dvakrat poveča dobiček", je napačno razlagal interakcijo kabla in bloka v dvižnem mehanizmu in ni odražal celotne raznolikosti blokov, kar je privedlo do razvoja enostranskih zmotnih idej o blok. V primerjavi z obstoječimi količinami gradiva za preučevanje preprostega mehanizma bloka se je obseg članka povečal za 2-krat, vendar je to omogočilo jasno in razumljivo razlago procesov, ki potekajo v preprostem mehanizmu za dvigovanje tovora, ne le za učence, temveč tudi za učitelje.

Reference:

1. Poryshkin, A. V. fizika, 7. razred .: učbenik / A. V. Poryshkin.- 3. izd., Dodatna.- M .: Drofa, 2014, - 224 s., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Uporaba pravila ravnotežja finančnega vzvoda za blok, str. 181–183.
2. Gendenstein, L.E. Physics. 7. razred. Ob 2 uri, 1. del Učbenik za izobraževalne ustanove / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; pod uredništvom z V. A. Orlova, I. I. Roisen, 2. izd., Odl. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 str .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Enostavni mehanizmi, str. 188–196.
3. Osnovni učbenik fizike, uredil akademik G. S. Landsberg Zvezek 1. Mehanika. Toplota Molekularna fizika, 10. izd., Moskva: Nauka, 1985. § 84. Preprosti stroji, str. 168–175.
4. Gromov, S. V. fizika: učbenik. za 7 cl. splošno izobraževanje. institucij / S. V. Gromov, N. A. Rodina.– 3. izd. - M .: Izobraževanje, 2001.-158 s,: bol. ISBN-5–09–010349–6. 22. odstavek Blok, str. 55 -57.

Ključne besede: blok, dvojni blok, fiksni blok, premikajoči se blok, škripec..

Opomba:   Učbeniki fizike za 7. razred, ko preučujejo enostavni blok mehanizem, različno razlagajo moč pri dvigovanju bremena s tem mehanizmom, na primer: v učbeniku A. V. Peryshkina se moč v moči doseže s pomočjo blokovnega kolesa, na katerega delujejo vzvodne sile oz. in v učbeniku Gendenshteina L. E. enak dobiček dobimo s pomočjo kabla, na katerega deluje napetostna sila kabla. Različni učbeniki, različni predmeti in različne sile - za pridobivanje moči pri dvigovanju tovora. Zato je namen tega članka iskanje predmetov in sil, s pomočjo katerih dobimo moč pri dvigovanju tovora s preprostim blokovskim mehanizmom.

4.1. Statični elementi

4.1.7. Nekaj \u200b\u200bpreprostih mehanizmov: bloki

Naprave, ki so namenjene premikanju (dvigovanju, spuščanju) tovora s kolesom in navojem, ki ga vrže čez njega, na katerega je uporabljena neka sila, se imenujejo bloki. Razlikovati med fiksnimi in premičnimi bloki.

Bloki so zasnovani za premikanje tovora, ki tehta P → c, s pomočjo sile F →, ki se nanaša na vrv, vrženo čez kolo.

Za vse vrste blokov  (negibno in gibljivo) je ravnotežni pogoj izpolnjen:

d 1 F \u003d d 2 P,

kjer je d 1 ramo sile F →, ki jo pritisne na vrv; d 2 - ramo sile P → (teža bremena se premika s pomočjo te enote).

V fiksni blok  (Slika 4.8) so ramena sil F → in P → enaka in enaka polmeru bloka:

d 1 \u003d d 2 \u003d R,

zato so moduli sil enaki:

F \u003d P

Sl. 4.8

S fiksnim blokom lahko telesno maso P → premaknemo s silo F →, katere vrednost sovpada z vrednostjo teže bremena.

V premičnem bloku (slika 4.9) so ramena sil F → in P → različna:

d 1 \u003d 2R in d 2 \u003d R,

kjer je d 1 ramo sile F →, ki jo pritisne na vrv; d 2 - ramo sile P → (teža bremena, ki se premika s pomočjo te enote),

zato moduli sil upoštevajo enakost:

Sl. 4.9

S premično enoto se lahko premika telo teže P →, tako da se uporabi sila F →, katere vrednost je polovica teže teže bremena.

Bloki omogočajo premikanje telesa na določeno razdaljo:

• fiksni blok ne daje moči; le spremeni smer uporabljene sile;
• mobilna enota daje 2-kratno veljavo.

Vendar pa premični in fiksni bloki ne dajte dobička v delo: kolikokrat zmagamo v moči, tolikokrat izgubimo na daljavo ("zlato pravilo" mehanike).

Primer 22. Sistem je sestavljen iz dveh breztežnih blokov: enega premičnega in enega negibnega. Tovor, težak 0,40 kg, je obešen z osi premikajočega se bloka in se dotika tal. Do prostega konca vrvi, ki je vržen čez fiksni blok, je uporabljena določena sila, kot je prikazano na sliki. Pod vplivom te sile se obremenitev dvigne iz stanja mirovanja do višine 4,0 m v 2,0 s. Poiščite modul sile, ki se uporablja na vrvi.

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

2 T '- m g \u003d m a,

a \u003d 2 F - m g m.

Pot, ki jo pokriva tovor, sovpada z njegovo višino nad talno površino in je s formulo povezana s časom premikanja t

ali ob upoštevanju izraza za modul za pospeševanje

h \u003d a t 2 2 \u003d (2 F - m g) t 2 2 m.

Od tu izražamo želeno moč:

F \u003d m (h t 2 + g 2)

in izračunamo njegovo vrednost:

F \u003d 0,40 (4,0 (2,0) 2 + 10 2) \u003d 2,4 N.

Primer 23. Sistem je sestavljen iz dveh breztežnih blokov: enega premičnega in enega negibnega. Nekateri tovor je obešen z osi fiksne enote, kot je prikazano na sliki. Pod delovanjem konstantne sile, ki deluje na prosti konec vrvi, se obremenitev začne premikati s stalnim pospeševanjem in se giblje navzgor na razdalji 3,0 m v 2,0 s. Med premikanjem bremena uporabljena sila razvije povprečno moč 12 vatov. Poiščite maso tovora.

Rešitev. Sile, ki delujejo na premične in pritrjene bloke, so prikazane na sliki.

Dve sili T → delujeta na pritrjeni blok s strani vrvi (na obeh straneh bloka); pod vplivom teh sil je translacijsko gibanje bloka odsotno. Vsaka od teh sil je enaka sili F →, ki jo pritisne na konec vrvi:

Na gibljiv blok delujejo tri sile: dve sili napetosti vrvi T → ′ (na obeh straneh bloka) in teža bremena P → \u003d m g →; Pod delovanjem navedenih sil se blok (skupaj z obremenitvijo, odloženo iz njega) premika s pospeševanjem.

Drugi Newtonov zakon za premični blok zapišemo v obliki:

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

ali v projekciji na koordinatno os, usmerjeno navpično navzgor,

2 T '- m g \u003d m a,

kjer je T 'modul napetosti vrvi; m je masa bremena (masa mobilne enote z bremenom); g je modul pospeševanja prostega padca; a - enota za pospeševanje enote (obremenitev ima enak pospešek, zato bomo govorili o pospešku bremena).

Modul napetosti vrvi T 'je enak modulu sile T:

zato pospeševalni modul bremena določimo z izrazom

a \u003d 2 F - m g m.

Po drugi strani pa pospešek bremena določimo s formulo za prevoženo razdaljo:

kjer je t čas premika tovora.

Enakost

2 F - m g m \u003d 2 S t 2

vam omogoča, da dobite izraz za modul uporabljene sile:

F \u003d m (S t 2 + g 2).

Obremenitev se giblje enakomerno pospešeno, zato je modul njegove hitrosti določen z izrazom

v \u003d at

in povprečna hitrost je

〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.

Vrednost povprečne moči, ki jo razvije uporabljena sila, je določena s formulo

〈N〉 \u003d F 〈v〉,

ali ob upoštevanju izrazov za modul sile in povprečne hitrosti:

〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t.

Od tu izrazimo želeno maso:

m \u003d 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).

Izraz za pospešek nadomestimo v dobljeno formulo (a \u003d 2S / t 2):

m \u003d 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)

in izračunajte:

m \u003d 2 ⋅ (2.0) 3 ⋅ 12 3.0 (2 ⋅ 3.0 + 10 ⋅ (2.0) 2) ≈ 1,4 kg.

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, zasnovan 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 blokovni sistem   (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.

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.

Premična enota

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?").

Najpogosteje se za pridobivanje moči uporabljajo preprosti mehanizmi. Se pravi, da z manjšo silo premaknemo večjo težo v primerjavi z njo. Poleg tega se moč moči ne doseže "brezplačno". Izplačilo zanj je izguba na daljavo, torej morate narediti več gibanja kot brez uporabe preprostega mehanizma. Ko pa so sile omejene, je "izmenjava" razdalje za silo koristna.

Premični in fiksni bloki so nekatere vrste preprostih mehanizmov. Poleg tega so spremenjena ročica, ki je tudi preprost mehanizem.

Fiksni blok  ne daje moči, le spremeni smer svoje uporabe. Predstavljajte si, da morate dvigniti težko breme navzgor po vrvi. Morali ga boste potegniti navzgor. Če uporabljate fiksni blok, se boste morali potegniti navzdol, medtem ko se bo obremenitev dvignila navzgor. V tem primeru vam bo lažje, saj bo potrebna moč sestavljena iz mišične moči in vaše teže. Brez uporabe fiksnega bloka bi bilo potrebno uporabiti isto silo, vendar bi to dosegli izključno zaradi mišične moči.

Fiksni blok je kolo z utorom za vrv. Kolo je pritrjeno, lahko se vrti okoli svoje osi, vendar se ne more premikati. Konci vrvi (kabla) visijo, na eno je pritrjen tovor, na drugo pa sila. Če kabel potegnete navzdol, se obremenitev dvigne.

Ker ni pridobivanja moči, tudi v daljavi ni izgube. Razdalja, ki jo obremenitev dvigne, mora biti vrv spuščena na isti razdalji.

Uporaba kotalni blok dvakrat velja (v idealnem primeru). To pomeni, da če je teža bremena F, potem, da ga dvignete, morate uporabiti silo F / 2. Mobilna enota je sestavljena iz istega kolesa z žlebom za kabel. Vendar je tu en konec kabla pritrjen in kolo je premično. Kolo se premika z bremenom.

Teža bremena je sila navzdol. Uravnotežijo ga dve sili, usmerjeni navzgor. Ena je ustvarjena s pomočjo opore, na katero je kabel pritrjen, druga pa s kablom. Natezna sila kabla je na obeh straneh enaka, kar pomeni, da se teža bremena enakomerno porazdeli med njih. Zato je vsaka sila 2-krat manjša od teže tovora.

V resničnih situacijah je izkoristek sile manj kot 2-krat, saj se dvižna sila delno "porabi" za težo vrvi in \u200b\u200bbloka, pa tudi za trenje.

Mobilna enota, ki skoraj dvakratno poveča moč, dvojno izgubi na daljavo. Za dvigovanje bremena na določeno višino h je potrebno, da se vrvi na vsaki strani bloka zmanjšajo za to višino, to je skupno 2h.

Običajno uporabite kombinacije fiksnih in premikajočih se blokov - reševanje. Omogočajo vam, da pridobite moč in smer. Več ko se gibljejo bloki v verižnem dvigalu, večja je moč.