Bibliografski opis: Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Sodoben pogled na preprost "blok" mehanizem, ki se preučuje v učbenikih fizike za 7. razred // Mladi znanstvenik. 2016. št. 2. Str. 106-113..07.2019).

Učbeniki fizike za 7. razred pri preučevanju preprostega blokovnega mehanizma razlagajo zmago na različne načine sila pri dvigovanju bremena iz z uporabo tega mehanizma, na primer: v Peryshkinov učbenik A. B. dobitki v moč se doseže z z uporabo kolesa bloka, na katerega delujejo sile vzvoda, in v Gendensteinovem učbeniku L. E. enake dobitke dobimo z z uporabo kabla, ki je podvržen natezni sili kabla. Različni učbeniki, različni predmeti in različne sile - prejeti dobitke v sila pri dvigovanju bremena. Zato je namen tega članka iskanje predmetov in moč, z preko katerega se dobijo dobitki sila pri dvigovanju bremena s preprostim blokirnim mehanizmom.

Ključne besede:

Najprej si poglejmo in primerjajmo, kako se pridobijo moči pri dvigovanju bremena z enostavnim bločnim mehanizmom v učbenikih fizike za 7. razred. V ta namen bomo v tabelo uvrstili odlomke iz učbeniških besedil z istimi pojmi zaradi jasnosti.

Povzemimo pregled in primerjavo besedil in slik v učbenikih:

Dokaz pridobivanja moči v učbeniku A. V. Peryshkin se izvaja na kolesu bloka in delujoča sila je sila vzvoda; Pri dvigovanju tovora stacionarni blok ne zagotavlja povečanja moči, premični blok pa zagotavlja 2-kratno povečanje sile. O kablu, na katerem visi breme na fiksnem bloku in premičnem bloku z bremenom, ni govora.

Po drugi strani pa se v učbeniku Gendenstein L.E. dokaz povečanja sile izvaja na kablu, na katerem visi breme ali premični blok z bremenom in je delujoča sila natezna sila kabla; pri dvigovanju tovora lahko mirujoč blok poveča moč za 2-krat, vendar v besedilu ni omenjena ročica na kolesu bloka.

Iskanje literature, ki opisuje pridobitev moči z blokom in kablom, je privedlo do »Elementarnega učbenika fizike«, ki ga je uredil akademik G. S. Landsberg, v §84. Preprosti stroji na straneh 168–175 opisujejo: "preprost blok, dvojni blok, vrata, škripec in diferencialni blok." Dejansko po svoji zasnovi »dvojni blok daje povečanje moči pri dvigovanju bremena zaradi razlike v dolžini polmerov blokov«, s pomočjo katerih se tovor dvigne, in »škripec daje povečanje moči pri dvigovanju bremena zaradi vrvi, na več delih katere breme visi.” Tako je bilo mogoče ugotoviti, zakaj blok in kabel (vrv) pridobita na moči pri dvigovanju bremena, ni pa bilo mogoče ugotoviti, kako blok in kabel medsebojno delujeta in prenašata težo obremenitve med seboj, saj je lahko obremenitev obešena na kabel in je kabel vržen čez blok ali pa lahko tovor visi na bloku, blok pa visi na kablu. Izkazalo se je, da je natezna sila kabla konstantna in deluje vzdolž celotne dolžine kabla, zato bo prenos teže tovora kabla na blok na vsaki točki stika med kablom in blokom , kot tudi prenos teže tovora, obešenega na bloku, na kabel. Za razjasnitev interakcije bloka s kablom bomo izvedli poskuse za pridobivanje moči s premikajočim se blokom pri dvigovanju bremena z uporabo opreme šolske učilnice za fiziko: dinamometrov, laboratorijskih blokov in kompleta uteži v 1N (102 g). Začnimo poskuse s premikajočim se blokom, saj imamo tri različne različice pridobivanje moči s tem blokom. Prva različica je “Sl.180. Premični blok kot vzvod z neenakimi kraki" - učbenik A. V. Peryshkin, drugi "Sl. 24.5... dve enaki natezni sili kabla F" - po učbeniku L. E. Gendensteina in končno "Sl. 145 .Pull Block" . Dvigovanje bremena s premično sponko škripca na več delih ene vrvi - po učbeniku G. S. Landsberga.

Izkušnja št. 1. "Slika 183"

Za izvedbo eksperimenta št. 1, pridobivanje moči na premičnem bloku "z vzvodom z neenakimi rameni OAB, sl. 180" po učbeniku A. V. Peryshkin, na premičnem bloku "sl. 183", narišite vzvod z neenakomernimi rameni OAB, kot na "Sliki 180", in začnite dvigovati breme iz položaja 1 v položaj 2. V istem trenutku se blok začne vrteti v nasprotni smeri urinega kazalca okoli svoje osi v točki A in točki B. , konec vzvoda, za katerim pride do dviga, izstopa izven polkroga, vzdolž katerega kabel teče okrog premikajočega se bloka od spodaj. Točka O - oporišče vzvoda, ki bi moralo mirovati, gre navzdol, glej "slika 183" - položaj 2, tj. vzvod z neenakimi rameni OAB se spreminja kot vzvod z enakimi rameni (točki O in B potekata skozi isto poti).

Na podlagi podatkov, pridobljenih v poskusu št. 1 o spremembah položaja ročice OAB na gibljivem bloku pri dvigovanju bremena iz položaja 1 v položaj 2, lahko sklepamo, da je predstavitev gibljivega bloka kot vzvoda z neenakimi kraki. na "sl. 180" pri dvigovanju bremena z vrtenjem bloka okoli svoje osi ustreza vzvod z enakimi kraki, ki ne zagotavlja povečanja moči pri dvigovanju bremena.

Poskus št. 2 bomo začeli tako, da bomo na konce kabla pritrdili dinamometre, na katere bomo obesili premikajočo se kocko z bremenom, ki tehta 102 g, kar ustreza gravitacijski sili 1 N. Enega od koncev kabla bomo pritrdili. kabel na obešanju, z drugim koncem kabla pa bomo dvignili breme na premikajočem se bloku. Pred vzponom so bili odčitki obeh dinamometrov na začetku vzpona po 0,5 N, odčitki dinamometra, pri katerem je prišlo do vzpona, so se spremenili na 0,6 N in ostali takšni na koncu vzpona; odčitki so se vrnili na 0,5 N. Odčitki dinamometra, pritrjenega na fiksno vzmetenje, se med dvigom niso spremenili in so ostali enaki 0,5 N. Analizirajmo rezultate poskusa:

1. Pred dvigom, ko breme 1 N (102 g) visi na premičnem bloku, se teža bremena porazdeli po celotnem kolesu in prenese na jeklenico, ki okoli bloka od spodaj uporablja celoten polkrog kolesa. kolo.
2. Pred dvigom sta odčitka obeh dinamometrov 0,5 N, kar kaže na porazdelitev teže bremena 1 N (102 g) na dva dela kabla (pred in za blokom) oziroma, da natezna sila kabla je 0,5 N in je enak po celotni dolžini kabla (enako na začetku, enako na koncu kabla) - obe trditvi držita.

Primerjajmo analizo eksperimenta št. 2 z različicami učbenikov o doseganju 2-kratnega povečanja moči z uporabo gibljivega bloka. Začnimo z izjavo v učbeniku Gendensteina L.E., da na blok delujejo tri sile: teža tovora P, usmerjena navzdol, in dve enaki natezni sili kabla, usmerjeni navzgor (slika 24.5) .” Bolj natančno bi bilo reči, da je teža tovora na "Sl. 14,5" je bil razdeljen na dva dela kabla, pred in za blokom, saj je natezna sila kabla ena. Ostaja še analiza podpisa pod "Sl. 181" iz učbenika A. V. Peryshkin "Kombinacija gibljivih in fiksnih blokov - škripec." Opis naprave in pridobitev moči pri dvigovanju bremena s škripcem je podan v Osnovnem učbeniku fizike, ur. Lansberg G.S., kjer je rečeno: »Vsak kos vrvi med bloki bo deloval na gibljivo breme s silo T, vsi kosi vrvi pa bodo delovali s silo nT, kjer je n število ločenih delov vrvi, ki povezujeta oba deli bloka." Izkazalo se je, da če na "Sliki 181" uporabimo ojačenje moči z "vrvi, ki povezuje oba dela" škripca iz Osnovnega učbenika fizike G. S. Landsberga, potem je opis ojačenja sile s premikajočim se blokom. v “sl. 179” in v skladu s tem na sliki 180" bi bila napaka.

Po analizi štirih učbenikov fizike lahko ugotovimo, da obstoječi opis doseganja povečanja moči s preprostim blok mehanizmom ne ustreza realno stanje zadeve in zato zahteva nov opis delovanja preprostega blokovnega mehanizma.

Preprost dvižni mehanizem sestavljen iz bloka in kabla (vrvi ali verige).

Bloki tega dvižnega mehanizma so razdeljeni na:

po zasnovi na preproste in kompleksne;

glede na način dvigovanja bremen na premične in mirujoče.

Začnimo se seznanjati z zasnovo blokov preprost blok, ki je kolo, ki se vrti okoli svoje osi, z utorom po obodu za kabel (vrv, verigo) sl. 1 in ga lahko obravnavamo kot enakokraki vzvod, pri katerem so kraki sil enaki polmeru kolo: OA=OB=r. Takšen blok ne zagotavlja povečanja moči, vendar vam omogoča spreminjanje smeri gibanja kabla (vrvi, verige).

Dvojni blok je sestavljen iz dveh blokov različnih radijev, togo pritrjenih skupaj in nameščenih na skupni osi na sliki 2. Polmera blokov r1 in r2 sta različna in pri dvigovanju bremena delujeta kot vzvod z neenakimi rameni, dobiček v sili pa bo enak razmerju dolžin polmerov bloka večjega premera na blok manjšega premera F = Р·r1/r2.

Vrata je sestavljen iz valja (bobna) in nanj pritrjenega ročaja, ki deluje kot blok velikega premera. Dobitek sile, ki jo daje ovratnik, je določen z razmerjem polmera kroga R, ki ga opisuje ročaj, in polmera. valja r, na katerega je navita vrv F = Р r/ R.

Preidimo na način dvigovanja bremena z bloki. Iz opisa zasnove imajo vsi bloki os, okoli katere se vrtijo. Če je os bloka fiksna in se pri dvigovanju bremen ne dvigne ali spusti, potem se tak blok imenuje fiksni blok enojni blok, dvojni blok, vrata.

U premikajoči se blok os se dviga in spušča skupaj z bremenom (slika 10) in je namenjena predvsem odpravi upogiba kabla na mestu obešenja tovora.

Spoznajmo napravo in način dvigovanja bremena; drugi del preprostega dvižnega mehanizma je kabel, vrv ali veriga. Kabel je sestavljen iz jeklenih žic, vrv iz niti ali pramenov, veriga pa je sestavljena iz med seboj povezanih členov.

Metode za obešanje bremena in pridobivanje moči pri dvigovanju bremena s kablom:

Na sl. 4 je breme pritrjeno na enem koncu kabla in če dvignete breme z drugega konca kabla, boste za dvig tega bremena potrebovali silo, ki je nekoliko večja od teže bremena, saj preprost blok povečanje moči ne daje F = P.

Na sliki 5 delavec dviguje breme s kablom, ki gre okoli preprostega bloka od zgoraj, na enem koncu prvega dela kabla je sedež, na katerem delavec sedi, ob drugem delu kabla; delavec se dvigne s silo, ki je 2-krat manjša od njegove teže, ker je bila teža delavca porazdeljena na dva dela kabla, prvi - od sedeža do bloka in drugi - od bloka do delavčevih rok F = P/2.

Na sliki 6 breme dvigujeta dva delavca z dvema kabloma, teža bremena pa bo enakomerno porazdeljena med kabloma, zato bo vsak delavec dvignil breme s silo polovice teže bremena F = P/ 2.

Na sliki 7 delavci dvigujejo breme, ki visi na dveh delih enega kabla in teža bremena bo enakomerno porazdeljeno med dele tega kabla (kot med dvema kabloma) in vsak delavec bo dvignil breme s silo enaka polovici teže bremena F = P/2.

Na sliki 8 je bil konec kabla, s katerim je eden od delavcev dvigoval breme, pritrjen na mirujočem obešanju, teža bremena pa je bila razporejena na dva dela kabla in ko je delavec dvigoval obremenitev z drugim koncem kabla, se je sila, s katero bi delavec dvignil breme, podvojila manjša teža obremenitev F = P/2 in bo dvig bremena 2-krat počasnejši.

Na sliki 9 breme visi na 3 delih enega kabla, katerega en konec je pritrjen in bo dobiček v sili pri dvigovanju bremena enak 3, saj bo teža bremena porazdeljena na tri dele bremena. kabel F = P/3.

Za odpravo upogiba in zmanjšanje sile trenja je na mestu, kjer je tovor obešen, nameščen preprost blok in sila, potrebna za dvig tovora, ni spremenjena, saj preprost blok ne zagotavlja povečanja moči (slika 10). in sl. 11), in sam blok bo poklican premikajoči se blok, saj se os tega bloka dviga in spušča skupaj z obremenitvijo.

Teoretično lahko breme obesimo na neomejeno število delov ene vrvice, v praksi pa so ti omejeni na šest delov in takšen dvižni mehanizem imenujemo verižno dvigalo, ki je sestavljen iz fiksne in premične sponke s preprostimi bloki, ki so izmenično obdani s kablom, en konec pritrjen na fiksno sponko, z drugim koncem kabla pa se dviguje breme. Prirast v trdnosti je odvisen od števila delov kabla med fiksnimi in premičnimi kletkami, praviloma je to 6 delov kabla in dobitek v moči je 6-krat.

Članek preučuje resnične interakcije med bloki in kablom pri dvigovanju tovora. Obstoječa praksa pri ugotavljanju, da "fiksni blok ne poveča moči, premični blok pa poveča moč za 2-krat", je napačno interpretirala interakcijo kabla in bloka v dvižni mehanizem in ni odražal vse raznolikosti blokovskih zasnov, kar je pripeljalo do razvoja enostranskih napačnih predstav o bloku. V primerjavi z obstoječimi količinami gradiva za preučevanje preprostega blokovnega mehanizma se je obseg članka povečal za 2-krat, vendar je to omogočilo jasno in razumljivo razlago procesov, ki se pojavljajo v preprostem dvižnem mehanizmu, ne samo študentom, ampak tudi učiteljem.

Literatura:

1. Pyryshkin, A.V. Fizika, 7. razred: učbenik / A.V. Pyryshkin - 3. izd., dop. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Uporaba pravila ravnotežja vzvoda na bloku, str. 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Fizika. 7. razred. Ob 14. uri 1. del Učbenik za izobraževalne ustanove/ L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; uredil V. A. Orlova, I. I. Roizen, 2. izd. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 str .: ilustr. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Preprosti mehanizmi, str. 188–196.
3. Osnovni učbenik fizike, ki ga je uredil akademik G. S. Landsberg, 1. zvezek. Mehanika. Toplota. Molekularna fizika, 10. izd.: Nauka, § 84. Str. 168–175.
4. Gromov, S. V. Fizika: Učbenik. za 7. razred. Splošna izobrazba ustanove / S. V. Gromov, N. A. Rodina 3. izd. - M .: Izobraževanje, 2001.-158 str.,: ilustr. ISBN-5–09–010349–6. §22. Blok, str.55 -57.

Ključne besede: blok, dvojni blok, fiksni blok, premični blok, jermenični blok..

Opomba: Učbeniki fizike za 7. razred pri preučevanju preprostega blokovnega mehanizma različno razlagajo povečanje sile pri dvigovanju tovora s tem mehanizmom, na primer: v učbeniku A. V. Peryshkin je povečanje sile doseženo s kolesom blok, na katerega delujejo sile vzvoda, v učbeniku Gendenstein L.E. pa dobimo enako ojačenje s pomočjo kabla, na katerega deluje natezna sila kabla. Različni učbeniki, različni predmeti in različne sile - za pridobitev moči pri dvigovanju bremena. Zato je namen tega prispevka iskanje predmetov in sil, s pomočjo katerih se pridobi moč pri dvigovanju bremena s preprostim blok mehanizmom.

4.1. Statični elementi

4.1.7. Nekaj ​​preprostih mehanizmov: bloki

Naprave, namenjene premikanju (dviganju, spuščanju) bremen s pomočjo kolesa in navoja, vrženega skozi njega, na katerega deluje določena sila, se imenujejo bloki. Obstajajo fiksni in premični bloki.

Bloki so zasnovani za premikanje tovora s težo P → s pomočjo sile F →, ki deluje na vrv, vrženo čez kolo.

Za vse vrste blokov(stacionarno in gibljivo) je izpolnjen pogoj ravnotežja:

d 1 F = d 2 P,

kjer je d 1 krak sile F →, ki deluje na vrv; d 2 - krak sile P → (teža tovora, ki se premika s tem blokom).

IN fiksni blok(slika 4.8) sta kraka sil F → in P → enaka in enaka polmeru bloka:

d 1 = d 2 = R,

zato sta modula sile med seboj enaka:

F = P.

riž. 4.8

Z uporabo mirujočega bloka lahko premaknemo telo s težo P → z uporabo sile F → , katere velikost sovpada s težo bremena.

V gibljivem bloku (sl. 4.9) sta kraka sil F → in P → različna:

d 1 = 2R in d 2 = R,

kjer je d 1 krak sile F →, ki deluje na vrv; d 2 - krak sile P → (teža tovora, ki se premika s tem blokom),

zato moduli sil upoštevajo enakost:

riž. 4.9

S pomočjo premičnega bloka lahko telo s težo P → premaknemo s silo F →, katere vrednost je polovica teže bremena.

Bloki vam omogočajo, da premaknete telo na določeno razdaljo:

• stacionarni blok ne daje povečanja moči; spremeni le smer uporabljene sile;
• premični blok daje 2-kratno povečanje moči.

Vendar tako premični kot fiksni bloki ne dajejo dobitkov delo: kolikokrat zmagamo na moči, kolikokrat izgubimo na razdalji (" Zlato pravilo»mehanika).

Primer 22. Sistem je sestavljen iz dveh breztežnih blokov: enega premičnega in enega mirujočega. Masa 0,40 kg je obešena na os gibljivega bloka in se dotika tal. Določena sila deluje na prosti konec vrvi, vržene čez nepremični blok, kot je prikazano na sliki. Pod vplivom te sile se breme dvigne iz mirovanja na višino 4,0 m v 2,0 s. Poiščite velikost sile, ki deluje na vrv.

2 T → ′ + P → = m a → ,

2 T ′ − m g = m a ,

a = 2 F − m g m .

Pot, ki jo prevozi breme, sovpada z njegovo višino nad talno površino in je povezana s časom njegovega gibanja t s formulo

ali ob upoštevanju izraza za modul pospeška

h = a t 2 2 = (2 F − m g) t 2 2 m .

Od tukaj izrazimo zahtevano silo:

F = m (h t 2 + g 2)

in izračunajte njegovo vrednost:

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

Primer 23. Sistem je sestavljen iz dveh breztežnih blokov: enega premičnega in enega mirujočega. Določeno breme je obešeno na osi fiksnega bloka, kot je prikazano na sliki. Pod delovanjem stalne sile, ki deluje na prosti konec vrvi, se breme začne premikati s konstantnim pospeškom in se premakne navzgor za razdaljo 3,0 m v 2,0 s. Med premikanjem bremena uporabljena sila razvije povprečno moč 12 W. Poiščite maso tovora.

rešitev Sile, ki delujejo na premične in mirujoče bloke, so prikazane na sliki.

Dve sili T → delujeta na mirujoči blok s strani vrvi (na obeh straneh bloka); Pod vplivom teh sil ni premikanja bloka naprej. Vsaka od navedenih sil je enaka sili F →, ki deluje na konec vrvi:

Na gibljivi blok delujejo tri sile: dve natezni sili vrvi T → ′ (na obeh straneh bloka) in teža bremena P → = m g → ; pod vplivom teh sil se blok (skupaj z bremenom, obešenim nanj) pospešeno premika navzgor.

Zapišimo Newtonov drugi zakon za gibljivo kocko v obliki:

2 T → ′ + P → = m a → ,

ali v projekciji na koordinatna os, usmerjen navpično navzgor,

2 T ′ − m g = m a ,

kjer je T ′ modul natezne sile vrvi; m je masa bremena (masa gibljivega bloka z bremenom); g - modul za pospeševanje prostega pada; a je modul pospeška bloka (enak pospešek ima breme, zato bomo v nadaljevanju govorili o pospešku bremena).

Modul natezne sile vrvi T ′ je enak modulu sile T:

zato je modul pospeška bremena določen z izrazom

a = 2 F − m g m .

Po drugi strani pa je pospešek tovora določen s formulo za prevoženo razdaljo:

kjer je t čas gibanja tovora.

Enakopravnost

2 F − m g m = 2 S t 2

nam omogoča, da dobimo izraz za modul uporabljene sile:

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

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

v = pri

in povprečna hitrost je

〈v〉 = S t = a t 2 .

Magnituda srednja moč, ki ga razvije uporabljena sila, se določi s formulo

〈N〉 = F 〈v〉,

ali ob upoštevanju izrazov za modul sile in povprečno hitrost:

〈N〉 = m a (2 S + g t 2) 4 t .

Od tu izrazimo zahtevano maso:

m = 4 t 〈 N 〉 a (2 S + g t 2) .

V dobljeno formulo nadomestimo izraz za pospešek (a = 2S /t 2):

m = 2 t 3 〈 N 〉 S (2 S + g t 2)

in naredimo izračun:

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

Poročilo o raziskovalni nalogi

"Študij sistema blokov, ki dajejo 2-, 3-, 4-kratno povečanje moči"

Učenci 7. razreda.

Srednja šolašt. 76, Yaroslavl

Delovna tema: Preučevanje sistema blokov, ki dajejo moč 2, 3, 4-krat.

Cilj dela: Z uporabo blokovnih sistemov povečajte moč za 2, 3, 4 krat.

Oprema: premične in fiksne kocke, stojala, noge s spojkami, uteži, vrv.

Delovni plan:

Preučite teoretično gradivo na temo "Enostavni mehanizmi. Bloki";

Zberite in opišite instalacije - sisteme blokov, ki dajejo 2-, 3-, 4-kratno povečanje trdnosti.

Analiza rezultatov eksperimenta;

Zaključek

"Malo o blokih"

IN sodobna tehnologija dvižni mehanizmi so zelo razširjeni in nepogrešljivi komponente ki jim lahko rečemo preprosti mehanizmi. Med njimi so najstarejši izumi človeštva – kocke. Starogrški znanstvenik Arhimed je človeku olajšal delo tako, da je s svojim izumom pridobil na moči in ga naučil spreminjati smer sile.

Blok je kolo z utorom po obodu za vrv ali verigo, katerega os je togo pritrjena na steno oz. stropni žarek. Dvižne naprave Običajno se ne uporablja en, ampak več blokov. Sistem blokov in kablov, namenjen povečanju nosilnosti, se imenuje verižno dvigalo.

Pri pouku fizike preučujemo premične in mirujoče bloke. Z uporabo fiksnega bloka lahko spremenite smer sile. In premični blok - njegovo zmanjšanje daje 2-kratno povečanje moči.Fiksni blokArhimed ga je obravnaval kot enakokrak vzvod. Moment sile, ki deluje na eno stran mirujočega bloka, je enak momentu sile, ki deluje na drugi strani bloka. Enake so tudi sile, ki ustvarjajo te trenutke. In Arhimed je premični blok vzel za vzvod z neenakimi kraki. Glede na središče vrtenja delujejo momenti sil, ki morajo biti v ravnotežju enaki.

Risbe blokov:

2. Montažne instalacije - sistemi blokov, ki dajejo 2, 3 in 4-krat povečanje moči.

Pri svojem delu uporabljamo breme,katerih teža je 4 N (slika 3).

riž. 3

Z uporabo premičnih in fiksnih blokov se je sestavila naša ekipa naslednje nastavitve:

Sistem blokov, ki daje 2x povečanje moči (sl. 4 in sl. 5).

Ta sistem škripcev uporablja premični in fiksni škripec. Ta kombinacija podvoji moč. Zato je treba na točko A delovati s silo, ki je enaka polovici teže bremena.

Slika 4

Slika 5

Fotografija (slika 5) to prikazuje to namestitev daje 2-kratno povečanje sile, dinamometer kaže silo približno 2 N. Iz tovora prihajata dve vrvi. Teže blokov ne upoštevamo.

Sistem blokov, ki daje 3-kratno povečanje moči . Sl.6 in Sl.7

Ta sistem škripcev uporablja dva premična in fiksna škripca. Ta kombinacija daje trikratno povečanje moči. Načelo delovanja naše instalacije z večkratnostjo 3 (dobitek moči 3-krat) izgleda tako, kot je prikazano na sliki. Konec vrvi je pritrjen na ploščad, nato pa se vrv vrže čez nepremični blok. Še enkrat - skozi premikajoči se blok, ki drži ploščad s tovorom. Nato potegnemo vrv skozi drug fiksni blok. Ta vrsta mehanizma daje moč 3-krat, to je nenavadna možnost. Uporabljamo preprosto pravilo: kolikor vrvi prihaja iz tovora, toliko pridobimo na moči. Pri dolžini vrvi izgubimo točno tolikokrat, kolikor pridobimo na moči.

Slika 6

Slika 7

Slika 8

Fotografija (slika 8) kaže, da dinamometer kaže silo približno 1,5 N. Napaka je določena s težo premikajočega se bloka in ploščadi. Iz tovora prihajajo tri vrvi.

Sistem blokov, ki omogoča 4-kratno povečanje moči .

Ta sistem škripcev uporablja dva premična in dva fiksna škripca. Ta kombinacija daje štirikratno povečanje moči. (sl. 9 in sl. 10).

riž. 9

Sl.10

Fotografija (slika 10) kaže, da ta namestitev povzroči 4-kratno povečanje sile; dinamometer kaže silo, ki je približno enaka 1 N. Iz tovora prihajajo štiri vrvi.

Zaključek:

Sistem premičnih in fiksnih škripcev, sestavljen iz vrvi in ​​škripcev, vam omogoča, da pridobite učinkovito moč in hkrati izgubite na dolžini. Uporabljamo preprosto pravilo – zlato pravilo mehanike: kolikor vrvi prihaja iz obremenitve, toliko pridobimo na moči. Pri dolžini vrvi izgubimo točno tolikokrat, kolikor pridobimo na moči. Zahvaljujoč temu zlatemu pravilu mehanike lahko dvigujete velika bremena brez večjega napora.

Vedeti to pravilo možno je izdelati sisteme blokov – verižnih dvigal, ki omogočajo pridobitev na moči v n-to količino enkrat. Zato se bloki in sistemi blokov pogosto uporabljajo na različnih področjih našega življenja. pgibljivi in ​​fiksni bloki se pogosto uporabljajo v avtomobilskih menjalnih mehanizmih. Poleg tega gradbeniki uporabljajo bloke za dvigovanje velikih in majhnih bremen (na primer, pri popravilu zunanjih fasad stavb gradbeniki pogosto delajo v zibelki, ki jo je mogoče premikati med tlemi. Po končanem delu na tleh lahko delavci hitro premaknite zibelko v nadstropje z uporabo in samo lastne moči). Bloki so postali tako razširjeni zaradi enostavnosti njihove montaže in enostavnosti dela z njimi.

Zaenkrat bomo predpostavili, da lahko zanemarimo maso bloka in kabla ter trenje v bloku. V tem primeru lahko štejemo, da je natezna sila kabla enaka v vseh njegovih delih. Poleg tega bomo predpostavili, da je kabel neraztegljiv in je njegova masa zanemarljiva.

Fiksni blok

Nepremični blok se uporablja za spreminjanje smeri sile. Na sl. 24.1 in prikazuje, kako uporabiti stacionarni blok za spremembo smeri sile v nasprotno. Lahko pa z njegovo pomočjo poljubno spremenite smer sile.

Nariši diagram uporabe mirujočega bloka, s katerim lahko zasukaš smer sile za 90°.

Ali stacionarni blok zagotavlja povečanje moči? Poglejmo si to z uporabo primera, prikazanega na sl. 24.1, a. Kabel je napet s silo, ki jo ribič izvaja na prosti konec kabla. Natezna sila kabla ostane konstantna vzdolž kabla, zato s strani kabla na breme (ribe) deluje sila enake velikosti. Zato stacionarni blok ne zagotavlja povečanja moči.

Pri uporabi stacionarnega bloka se breme dvigne za toliko, kolikor se spusti konec vrvi, na katerega ribič deluje. To pomeni, da z uporabo stacionarnega bloka na poti ne zmagamo in ne izgubimo.

Premični blok

Dajmo izkušnje

Pri dvigovanju bremena z uporabo lahkega premičnega bloka opazimo, da moramo, če je trenje majhno, za dvig bremena uporabiti silo, ki je približno 2-krat manjša od teže bremena (slika 24.3). Tako premični blok daje 2-kratno povečanje moči.

riž. 24.3. Pri uporabi premikajočega bloka 2-krat pridobimo na moči, vendar na poti izgubimo enako število krat

Vendar pa morate za dvojno povečanje moči plačati z enako izgubo na poti: če želite dvigniti tovor na primer za 1 m, morate dvigniti konec kabla, vrženega čez blok, za 2 m.

Dejstvo, da premikajoči se blok dvojno poveča moč, je mogoče dokazati brez uporabe izkušenj (glejte spodnji razdelek »Zakaj premikajoči se blok dvojno poveča moč?«).

Najpogosteje se za pridobivanje moči uporabljajo preprosti mehanizmi. To je uporaba manjše sile za premikanje večje teže v primerjavi z njo. Hkrati pa pridobitve moči niso dosežene »zastonj«. Cena za to je izguba razdalje, to pomeni, da morate narediti večji premik kot brez uporabe preprostega mehanizma. Ko pa so sile omejene, je "trgovanje" z razdaljo za moč koristno.

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

Fiksni blok ne poveča moči, preprosto spremeni smer uporabe. Predstavljajte si, da morate dvigniti vrv težka obremenitev gor. Moral ga boš potegniti gor. Če pa uporabljate stacionarni blok, boste morali potegniti navzdol, medtem ko se tovor dvigne. V tem primeru vam bo lažje, saj bo potrebna moč sestavljena iz mišične moči in vaše teže. Brez uporabe stacionarnega bloka bi bilo treba uporabiti enako silo, vendar bi jo dosegli izključno z mišično močjo.

Fiksni blok je kolo z utorom za vrv. Kolo je fiksno, lahko se vrti okoli svoje osi, ne more pa se premikati. Konci vrvi (kabla) visijo navzdol, na enega je pripet breme, na drugega pa deluje sila. Če povlečete kabel navzdol, se obremenitev dvigne.

Ker ni povečanja moči, ni izgube razdalje. Za kolikor se tovor dvigne, se mora vrv spustiti na isto razdaljo.

Uporaba premikajoči se blok dvakrat poveča moč (v idealnem primeru). To pomeni, da če je teža bremena F, je treba za dvigovanje uporabiti silo F/2. Premični blok je sestavljen iz istega kolesa z utorom za kabel. Vendar je en konec kabla tu pritrjen, kolo pa je premično. Kolo se premika z bremenom.

Teža tovora je sila navzdol. Uravnotežen je z dvema navzgor usmerjenima silama. Eno ustvari nosilec, na katerega je pritrjen kabel, drugo pa vlečenje kabla. Natezna sila kabla je na obeh straneh enaka, kar pomeni, da je teža bremena enakomerno porazdeljena med njima. Zato je vsaka sila 2-krat manjša od teže bremena.

V resničnih situacijah je povečanje moči manj kot 2-krat, saj se dvižna sila delno "zapravi" na težo vrvi in ​​bloka, pa tudi na trenje.

Medtem ko premikajoči se blok daje skoraj dvojno povečanje moči, povzroči dvojno izgubo razdalje. Za dvig tovora na določeno višino h se morajo vrvi na vsaki strani bloka zmanjšati za to višino, to je skupno 2h.

Običajno se uporabljajo kombinacije fiksnih in premičnih blokov – škripcev. Omogočajo vam, da pridobite moč in smer. Več gibljivih blokov kot je v verižnem dvigalu, večja je pridobitev na moči.