Paglalarawan ng Bibliographic:   Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Isang modernong pagtingin sa simpleng mekanismo ng "block" na pinag-aralan sa mga aklat-aralin sa pisika para sa grade 7 // Young Scientist. - 2016. - Hindi. - S. 106-113. 07.07.2019).

  Mga aklat-aralin sa pisika para sa grade 7 kapag pinag-aaralan ang isang simpleng mekanismo ng bloke na naiiba ang kahulugan sa pakinabang sa puwersa kapag nag-angat ng kargamento gamit ang mekanismong ito, halimbawa: sa aklat-aralin na Pyoryshkina A. B. panalo sa nakamit ang lakas gamit ang gulong ng bloke, kung saan kumikilos ang mga pwersa ng pingga, at sa Gendenstein aklat-aralin L E. Ang parehong pakinabang ay nakuha sa gamit ang isang cable, kung saan kumikilos ang lakas ng pag-igting ng cable. Iba't ibang mga aklat-aralin, iba't ibang mga paksa at magkakaibang pwersa - upang makatanggap ng isang panalo sa puwersa kapag nag-aangat ng load. Samakatuwid, ang layunin ng artikulong ito ay upang maghanap ng mga bagay at pwersahang kasama sa pamamagitan ng kung saan ang pakinabang sa puwersa kapag itinaas ang pagkarga gamit ang isang simpleng mekanismo ng bloke.

Mga keyword:

Una, pamilyarin natin ang ating mga sarili at ihambing kung paano nakukuha ang lakas sa pamamagitan ng pag-aangat ng isang load na may isang simpleng mekanismo ng block sa mga tekstong pisika para sa grade 7, para dito ilalagay natin ang mga extract mula sa mga aklat-aralin na may parehong mga konsepto para sa kalinawan sa talahanayan.

Upang buod ang familiarization at paghahambing ng mga teksto at mga numero sa mga aklat-aralin:

Ang katibayan ng pagkakaroon ng lakas sa aklat-aralin A. Poryshkina ay isinasagawa sa block wheel at ang kumikilos na puwersa ay ang lakas ng pingga; kapag nag-aangat ng isang load, ang nakapirming bloke ay hindi nagbibigay ng lakas, at ang gumagalaw na bloke ay nagbibigay ng lakas sa loob ng 2 beses. Walang banggitin ang cable kung saan ang pag-load ay nakabitin sa nakapirming yunit at ang palipat-lipat na yunit na may pagkarga.

Sa kabilang banda, sa aklat ng L.E. Gendenshtein, ang katibayan ng pagkakaroon ng lakas ay isinasagawa sa isang cable, kung saan ang isang load o isang palipat-lipat na yunit na may hang hang at ang kumikilos ay ang lakas ng tensyon ng cable; kapag nag-aangat ng isang pag-load, ang isang nakapirming bloke ay maaaring magbigay ng 2-tiklop na pakinabang, ngunit walang nabanggit na isang pingga sa gulong ng block.

Ang paghahanap para sa panitikan na may isang paglalarawan ng pagkakaroon ng kapangyarihan sa block at cable na humantong sa "Elementary Textbook of Physics" na na-edit ng Akademiko na si G. S. Landsberg, sa §84. Ang mga simpleng makina sa mga pahina 168-175 ay binibigyan ng mga paglalarawan: "isang simpleng bloke, double block, gate, pulley block at kaugalian block." Sa katunayan, sa disenyo nito, "ang dobleng bloke ay nagbibigay ng lakas sa pag-angat ng pagkarga, dahil sa pagkakaiba ng haba ng radii ng mga bloke", kung saan ang pag-load ay nakataas, at "chain hoist ay nagbibigay ng lakas sa pag-angat ng pag-load, dahil sa lubid , sa ilang mga bahagi kung saan nag-hang ang isang load. " Sa gayon, posible na malaman kung bakit ibinibigay ang pakinabang sa lakas, kapag naitaas ang pagkarga, hiwalay ang block at cable (lubid), ngunit hindi posible na malaman kung paano nakikipag-ugnay ang bloke at cable sa bawat isa at ilipat ang bigat ng karga sa bawat isa, dahil ang pag-load ay maaaring suspindihin sa isang cable , at ang cable ay itinapon sa block o ang pag-load ay maaaring mag-hang sa block, at ang block ay nakabitin sa cable. Ito ay nakaisip na ang lakas ng pag-igting ng cable ay pare-pareho at kumikilos kasama ang buong haba ng cable, samakatuwid, ang paglipat ng bigat ng load ng cable sa block ay magiging sa bawat punto ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng cable at block, pati na rin ang paglilipat ng bigat ng pag-load na sinuspinde sa block sa cable. Upang linawin ang pakikipag-ugnay ng yunit gamit ang cable, magsasagawa kami ng mga eksperimento sa pagkakaroon ng kapangyarihan sa mobile unit, kapag itinaas ang pagkarga, gamit ang kagamitan ng cabinet ng pisika ng paaralan: dynamometer, mga bloke ng laboratoryo at isang hanay ng mga naglo-load sa 1N (102 g). Sinimulan namin ang mga eksperimento sa unit ng mobile, dahil mayroon kaming tatlong magkakaibang mga bersyon ng pagkakaroon ng kapangyarihan sa lakas ng yunit na ito. Ang unang bersyon ay "Fig. 180. Ang isang mobile unit bilang isang pingga na may pantay na balikat "- A. aklat ng A. Poryshkina, pangalawa" Fig. 24.5 ... dalawang magkatulad na puwersa ng pag-igting ng cable F "- ayon sa aklat-aralin ni L. Hendenstein at sa wakas ang pangatlong" Fig. 145. Polyspast " . Ang pag-aangat ng isang pag-load na may isang palipat-lipat na hawla ng isang chain hoist sa ilang mga bahagi ng isang lubid - ayon sa aklat-aralin ni G. Landsberg G.

Karanasan Hindi. 1. "Fig. 183"

Upang magsagawa ng eksperimento No. 1, makakuha ng lakas sa movable block na may "pingga na may hindi pantay na sandata ng OAB fig. 180" ayon sa aklat na A. Peryshkina, sa mobile block na "Fig. 183" posisyon 1, gumuhit ng isang pingga na may hindi pantay na balikat ng OAV, bilang sa "Fig. 180", at simulang itinaas ang pag-load mula sa posisyon 1 hanggang posisyon 2. Sa sandaling iyon, ang yunit ay nagsisimula na paikutin, counterclockwise, sa paligid ng axis nito sa punto A, at ituro B - ang dulo ng pingga na lampas kung saan pupunta ang pag-angat lampas sa kalahating bilog, kasama kung saan ang cable mula sa ibaba ay baluktot sa paligid ng palipat-lipat na bloke. Punto O - ang punto ng suporta ng pingga, na dapat na maayos, bumaba, tingnan ang "Fig. 183" - posisyon 2, iyon ay, ang pingga na may hindi pantay na balikat Ang mga pagbabago ng OAB tulad ng isang pingga na may pantay na balikat (ang parehong mga landas ay pumasa sa mga puntos ng O at B).

Batay sa data na nakuha sa eksperimento No. 1 sa mga pagbabago sa posisyon ng OAB pingga sa movable block kapag ang pag-aangat ng mga kalakal mula sa posisyon 1 hanggang posisyon 2, maaari nating tapusin na ang representasyon ng movable block bilang isang pingga na may hindi pantay na balikat sa "Fig. 180", kapag nag-angat load, sa pag-ikot ng bloke sa paligid ng axis nito, ay tumutugma sa isang pingga na may pantay na balikat, na hindi nagbibigay ng lakas sa pag-angat ng pag-load.

Sinimulan namin ang eksperimento No. 2 sa pamamagitan ng pag-fasten ng dinamometer sa mga dulo ng cable, papunta sa kung saan kami ay mag-hang ng isang palipat-lipat na yunit na may bigat na 102 g, na tumutugma sa isang gravity ng 1 N. Ang isa sa mga dulo ng cable ay naayos sa suspensyon, at itataas namin ang pag-load sa mobile unit sa kabilang dulo ng cable. Bago ang pag-angat, ang mga pagbabasa ng parehong dinamometro sa 0.5 N, sa simula ng pag-angat ng mga pagbabasa ng dinamometro, kung saan naganap ang pag-angat, nagbago sa 0.6 N, at nanatiling gayon sa panahon ng pag-aangat, sa pagtatapos ng pag-angat ng mga pagbabasa ay bumalik sa 0.5 N. Ang pagbabasa ng dinametro ay naayos para sa isang nakapirming suspensyon ay hindi nagbago sa pag-akyat at nanatiling pantay sa 0.5 N. Suriin natin ang mga resulta ng eksperimento:

1. Bago ang pag-angat, kapag ang isang pag-load ng 1 N (102 g) ay nakabitin sa isang palipat-lipat na bloke, ang bigat ng pag-load ay ipinamamahagi sa buong gulong at inilipat sa cable, na pumapalibot sa bloke mula sa ibaba, kasama ang buong kalahating bilog ng gulong.
2. Bago iangat ang pagbabasa ng parehong dinamometer sa 0.5 N, na nagpapahiwatig ng pamamahagi ng bigat ng pag-load ng 1 N (102 g) sa dalawang bahagi ng cable (bago at pagkatapos ng bloke) o na ang lakas ng pag-igting ng cable ay 0.5 N, at pareho kasama ang buong haba ng cable (na sa simula, pareho sa dulo ng cable) - ang parehong mga pahayag na ito ay totoo.

Ihambing natin ang pagsusuri ng karanasan No. 2 sa mga bersyon ng mga aklat-aralin sa pagkakaroon ng lakas sa 2 beses na may isang gumagalaw na bloke. Magsimula tayo sa pahayag sa aklat-aralin ng Gendenstein L.E. "... na ang tatlong puwersa ay inilalapat sa bloke: ang bigat ng pagkarga P na pababa at dalawang magkatulad na mga puwersa ng pag-igting ng cable na nakadirekta paitaas (Fig. 24.5)." Ang pahayag na ang bigat ng kargamento sa "Fig. 14.5 "ay ipinamahagi sa dalawang bahagi ng cable, bago at pagkatapos ng bloke, dahil ang lakas ng pag-igting ng cable ay isa. Ito ay nananatiling pag-aralan ang lagda para sa "Fig. 181" mula sa aklat-aralin ng A. V. Poryshkin "Kombinasyon ng mga palipat-lipat at naayos na mga bloke - pulley block". Ang isang paglalarawan ng aparato at pagkakaroon ng kapangyarihan, kapag nag-angat ng pagkarga, na may isang kadena ng hoist ay ibinibigay sa Elementary Physics Textbook, ed. G. Lansberg, kung saan sinasabing: "Ang bawat piraso ng lubid sa pagitan ng mga bloke ay kumikilos sa isang gumagalaw na pag-load na may puwersa T, at lahat ng mga piraso ng lubid ay kikilos na may puwersa nT, kung saan n ang bilang ng magkahiwalay na mga seksyon ng lubid na nagkokonekta sa magkabilang bahagi ng bloke." Ito ay lumilitaw na kung ilalapat natin ang pakinabang sa "fig. 181" na may "lubid na nagkokonekta sa parehong mga bahagi" ng chain block mula sa Elemento ng Pang-elementarya na G.S. Landsberg, pagkatapos ay ang paglalarawan ng pagkakaroon ng lakas sa paglipat ng bloke sa "fig. 179 at, ayon sa pagkakasunod, fig. 180 ”ay isang pagkakamali.

Matapos suriin ang apat na aklat ng pisika, maaari nating tapusin na ang umiiral na paglalarawan ng pagkakaroon ng kapangyarihan sa pamamagitan ng isang simpleng mekanismo ng bloke ay hindi tumutugma sa totoong sitwasyon at sa gayon ay nangangailangan ng isang bagong paglalarawan ng pagpapatakbo ng isang simpleng mekanismo ng pag-block.

Simpleng pag-aangat ng gear   ay binubuo ng isang bloke at isang lubid (lubid o kadena).

Ang mga bloke ng mekanismo ng pag-angat na ito ay nahahati sa:

sa pamamagitan ng simple at kumplikadong disenyo;

sa pamamagitan ng paraan ng pag-angat ng pagkarga sa paglipat at nakatigil.

Ang pamilyar sa disenyo ng mga bloke ay magsisimula sa simpleng bloke, na kung saan ay isang gulong na umiikot sa paligid ng axis nito, na may isang uka sa paligid ng circumference para sa isang cable (lubid, chain) Fig. 1 at maaari itong isaalang-alang bilang isang pantay na braso, kung saan ang mga balikat ng puwersa ay katumbas ng radius ng gulong: ОА \u003d ОВ \u003d r. Ang ganitong yunit ay hindi nagbibigay ng isang pakinabang sa lakas, ngunit pinapayagan kang baguhin ang direksyon ng paggalaw ng cable (lubid, chain).

Double block   ay binubuo ng dalawang mga bloke ng iba't ibang radii, mahigpit na ginawang mabilis at naka-mount sa karaniwang axis ng Fig. 2. Ang radii ng mga bloke r1 at r2 ay magkakaiba at kapag ang pag-aangat ng pagkilos na tulad ng isang pingga na may hindi pantay na balikat, at ang pagkakaroon ng lakas ay magiging pantay sa ratio ng haba ng radii ng bloke ng mas malaking diameter sa bloke ng mas maliit na diameter F \u003d P · r1 / r2.

Gateway ay binubuo ng isang silindro (drum) at isang hawakan na nakakabit dito, na kumikilos bilang isang bloke na may malaking diameter.Ang pakinabang na ibinigay ng kwelyo ay tinutukoy ng ratio ng radius ng bilog R na inilarawan ng hawakan sa radius ng silindro r kung saan ang lubid ay sugat F \u003d P · r / R.

Lumipat tayo sa pamamaraan ng pag-aangat ng mga naglo-load sa mga bloke. Mula sa paglalarawan ng disenyo, ang lahat ng mga bloke ay may isang axis sa paligid kung saan sila ay umiikot. Kung ang axis ng bloke ay naayos at kapag ang pag-aangat ng mga kalakal ay hindi tumaas at mahuhulog, kung gayon tinawag ang gayong bloke naayos na blokesimpleng block, dobleng bloke, gate.

Sa umiikot na blokeang axis ay tumataas at bumagsak kasama ang pag-load ng Fig. 10 at inilaan itong pangunahin upang maalis ang kink ng cable sa lugar ng suspensyon ng pagkarga.

Kilalanin natin ang aparato at ang paraan ng pag-angat ng ikalawang bahagi ng isang simpleng mekanismo ng pag-aangat - isang cable, lubid o chain. Ang cable ay baluktot mula sa mga wire ng bakal, ang lubid ay baluktot mula sa mga thread o strands, at ang chain ay binubuo ng mga link na magkakaugnay.

Mga paraan ng pagsuspinde ng mga kargamento at makakuha ng kapangyarihan, kapag nag-aangat ng mga kargamento, na may isang cable:

Sa fig. 4, ang pag-load ay naayos sa isang dulo ng cable at kung iangat mo ang pag-load sa kabilang dulo ng cable, kung gayon ang pag-aangat ng load na ito ay mangangailangan ng isang puwersa na bahagyang mas malaki kaysa sa bigat ng kargamento, dahil ang isang simpleng yunit ng lakas na pinipilit ay hindi nagbibigay F \u003d P.

Sa Fig. 5, itinaas ng manggagawa ang kanyang sarili sa pamamagitan ng cable, na nakayuko sa paligid ng isang simpleng bloke, ang upuan kung saan nakaupo ang trabahador ay naayos sa isang dulo ng unang bahagi ng cable, at ang manggagawa ay itinaas ang sarili para sa ikalawang bahagi ng cable na may puwersa ng 2 beses na mas mababa kaysa sa kanyang timbang, dahil ang bigat ng manggagawa ay ipinamamahagi sa dalawang bahagi ng cable, ang una mula sa upuan hanggang sa block, at ang pangalawa mula sa bloke hanggang sa mga kamay ng manggagawa F \u003d P / 2.

Sa Fig 6, dalawang manggagawa ang nag-angat ng pag-load ng dalawang cable at ang bigat ng pag-load ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa pagitan ng mga kable at sa gayon ang bawat manggagawa ay aangat ang pagkarga na may kalahati ng bigat ng load F \u003d P / 2.

Sa Fig. 7, ang mga manggagawa ay nag-angat ng isang load na nakabitin sa dalawang bahagi ng isang cable at ang bigat ng pag-load ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa pagitan ng mga bahagi ng cable na ito (tulad ng sa pagitan ng dalawang cable) at ang bawat manggagawa ay aangat ang pag-load na may puwersa na katumbas sa kalahati ng bigat ng load F \u003d P / 2.

Sa Fig. 8, ang dulo ng cable, na kung saan ang isa sa mga manggagawa ay nag-angat ng pagkarga, ay naayos sa isang nakapirming suspensyon, at ang bigat ng pag-load ay ipinamahagi sa dalawang bahagi ng cable at kapag ang manggagawa ay nagtaas ng load, ang pangalawang dulo ng cable ay nadoble, ang puwersa kung saan itataas ng manggagawa ang pagkarga mas kaunting timbang F \u003d P / 2 at ang pag-load ay magiging 2 beses na mas mabagal.

Sa Fig. 9, ang pag-load ay nakabitin sa 3 bahagi ng isang cable, ang isang dulo nito ay naayos at ang pagkakaroon ng lakas, kapag itinaas ang pagkarga, ay magiging 3, dahil ang bigat ng pagkarga ay ibinahagi sa tatlong bahagi ng cable F \u003d P / 3.

Upang maalis ang kink at bawasan ang frictional na puwersa, ang isang simpleng bloke ay naka-install sa lugar ng pagsuspinde ng pag-load at ang puwersa na kinakailangan upang maiangat ang pagkarga ay hindi nagbago, dahil ang simpleng bloke ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa lakas ng Fig. 10 at Fig. 11, at ang bloke mismo ay tatawagin. gumagalaw na bloke, dahil ang axis ng bloke na ito ay tumataas at nahulog kasama ang pagkarga.

Sa teoryang, ang pag-load ay maaaring suspindihin sa isang walang limitasyong bilang ng mga bahagi ng isang cable, ngunit ang mga ito ay praktikal na limitado sa anim na bahagi, at ang tulad ng isang mekanismo ng pag-aangat ay tinatawag block ng pulley, na binubuo ng isang nakapirming at palipat-lipat na may hawak na simpleng mga bloke, na kahaliling baluktot sa pamamagitan ng isang cable, na naayos sa isang dulo sa isang nakapirming may-hawak, at ang pag-load ay nakataas sa ikalawang dulo ng cable. Ang pakinabang sa lakas ay nakasalalay sa bilang ng mga bahagi ng cable sa pagitan ng mga nakapirming at palipat-lipat na mga clip, bilang isang panuntunan ito ay 6 na bahagi ng cable at ang pagkakaroon ng kapangyarihan ay 6 beses.

Tinatalakay ng artikulo ang mga pakikipag-ugnayan sa totoong buhay sa pagitan ng mga bloke at cable kapag nag-angat ng pagkarga. Ang kasalukuyang kasanayan sa pagtukoy na "ang isang nakapirming bloke ay hindi nagbibigay ng lakas, at ang isang gumagalaw na bloke ay nagbibigay ng isang pakinabang sa pamamagitan ng 2 beses" nang mali ay binibigyang kahulugan ang pakikipag-ugnayan ng cable at ang bloke sa mekanismo ng pag-aangat at hindi sumasalamin sa buong iba't ibang mga disenyo ng block, na humantong sa pagbuo ng isang panig na maling mga ideya tungkol sa harangan Kumpara sa umiiral na dami ng materyal para sa pag-aaral ng simpleng mekanismo ng bloke, ang dami ng artikulo ay nadagdagan ng 2 beses, ngunit ito ay posible upang malinaw at matalinong ipaliwanag ang mga proseso na nagaganap sa simpleng mekanismo ng pag-aangat ng pag-load hindi lamang para sa mga mag-aaral, kundi pati na rin para sa mga guro.

Mga Sanggunian:

1. Poryshkin, A.V. Physics, ika-7 klase .: aklat-aralin / A.V. Poryshkin.- ika-3 ed., Karagdagan - M .: Drofa, 2014, - 224 s., Sakit ng karamdaman. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Paglalapat ng panuntunan ng balanse ng pagkilos sa isang bloke, pp. 181-18.
2. Gendenstein, L.E. Physics. Ika-7 na baitang. Sa 2 oras, Bahagi 1. Teksto para sa mga institusyong pang-edukasyon / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; sa ilalim ng pag-edit ng V.A. Orlova, I. I. Roisen, 2nd ed., Rev. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 p .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Mga simpleng mekanismo, pp. 188–196.
3. Elemento ng aklat-aralin ng pisika, na na-edit ng akademikong G. S. Landsberg Dami 1. Mekanika. Mainit. Molekular na pisika, ika-10 ed., Moscow: Nauka, 1985. § 84. Mga Simple Machines, pp 168–175.
4. Gromov, S.V. Physics: Akdang Aklat. para sa 7 cl. pangkalahatang edukasyon. mga institusyon / S.V. Gromov, N.A. Rodina.— 3rd ed. - M .: Edukasyon, 2001.-158 s,: may sakit. ISBN-5–09–010349-6. § 22. I-block, p. 55 -57.

Mga keyword: block, dobleng bloke, nakapirming bloke, gumagalaw na bloke, pulley block..

Annotasyon:   Ang mga aklat-aralin sa pisika para sa grade 7, kapag pinag-aaralan ang isang simpleng mekanismo ng bloke, binibigyang kahulugan ang pakinabang sa kakaiba kapag nag-aangat ng isang load gamit ang mekanismong ito, halimbawa: sa aklat-aralin ng A.V. Peryshkin, ang pagkakaroon ng lakas ay nakamit sa tulong ng block wheel, kung saan kumikilos ang mga pingga. at sa aklat-aralin ng Gendenshtein L. E. ang parehong pakinabang ay nakuha sa tulong ng isang cable, kung saan kumikilos ang lakas ng pag-igting ng cable. Iba't ibang mga aklat-aralin, iba't ibang mga paksa at iba't ibang puwersa - upang makakuha ng isang pakinabang sa pag-angat ng isang load. Samakatuwid, ang layunin ng artikulong ito ay upang maghanap ng mga bagay at pwersa, sa tulong ng kung saan makakuha ng lakas ay nakuha kapag ang pag-aangat ng isang pag-load na may isang simpleng mekanismo ng bloke.

4.1. Mga Elemento sa Static

4.1.7. Ang ilang mga simpleng mekanismo: mga bloke

Ang mga aparato na idinisenyo upang ilipat (itaas, ibaba) ang kargamento gamit ang gulong at thread na itinapon sa ibabaw nito, na kung saan ang ilang puwersa ay inilapat, ay tinatawag na mga bloke. Makikilala sa pagitan ng mga nakapirming at paglipat ng mga bloke.

Ang mga bloke ay idinisenyo upang ilipat ang mga kargamento na may timbang na P → c gamit ang puwersa F → na inilapat sa lubid na itinapon sa gulong.

Para sa anumang uri ng mga bloke   (walang galaw at mobile) ang kondisyon ng balanse

d 1 F \u003d d 2 P,

kung saan d 1 ang balikat ng puwersa F → na inilapat sa lubid; d 2 - ang balikat ng puwersa P → (ang bigat ng pag-load ay inilipat sa tulong ng yunit na ito).

Sa naayos na bloke   (Larawan. 4.8) ang mga balikat ng pwersa F → at P → ay pareho at pantay sa radius ng bloke:

d 1 \u003d d 2 \u003d R,

samakatuwid, ang moduli ng mga puwersa ay pantay sa bawat isa:

F \u003d P.

Fig. 4.8

Gamit ang isang nakapirming bloke, ang isang katawan na may timbang na P → ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng pag-apply ng isang puwersa F →, ang halaga ng kung saan ay coincides sa halaga ng bigat ng load.

Sa maililipat na bloke (Fig. 4.9), ang mga balikat ng pwersa F → at P → ay magkakaiba:

d 1 \u003d 2R at d 2 \u003d R,

kung saan d 1 ang balikat ng puwersa F → na inilapat sa lubid; d 2 - ang balikat ng puwersa P → (ang bigat ng pag-load ay inilipat sa tulong ng yunit na ito),

samakatuwid, ang moduli ng mga puwersa ay sumusunod sa pagkakapantay-pantay:

Fig. 4.9

Gamit ang isang palipat-lipat na yunit, ang isang katawan ng timbang P → ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng pag-apply ng isang puwersa F →, ang halaga ng kung saan ay kalahati ng laki ng bigat ng pag-load.

Pinapayagan ka ng mga bloke na ilipat ang katawan ng isang tiyak na distansya:

• ang isang nakapirming bloke ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa lakas; binabago lamang nito ang direksyon ng inilalapat na puwersa;
• ang mobile unit ay nagbibigay ng kalamangan ng 2 beses.

Gayunpaman, ang parehong mga palipat-lipat at naayos na mga bloke huwag magbigay ng pakinabang gumana: kung gaano karaming beses na nanalo tayo sa lakas, napakaraming beses na nawalan tayo ng distansya (ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika).

Halimbawa 22. Ang isang sistema ay binubuo ng dalawang walang timbang na mga bloke: ang isang mailipat at ang isang hindi gumagalaw. Ang isang kargamento na tumitimbang ng 0.40 kg ay sinuspinde mula sa axis ng paglipat ng bloke at hawakan ang sahig. Ang isang tiyak na puwersa ay inilalapat sa libreng pagtatapos ng lubid na itinapon sa nakapirming bloke, tulad ng ipinapakita sa pigura. Sa ilalim ng impluwensya ng puwersa na ito, ang pag-load ay tumataas mula sa isang estado ng pahinga hanggang sa taas na 4.0 m sa 2.0 s. Hanapin ang modulus ng puwersa na inilapat sa lubid.

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

2 T ′ - m g \u003d m a,

a \u003d 2 F - m g m.

Ang landas na sakop ng pagkarga ay nag-tutugma sa taas nito sa itaas ng sahig at may kaugnayan sa oras ng paggalaw nito sa pamamagitan ng pormula

o isinasaalang-alang ang expression para sa module ng pagpabilis

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

Ipinapahayag namin ang nais na lakas mula dito:

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

at kalkulahin ang halaga nito:

F \u003d 0.40 (4.0 (2.0) 2 + 10 2) \u003d 2.4 N.

Halimbawa 23. Ang isang sistema ay binubuo ng dalawang walang timbang na mga bloke: ang isang mailipat at ang isang hindi gumagalaw. Ang ilang pag-load ay nasuspinde mula sa axis ng nakapirming yunit tulad ng ipinapakita sa figure. Sa ilalim ng pagkilos ng isang pare-pareho na puwersa na inilalapat sa libreng pagtatapos ng lubid, ang pag-load ay nagsisimula upang ilipat nang may patuloy na pagbilis at gumagalaw paitaas sa layo na 3.0 m sa 2.0 s. Sa panahon ng paggalaw ng pag-load, ang inilalapat na puwersa ay bubuo ng isang average na lakas ng 12 watts. Hanapin ang masa ng kargamento.

Solusyon. Ang mga puwersa na kumikilos sa palipat-lipat at naayos na mga bloke ay ipinapakita sa pigura.

Dalawang puwersa T → kumilos sa nakapirming bloke mula sa gilid ng lubid (sa magkabilang panig ng bloke); sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang ito, ang kilusang translational ng bloke ay wala. Ang bawat isa sa mga puwersa na ito ay katumbas ng puwersa F → na inilapat sa dulo ng lubid:

Tatlong puwersa ang kumikilos sa movable block: dalawang puwersa ng pag-igting ng lubid T → → (sa magkabilang panig ng bloke) at ang bigat ng pag-load P → \u003d m g →; Sa ilalim ng pagkilos ng ipinahiwatig na mga puwersa, ang bloke (kasama ang pag-load na suspendido mula dito) ay gumagalaw nang pabilis.

Sinusulat namin ang pangalawang batas ng Newton para sa paglipat ng bloke sa form:

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

o sa projection sa isang coordinate axis na nakadirekta patayo paitaas,

2 T ′ - m g \u003d m a,

kung saan ang T ′ ay ang module ng lakas ng pag-igting ng lubid; m ay ang masa ng pag-load (masa ng mobile unit na may pag-load); g ay ang libreng pagbilis ng pagbilis ng pagbagsak; isang - yunit ng pagpapabilis ng yunit (ang pag-load ay may parehong pagbilis, kaya't pag-uusapan natin ang pagbilis ng pag-load).

Ang modulus ng pag-igting ng lubid T ′ ay katumbas ng modulus ng puwersa T:

samakatuwid, ang module ng pagpabilis ng pagkarga ay tinutukoy ng expression

a \u003d 2 F - m g m.

Sa kabilang banda, ang pagbilis ng pag-load ay natutukoy ng pormula para sa distansya na naglakbay:

kung saan ang oras ng paggalaw ng kargamento.

Pagkakapantay-pantay

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

nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang expression para sa module ng inilalapat na puwersa:

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

Ang pag-load ay gumagalaw nang pantay na pinabilis, kaya ang modulus ng bilis nito ay tinutukoy ng expression

v \u003d sa

at ang average na bilis ay

〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.

Ang halaga ng average na kapangyarihan na binuo ng inilalapat na puwersa ay natutukoy ng pormula

〈N〉 \u003d F 〈v〉,

o isinasaalang-alang ang mga expression para sa modulus ng lakas at average na bilis:

〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t.

Mula rito ipinahayag namin ang nais na masa:

m \u003d 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).

Pinapalitan namin ang expression para sa pagpabilis sa nakuha na formula (a \u003d 2S / t 2):

m \u003d 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)

at makalkula:

m \u003d 2 ⋅ (2.0) 3 ⋅ 12 3.0 (2 ⋅ 3.0 + 10 ⋅ (2.0) 2) ≈ 1.4 kg.

Ulat sa pagtatalaga ng pananaliksik

"Ang pag-aaral ng isang sistema ng mga bloke na nagbibigay ng lakas sa 2, 3, 4 beses"

mga mag-aaral sa grade 7.

Sekondaryang paaralan Hindi. 76, Yaroslavl

Tema ng trabaho: Ang pag-aaral ng isang sistema ng mga bloke na nagbibigay ng pakinabang sa 2, 3, 4 beses.

Layunin ng trabaho: Gamit ang mga sistema ng bloke, makakuha ng isang makakuha ng lakas ng 2, 3, 4 beses.

Kagamitan   palipat-lipat at naayos na mga bloke, tripods, klats binti, timbang, lubid.

Plano ng trabaho:

Upang pag-aralan ang teoretikal na materyal sa paksang "Mga simpleng mekanismo. Mga Bloke ";

Kolektahin at magbigay ng isang paglalarawan ng mga pag-install - mga sistema ng bloke na nagbibigay ng lakas sa 2, 3, 4 beses.

Pagtatasa ng mga resulta ng eksperimento;

Konklusyon

"Medyo tungkol sa mga bloke"

Sa modernong teknolohiya, ang mga mekanismo ng pag-aangat ay malawakang ginagamit, ang kailangang-kailangan na mga bahagi kung saan maaaring tawaging simpleng mekanismo. Kabilang sa mga ito, ang pinakalumang mga imbensyon ng sangkatauhan ay mga bloke. Ang sinaunang siyentipikong Greek na si Archimedes ay nag-eased sa gawain ng tao, na nagbibigay sa kanya ng isang pakinabang sa paggamit ng kanyang pag-imbento, at tinuruan siyang baguhin ang direksyon ng puwersa.

Ang isang bloke ay isang gulong na may isang uka sa paligid ng isang bilog para sa isang lubid o kadena na ang axis ay mahigpit na nakakabit sa isang pader ng kisame o kisame. Karaniwang ginagamit ang mga aparato ng hoisting hindi isa, ngunit maraming mga bloke. Ang sistema ng mga bloke at cable na idinisenyo upang madagdagan ang kapasidad ng pagdadala ay tinatawag na chain hoist.

Sa mga aralin sa pisika, pag-aralan natin ang isang palipat-lipat at isang hindi gumagalaw na bloke. Gamit ang nakapirming bloke, maaari mong baguhin ang direksyon ng puwersa. Ang isang gumagalaw na bloke - ang pagbawas ay nagbibigay ng makakuha ng lakas sa loob ng 2 beses.Nakatakdang block Itinuring ito ni Archimedes bilang pantay na braso. Ang sandali ng puwersa na kumikilos sa isang panig ng nakapirming bloke ay katumbas ng sandali ng puwersa na inilapat sa kabilang panig ng bloke. Ang mga puwersa na lumilikha ng mga sandaling ito ay pareho. At kinuha ng mobile block na si Archimedes para sa isang hindi pantay na pingga. May kaugnayan sa gitna ng pag-ikot, may mga sandali ng mga puwersa na dapat na pantay sa balanse.

I-block ang mga guhit:

2. Assembly ng mga pag-install - mga sistema ng mga bloke na nagbibigay ng pakinabang sa 2, 3 at 4 na beses.

Gumagamit kami ng mga kargamento sa trabaho,na ang bigat ay 4 N   (Larawan 3).

Fig. 3

Gamit ang palipat-lipat at naayos na mga bloke, tipunin ng aming koponan ang mga sumusunod na yunit:

2-tiklop na sistema ng bloke   (Fig. 4 at Fig. 5).

Ang sistemang bloke na ito ay gumagamit ng maililipat at naayos na mga bloke. Ang ganitong kumbinasyon ay nagbibigay ng isang makakuha ng lakas ng dalawang beses. Samakatuwid, ang isang puwersa na katumbas ng kalahati ng bigat ng pag-load ay dapat mailapat sa point A.

Fig. 4

Fig.5

Sa larawan (Fig. 5) makikita na ang setting na ito ay nagbibigay ng 2-fold na pakinabang sa lakas, ang dynamometer ay nagpapakita ng isang puwersa na humigit-kumulang na 2 N. Ang dalawang lubid ay nagmula sa pagkarga. Ang bigat ng mga bloke ay hindi isinasaalang-alang.

3-tiklop na sistema ng bloke . Larawan 6 at Fig 7

Sa sistema ng block na ito, ginagamit ang dalawang palipat-lipat at naayos na mga bloke. Ang ganitong kumbinasyon ay nagbibigay ng isang tatlong-tiklop na pakinabang sa lakas. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng aming pag-install na may isang pagdami ng 3 (isang pakinabang sa 3 beses) ay katulad ng ipinakita sa figure. Ang dulo ng lubid ay nakadikit sa platform, pagkatapos ay ang lubid ay itinapon sa isang nakapirming bloke. Muli, sa pamamagitan ng movable block na humahawak sa platform na may pagkarga. Pagkatapos ay hinila namin ang lubid sa isa pang nakapirming bloke. Ang ganitong uri ng mekanismo ay nagbibigay ng isang pakinabang sa loob ng 3 beses, ito ay isang kakaibang pagpipilian. Gumagamit kami ng isang simpleng panuntunan: kung gaano karaming mga lubid ang nagmula sa pagkarga, ganoon ang aming pakinabang sa lakas. Sa haba ng lubid nawawala namin nang eksakto nang maraming beses kung gaano karaming beses ang pagkakaroon ng lakas.

Fig.6

Larawan 7

Larawan 8

Sa larawan (Larawan 8), makikita na ang dinamomiter ay nagpapakita ng isang puwersa ng humigit-kumulang na 1.5 N. Ang error ay nagbibigay ng bigat ng gumagalaw na yunit at platform. Mula sa kargamento ay may tatlong lubid.

4-fold block system .

Ang sistemang bloke na ito ay gumagamit ng dalawang inilipat at dalawang nakapirming mga bloke. Ang ganitong kumbinasyon ay nagbibigay ng isang apat na-tiklop na pakinabang sa lakas. (Fig. 9 at Fig. 10).

Fig. 9

Larawan 10

Sa larawan (Fig. 10) makikita na ang setting na ito ay nagbibigay ng 4-fold na pakinabang sa lakas, ang dynamometer ay nagpapakita ng isang puwersa ng humigit-kumulang na 1 N. Apat na mga lubid ang nagmula sa pagkarga.

Konklusyon:

Ang sistema ng palipat-lipat at naayos na mga bloke, na binubuo ng mga lubid at bloke, ay nagbibigay-daan sa iyo upang manalo sa mabisang lakas na may pagkawala ng haba. Gumagamit kami ng isang simpleng panuntunan - ang gintong panuntunan ng mga mekanika: kung gaano karaming mga lubid ang nagmula sa pagkarga, ito ang aming pakinabang sa lakas. Sa haba ng lubid nawawala namin nang eksakto nang maraming beses kung gaano karaming beses ang pagkakaroon ng lakas. Salamat sa gintong panuntunang ito ng mga mekanika, posible na iangat ang maraming malalaking masa nang hindi nagsisikap.

Alam ang panuntunang ito, maaari kang lumikha ng mga sistema ng bloke - polyspast, na nagbibigay-daan sa iyo upang manalo sa kapangyarihan sa ika-ilang bilang ng beses. Samakatuwid, ang mga bloke at block system ay malawakang ginagamit sa iba't ibang mga lugar sa ating buhay. Ppalipat-lipat at naayos na mga bloke ay malawakang ginagamit sa mga gears ng mga sasakyan. Bilang karagdagan, ang mga bloke ay ginagamit ng mga nagtatayo upang maiangat ang malaki at maliit na mga naglo-load (Halimbawa, kapag nag-aayos ng mga panlabas na facades ng mga gusali, ang mga tagagawa ay madalas na gumana sa isang duyan na maaaring lumipat sa pagitan ng mga sahig. Kapag natapos ang trabaho sa sahig, ang mga manggagawa ay maaaring mabilis na ilipat ang duyan sa isang mas mataas na palapag gamit ang habang ang kanilang sariling lakas). Ang mga bloke ay laganap dahil sa pagiging simple ng kanilang pagpupulong at ang kaginhawaan sa pagtatrabaho sa kanila.

Sa ngayon, ipinapalagay namin na ang masa ng bloke at ang cable, pati na rin ang alitan sa bloke, ay maaaring mapabayaan. Sa kasong ito, ang puwersa ng tensyon ng cable ay maaaring ituring na pareho sa lahat ng mga bahagi nito. Bilang karagdagan, isasaalang-alang namin ang cable na hindi masusulit, at ang masa ay hindi mapapabayaan.

Nakatakdang block

Ang nakapirming bloke ay ginagamit upang baguhin ang direksyon ng puwersa. Sa fig. 24.1, isang nagpapakita kung paano gamitin ang nakapirming bloke upang baligtarin ang direksyon ng puwersa. Gayunpaman, sa tulong nito, maaari mong baguhin ang direksyon ng puwersa na gusto mo.

Gumuhit ng isang diagram ng paggamit ng isang nakapirming bloke, kung saan maaari mong paikutin ang direksyon ng puwersa sa pamamagitan ng 90 °.

Ang isang nakapirming bloke ba ay nakakakuha ng lakas sa lakas? Isaalang-alang ito gamit ang halimbawa na ipinakita sa fig. 24.1 a. Ang cable ay hinila ng puwersa na isinagawa ng mangingisda sa libreng dulo ng cable. Ang lakas ng pag-igting ng cable ay nananatiling pare-pareho kasama ang cable, kaya mula sa gilid ng cable ang pag-load (isda) ay apektado ng parehong lakas ng modulo. Samakatuwid, ang isang nakapirming bloke ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa lakas.

Kapag gumagamit ng isang nakapirming yunit, ang pag-load ay tumataas hangga't ang pagbagsak ng cable ay bumagsak, kung saan inilalapat ang mangingisda. Nangangahulugan ito na ang paggamit ng isang nakapirming bloke, hindi tayo nanalo o nawala sa daan.

Movable unit

Ilagay ang karanasan

Kapag nag-aangat ng isang pag-load sa tulong ng isang light move block, tandaan namin na kung ang alitan ay mababa, pagkatapos ay upang maiangat ang pagkarga ay kinakailangan na mag-aplay ng isang puwersa na humigit-kumulang 2 beses na mas mababa kaysa sa bigat ng pag-load (Fig. 24.3). Kaya, ang yunit na nalilipat ay nagbibigay ng lakas sa loob ng 2 beses.

Fig. 24.3. Kapag gumagamit ng mobile unit, nanalo kami ng 2 beses sa lakas, ngunit nawala ang parehong bilang ng mga beses sa paraan

Gayunpaman, para sa isang dobleng pakinabang sa lakas kailangan mong magbayad ng parehong pagkawala sa paraan: upang maiangat ang pagkarga, halimbawa, sa pamamagitan ng 1 m, kailangan mong itaas ang dulo ng cable na itinapon sa block ng 2 m.

Ang katotohanan na ang gumagalaw na bloke ay nagbibigay ng dobleng pakinabang sa lakas ay maaaring mapatunayan nang hindi gumagamit ng karanasan (tingnan sa ibaba ang seksyon na "Bakit ang paglipat ng bloke ay nagbibigay ng dobleng pakinabang sa lakas?").

Kadalasan, ang mga simpleng mekanismo ay ginagamit upang makakuha ng lakas. Iyon ay, na may mas kaunting puwersa na lumipat ng mas maraming timbang kung ihahambing dito. Bukod dito, ang pakinabang sa lakas ay hindi nakakamit "nang libre". Ang payback para sa mga ito ay ang pagkawala sa distansya, iyon ay, kailangan mong gumawa ng higit na paggalaw kaysa nang hindi gumagamit ng isang simpleng mekanismo. Gayunpaman, kapag ang mga puwersa ay limitado, ang "palitan" ng distansya para sa puwersa ay kapaki-pakinabang.

Ang palipat-lipat at naayos na mga bloke ay ilan sa mga uri ng mga simpleng mekanismo. Bilang karagdagan, ang mga ito ay isang nabagong lever, na kung saan ay din isang simpleng mekanismo.

Nakatakdang block   ay hindi nagbibigay ng isang pakinabang sa lakas, binabago lamang nito ang direksyon ng application nito. Isipin na kailangan mong mag-angat ng isang mabibigat na pagkarga sa lubid. Kailangan mong bunutin ito. Ngunit kung gumagamit ka ng isang nakapirming bloke, kakailanganin mong i-pull down, habang ang pag-load ay babangon. Sa kasong ito, magiging mas madali para sa iyo, dahil ang kinakailangang lakas ay binubuo ng lakas ng kalamnan at ang iyong timbang. Kung walang paggamit ng isang nakapirming bloke, kinakailangan na mag-aplay ng parehong puwersa, ngunit makakamit lamang ito dahil sa lakas ng kalamnan.

Ang nakapirming bloke ay isang gulong na may isang uka para sa lubid. Ang gulong ay naayos, maaari itong paikutin sa paligid ng axis nito, ngunit hindi maaaring ilipat. Ang mga dulo ng lubid (cable) ay nakabitin, ang isang pag-load ay nakakabit sa isa, at ang puwersa ay inilalapat sa isa pa. Kung hilahin mo ang cable, tumaas ang pagkarga.

Dahil walang pakinabang sa lakas, walang pagkawala sa malayo. Ang distansya ay tumataas ang pag-load, ang lubid ay dapat ibaba sa parehong distansya.

Gumamit umiikot na bloke nagbibigay ng lakas sa dalawang beses (perpekto). Nangangahulugan ito na kung ang bigat ng pag-load ay F, pagkatapos ay iangat ito, dapat mong ilapat ang puwersa F / 2. Ang mobile unit ay binubuo ng parehong gulong na may isang cable uka. Gayunpaman, ang isang dulo ng cable ay naayos dito, at ang gulong ay maaaring ilipat. Ang gulong ay gumagalaw gamit ang pagkarga.

Ang bigat ng pagkarga ay ang pababang lakas. Ito ay balanse sa pamamagitan ng dalawang puwersa na itinuro paitaas. Ang isa ay nilikha ng suporta kung saan nakakabit ang cable, at ang iba pang paghila ng cable. Ang lakas ng pag-igting ng cable ay pareho sa magkabilang panig, na nangangahulugang ang bigat ng pagkarga ay pantay na ipinamamahagi sa pagitan nila. Samakatuwid, ang bawat isa sa mga puwersa ay 2 beses na mas mababa kaysa sa bigat ng kargada.

Sa totoong mga sitwasyon, ang pakinabang sa lakas ay mas mababa sa 2 beses, dahil ang lakas ng pag-angat ay bahagyang "ginugol" sa bigat ng lubid at bloke, pati na rin ang alitan.

Ang mobile unit, na nagbibigay halos doble na makakuha ng lakas, ay nagbibigay ng dobleng pagkawala sa layo. Upang maiangat ang pagkarga sa isang tiyak na taas h, kinakailangan na ang mga lubid sa bawat panig ng pagbawas ng bloke sa taas na ito, iyon ay, sa kabuuan 2h ay nakuha.

Karaniwan gumamit ng mga kumbinasyon ng mga nakapirming at paglipat ng mga bloke - tackle. Pinapayagan ka nitong makakuha ng lakas at direksyon. Ang higit pang paglipat ng mga bloke sa chain hoist, mas malaki ang pakinabang sa lakas.