Bloklar yükleri kaldırmak için kullanılır. Blok, bir tutucuya monte edilmiş, oluklu bir tekerlektir. Blok oluğundan bir halat, kablo veya zincir geçirilir. hareketsiz ekseni sabit olan ve yükleri kaldırırken yükselip düşmeyen böyle bir blok diyorlar (Şekil 1, a, b).

Olumsuz hareketli blok Uygulanan kuvvetlerin kollarının tekerleğin yarıçapına eşit olduğu eşit kollu bir kaldıraç olarak düşünülebilir. Sonuç olarak, momentler kuralından hareketsiz bir bloğun herhangi bir kuvvet kazancı sağlamadığı sonucu çıkar. Kuvvetin yönünü değiştirmenizi sağlar.

Şekil 2, a, b'de gösterilmektedir hareketli blok(Bloğun ekseni yük ile birlikte yükselir ve düşer). Böyle bir blok anlık O ekseni etrafında döner. Bunun için moment kuralı şu şekilde olacaktır:

Böylece hareketli blok iki kat güç kazancı sağlar.

Genellikle pratikte sabit bir blok ile hareketli bir bloktan oluşan bir kombinasyon kullanılır (Şekil 3). Sabit blok yalnızca kolaylık sağlamak amacıyla kullanılır. Kuvvetin yönünü değiştirerek örneğin yerde dururken bir yükün kaldırılmasına olanak sağlar.

Cihaz Açıklaması

Bir blok, kendi ekseni etrafında serbestçe dönebilen, bir halat veya zincir için çevresi etrafında bir oluk bulunan bir tekerlek olan basit bir mekanizmadır. Ancak atılan ip ağaç dalı aynı zamanda bir dereceye kadar bir bloktur.

Bloklara neden ihtiyaç duyulur?

Makaralar, tasarımlarına göre uygulanan kuvvetin yönünü değiştirmenize olanak sağlayabilir (örneğin, bir ağaç dalına atılan bir ipin üzerinde asılı duran belirli bir yükü kaldırmak için, halatın diğer ucunu aşağı çekmeniz gerekir). .. veya yana). Aynı zamanda bu blok güç kazancı da sağlamayacaktır. Bu tür bloklara denir hareketsiz bloğun dönme ekseni sağlam bir şekilde sabitlendiğinden (tabii ki dal kırılmazsa). Bu tür bloklar kolaylık sağlamak için kullanılır. Örneğin bir yükü yüksek bir yüksekliğe kaldırırken, bir bloğun üzerine atılan bir yük ile ipi çekmek çok daha kolaydır. aşağı , üstte durup bir iple yükü kendinize doğru çekmek yerine vücut ağırlığınızı üzerine verin.

Ayrıca uygulanan kuvvetin yönünü değiştirmenize olanak tanıyan, aynı zamanda güç kazancı sağlayan bloklar da bulunmaktadır. Bu bloğa denir mobil ve hareketli bloğun tam tersi şekilde çalışır.

Güç kazanmak için ipin bir ucunu sıkıca sabitlemeniz gerekir (örneğin, onu bir dala bağlayın). Daha sonra, yükün asıldığı halatın üzerine oluklu bir tekerlek takılır (bu, yüklü tekerleğin halatımız boyunca serbestçe hareket edebileceği şekilde yapılmalıdır).Şimdi ipin serbest ucunu yukarı çektiğimizde yükün bulunduğu bloğun da yükselmeye başladığını göreceğiz.

Yükü bu şekilde kaldırmak için göstermemiz gereken efor, yükün blokla birlikte ağırlığından yaklaşık 2 kat daha az olacaktır. Pişman olmak bu tip Blok, geniş bir aralıkta kuvvet yönünün değiştirilmesine izin vermez, bu nedenle sıklıkla sabit (sert bir şekilde sabitlenmiş) blokla birlikte kullanılır.

Deneyimin açıklaması

İlk olarak video, sabit bir bloğun çalışma prensibini gösteriyor: eşit kütleli yükler, blok dengedeyken, katı bir şekilde sabit bir bloktan asılıyor. Ancak fazladan bir ağırlık astığınız anda avantaj hemen artmaya başlar.

Daha sonra, hareketli ve sabit bloklardan oluşan bir sistem kullanarak, her iki tarafa asılan ağırlıkların optimal sayısını seçerek bir denge durumuna ulaşmaya çalışıyoruz. Sonuç olarak, hareketli bloktan asılan ağırlıkların sayısı, ipliğin serbest ucundan asılan ağırlıkların iki katı olduğunda blok dengelenmiş olur.

Böylece şu sonuca varabiliriz hareketli blok güçte iki kat kazanç sağlar.

Bu ilginç

Arabaların aktarma mekanizmalarında hareketli ve sabit blokların yaygın olarak kullanıldığını biliyor muydunuz? Ek olarak, bloklar inşaatçılar tarafından büyük ve küçük yükleri (veya kendilerini) kaldırmak için kullanılır. Örneğin, binaların dış cephelerini onarırken inşaatçılar genellikle katlar arasında hareket edebilen bir beşikte çalışırlar. işçiler beşiği yalnızca kullanarak hızlı bir şekilde bir kat daha yükseğe taşıyabilirler. kendi gücü). Bloklar hem montajının kolay olması hem de çalışılmasının kolay olması nedeniyle bu kadar yaygınlaşmıştır.

Şimdilik blok ve kablonun kütlesinin yanı sıra bloktaki sürtünmenin de ihmal edilebileceğini varsayacağız. Bu durumda kablonun çekme kuvvetinin tüm kısımlarında aynı olduğunu düşünebiliriz. Ayrıca kablonun uzayamaz olduğunu ve kütlesinin ihmal edilebilir olduğunu varsayacağız.

Sabit blok

Bir kuvvetin yönünü değiştirmek için sabit bir blok kullanılır. Şek. Şekil 24.1, kuvvetin yönünü tersine değiştirmek için sabit bir bloğun nasıl kullanılacağını gösterir. Ancak onun yardımıyla kuvvetin yönünü dilediğiniz gibi değiştirebilirsiniz.

Bir kuvvetin yönünü 90° döndürmek için kullanılabilecek sabit bir bloğun kullanımına ilişkin bir diyagram çizin.

Sabit bir blok güç kazancı sağlar mı? Şekil 2'de gösterilen örneği kullanarak buna bakalım. 24.1, a. Kablo, balıkçının kablonun serbest ucuna uyguladığı kuvvetle gerilir. Kablonun gerilme kuvveti kablo boyunca sabit kalır, bu nedenle kablonun yanından yüke (balık) aynı büyüklükte bir kuvvet etki eder. Bu nedenle sabit bir blok mukavemet kazancı sağlamaz.

Sabit bir blok kullanıldığında, balıkçının kuvvet uyguladığı kablo ucunun alçaltılmasıyla yük aynı miktarda artar. Bu, sabit bir blok kullanarak yol boyunca ne kazanacağımız ne de kaybedeceğimiz anlamına gelir.

Hareketli blok

Tecrübe koyalım

Hafif hareketli bir blok kullanarak bir yükü kaldırırken, sürtünme düşükse yükü kaldırmak için yaklaşık 2 kat daha fazla kuvvet uygulamamız gerektiğini fark edeceğiz. daha az ağırlık kargo (Şekil 24.3). Böylece hareketli blok 2 kat mukavemet kazancı sağlar.

Pirinç. 24.3. Hareketli bir blok kullanırken 2 kat güç kazanırız, ancak yolda aynı sayıda kaybederiz

Bununla birlikte, güçte iki kat artış için, yol boyunca aynı kaybı ödemeniz gerekir: yükü örneğin 1 m kaldırmak için, bloğun üzerinden atılan kablonun ucunu 2 m kaldırmanız gerekir.

Hareketli bir bloğun mukavemette iki kat kazanç sağladığı gerçeği, deneyime başvurmadan kanıtlanabilir (aşağıdaki “Hareket eden bir blok neden iki kat mukavemet kazancı sağlar?” bölümüne bakın).

Engellemek içinden bir halat, kablo veya zincirin geçtiği bir yiv bulunan, tekerlek şeklinde bir cihazdır. İki ana blok türü vardır: hareketli ve sabit. Sabit bir blok için eksen sabittir ve yükleri kaldırırken yükselmez veya alçalmaz (Şek. 54), hareketli bir blok için ise eksen yük ile birlikte hareket eder (Şek. 55).

Sabit bir blok güçte bir kazanç sağlamaz. Bir kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır. Yani örneğin böyle bir bloğun üzerine atılan bir ipe aşağı doğru bir kuvvet uygulayarak yükü yukarı doğru çıkmaya zorlarız (bkz. Şekil 54). Hareketli bir blokta durum farklıdır. Bu blok, küçük bir kuvvetin 2 kat daha büyük bir kuvveti dengelemesine olanak tanır. Bunu kanıtlamak için Şekil 56'ya bakalım. F kuvvetini uygulayarak bloğu O noktasından geçen bir eksen etrafında döndürmeye çalışıyoruz. Bu kuvvetin momenti Fl çarpımına eşittir; burada l, F kuvvetinin koludur ve OB bloğunun çapına eşittir. Aynı zamanda P ağırlığına sahip bloğa bağlanan bir yük, P kuvvetinin kolunun OA bloğunun yarıçapına eşit olduğu noktaya eşit bir moment yaratır. Moment kuralına göre (21.2)

Q.E.D.

Formül (22.2)'den P/F = 2 sonucu çıkar. Bu şu anlama gelir: hareketli blok kullanılarak elde edilen güç kazancı 2'ye eşittir. Şekil 57'de gösterilen deney bu sonucu doğrulamaktadır.

Pratikte, genellikle hareketli bir blok ile sabit bir bloktan oluşan bir kombinasyon kullanılır (Şekil 58). Bu, eş zamanlı olarak iki kat güç kazancıyla kuvvet darbesinin yönünü değiştirmenize olanak tanır.

Güçte daha fazla kazanç elde etmek için, adı verilen bir kaldırma mekanizması zincirli vinç. Yunanca "kasnak" kelimesi iki kökten oluşur: "poli" - çok ve "spao" - çekme, dolayısıyla genel olarak "çok çekme" olduğu ortaya çıkar.

Makara, biri üç sabit bloktan, diğeri üç hareketli bloktan oluşan iki klipsin birleşimidir (Şekil 59). Hareketli blokların her biri çekiş kuvvetini iki katına çıkardığından, genel olarak makara altı kat güç kazancı sağlar.

1. Hangi iki blok türünü biliyorsunuz? 2. Hareketli blok ile sabit blok arasındaki fark nedir? 3. Sabit blok hangi amaçla kullanılır? 4. Hareketli blok ne için kullanılır? 5. Zincirli vinç nedir? Güç açısından nasıl bir kazanç sağlıyor?

Bloklar basit mekanizmalar olarak sınıflandırılır. Gücü dönüştürmeye yarayan bu cihazlar grubu, bloklara ek olarak bir kaldıraç ve bir eğik düzlem içerir.

TANIM

Engellemek - sağlam Sabit bir eksen etrafında dönme özelliğine sahip.

Bloklar, içinden bir ipin (gövde, halat, zincir) geçtiği bir oluğa sahip diskler (tekerlekler, alçak silindirler vb.) şeklinde yapılır.

Sabit eksenli bir bloğa sabit denir (Şekil 1). Yük kaldırırken hareket etmez. Sabit bir blok, kolları eşit olan bir kaldıraç olarak düşünülebilir.

Bir bloğun denge koşulu, ona uygulanan kuvvetlerin momentlerinin denge koşuludur:

Şekil 1'deki blok, ipliklerin gerilim kuvvetleri eşitse dengede olacaktır:

çünkü bu kuvvetlerin omuzları aynı (OA=OB). Sabit bir blok kuvvet kazancı sağlamaz ancak kuvvetin yönünü değiştirmenize olanak tanır. Yukarıdan gelen bir ipi çekmek genellikle aşağıdan gelen bir ipi çekmekten daha uygundur.

Sabit bir blok üzerine atılan halatın bir ucuna bağlanan yükün kütlesi m'ye eşitse, bu yükü kaldırmak için halatın diğer ucuna aşağıdakine eşit bir F kuvveti uygulanmalıdır:

bloktaki sürtünme kuvvetini hesaba katmamak kaydıyla. Bloktaki sürtünmeyi hesaba katmak gerekiyorsa direnç katsayısını (k) girin, ardından:

Pürüzsüz, sabit bir destek bloğun yerini alabilir. Böyle bir desteğin üzerine, destek boyunca kayan bir halat (halat) atılır, ancak aynı zamanda sürtünme kuvveti de artar.

Sabit bir blok iş açısından herhangi bir kazanç sağlamaz. Kuvvetlerin uygulandığı noktaların kat ettiği yollar aynıdır, kuvvete eşittir, dolayısıyla işe eşittir.

Sabit blokları kullanarak güç kazanmak için, örneğin çift blok gibi bir blok kombinasyonu kullanılır. Blokların ne zaman olması gerektiği farklı çaplar. Birbirlerine hareketsiz olarak bağlanırlar ve tek eksen üzerine monte edilirler. Her bloğa, kaymadan bloğun etrafına veya dışına sarılabilmesi için bir ip bağlanır. Bu durumda kuvvetlerin omuzları eşit olmayacaktır. Çift makara, kolları farklı uzunluklarda olan bir kaldıraç gibi davranır. Şekil 2, çift bloğun diyagramını göstermektedir.

Şekil 2'deki kaldıracın denge koşulu aşağıdaki formül olacaktır:

Çift blok kuvveti dönüştürebilir. Büyük yarıçaplı bir bloğun etrafına sarılan bir ipe daha küçük bir kuvvet uygulandığında, daha küçük yarıçaplı bir bloğun etrafına sarılan ipin yan tarafına etki eden bir kuvvet elde edilir.

Hareketli blok, ekseni yük ile birlikte hareket eden bir bloktur. Şek. Şekil 2'de hareketli blok, farklı boyutlarda kolları olan bir kaldıraç olarak düşünülebilir. Bu durumda O noktası kaldıracın dayanak noktasıdır. OA - kuvvet kolu; OB - kuvvet kolu. Şekil 2'ye bakalım. 3. Kuvvetin kolu kuvvetin kolunun iki katı kadar büyüktür, bu nedenle denge için F kuvvetinin büyüklüğünün P kuvvetinin büyüklüğünün yarısı olması gerekir:

Hareketli bir bloğun yardımıyla güçte iki kat kazanç elde ettiğimiz sonucuna varabiliriz. Sürtünme kuvvetini hesaba katmadan hareketli bloğun denge durumunu şu şekilde yazıyoruz:

Bloktaki sürtünme kuvvetini hesaba katmaya çalışırsak blok direnç katsayısını (k) gireriz ve şunu elde ederiz:

Bazen hareketli ve sabit bir blok kombinasyonu kullanılır. Bu kombinasyonda kolaylık sağlamak için sabit bir blok kullanılır. Güç kazancı sağlamaz ancak kuvvetin yönünü değiştirmenizi sağlar. Uygulanan kuvvet miktarını değiştirmek için hareketli bir blok kullanılır. Bloğu çevreleyen ipin uçları ufukla eşit açı yapıyorsa, yüke etki eden kuvvetin gövde ağırlığına oranı, bloğun yarıçapının yayın kirişine oranına eşittir. halat sarıyor. Halatların paralel olması durumunda, yükü kaldırmak için gereken kuvvet, kaldırılan yükün ağırlığından iki kat daha az gerekli olacaktır.

Mekaniğin altın kuralı

Basit mekanizmalar işin kazancı yok. Güç kazandığımız kadar mesafeden de aynı oranda kaybediyoruz. İş, kuvvetin ve yer değiştirmenin skaler çarpımına eşit olduğundan, hareketli (ve sabit) bloklar kullanıldığında değişmeyecektir.

Formül şeklinde “altın kural” şu şekilde yazılabilir:

kuvvet uygulama noktasının geçtiği yol nerede - yol noktaya göre geçilebilir kuvvet uygulanması.

Altın kural Enerjinin korunumu yasasının en basit formülasyonudur. Bu kural, mekanizmaların tekdüze veya neredeyse tekdüze hareketi durumları için geçerlidir. Halatların uçlarının öteleme mesafeleri blokların ( ve ) yarıçaplarıyla şu şekilde ilişkilidir:

Çift blok için "altın kuralı" yerine getirmek için şunların gerekli olduğunu anlıyoruz:

Kuvvetler dengeli ise blok hareketsizdir veya düzgün hareket eder.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2