Bibliyografik açıklama:  Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Fizik ders kitaplarında 7. sınıf / genç bilim adamı için incelenen basit “blok” mekanizmasının modern bir görüntüsü - 2016. - 2 numara. - S. 106-113. 07.07.2019).

  Basit bir blok mekanizması çalışırken 7. sınıf için fizik ders kitapları kazanımları farklı şekilde yorumlar. ile kargo kaldırırken zorla bu mekanizmayı kullanarak, örneğin: ders kitabı Pyoryshkina A. B. kazançlar gücü ile elde edilir kaldıraç kuvvetlerinin etki ettiği blok tekerleğini kullanarak ve gendenstein ders kitabında L. E. Aynı kazanç ile elde edilir kablonun gerdirme kuvvetinin etki ettiği bir kablo kullanarak. Farklı ders kitapları, farklı konular ve farklı kuvvetler - kazanmak için bir yük kaldırırken kuvvet. Bu nedenle, bu makalenin amacı nesneleri aramak ve ile kuvvetler hangi kazancın basit bir blok mekanizması ile yükü kaldırırken kuvvet.

Anahtar Kelimeler:

Öncelikle, 7. sınıf için fizik ders kitaplarında basit bir blok mekanizmasına sahip bir yükü kaldırarak güç kazanımının nasıl elde edildiğini öğrenelim ve karşılaştıralım.

Ders kitaplarındaki metinlerin ve şekillerin aşinağını ve karşılaştırılmasını özetlemek için:

Ders kitabı A'da güç kazandığının kanıtı. Poryshkina blok tekerleği üzerinde gerçekleştirilir ve hareket kuvveti kolun gücüdür; Bir yükü kaldırırken, sabit blok kuvvet açısından bir kazanç sağlamaz ve hareketli blok 2 kat daha kuvvetli bir kazanç sağlar. Yükün sabit birime ve hareketli birime yüke asıldığı kablodan söz edilmez.

Öte yandan, L.E. Bir yükü kaldırırken, sabit bir blok, mukavemette 2 kat kazanç sağlayabilir, ancak blok tekerleğinde bir kol yoktur.

Blok ve kabloda güç kazanmanın bir tanımını içeren literatür taraması, Akademisyen G. S. Landsberg tarafından §84'te düzenlenen “İlköğretim Fizik Ders Kitabı” na yol açtı. Sayfa 168-175'teki basit makinelere açıklama verilmiştir: "basit bir blok, çift blok, kapı, kasnak bloğu ve diferansiyel bloğu". Nitekim, tasarımında, “çift blok, yükün kaldırılması sırasında, blokların yarıçaplarının uzunluğundaki farklılıktan dolayı, yükün kaldırılması sırasında kuvvet kazanır” ve “zincir vinç, halat nedeniyle yükü kaldırırken yürürlükte olan kazancı verir. , bir kısmının bir yükün kilitlendiği kısımlarında. ” Böylece, yükü kaldırırken neden blok ve kabloyu (halat) ayrı tuttuğunu bulmak mümkündü, ancak blok ve kablonun birbiriyle nasıl etkileşime girdiğini bulmak ve yükün bir kabloya asılabildiğinden yükün ağırlığını birbirine aktarmak mümkün değildi. ve kablo bloğun üzerine atılır veya yük bloğa asılabilir ve blok kabloya asılır. Kablonun gerilme kuvvetinin sabit olduğu ve kablonun tüm uzunluğu boyunca etkili olduğu ortaya çıktı, bu nedenle, yükün ağırlığının kablo ile bloğa aktarılması, kablo ile blok arasında asılı kalan yükün ağırlığının yanı sıra kabloya asılı yükün her bir temas noktasında olacaktır. Ünite ile kablo arasındaki etkileşimi açıklığa kavuşturmak için, yükü kaldırırken, okul fizik kabininin donanımını kullanarak, mobil ünitede güç kazanılması konusunda deneyler yapacağız: dinamometreler, laboratuvar blokları ve 1N (102 g) 'lik bir dizi yük. Deneylere mobil ünite ile başlıyoruz, çünkü bu ünitenin gücünde güç kazanmanın üç farklı versiyonu var. İlk versiyon “Fig. 180. Eşit olmayan omuzlara sahip bir kaldıraç olarak hareketli bir ünite ”- A. Poryshkina’nın ders kitabı, ikinci“ Şek. 24.5… iki aynı kablo gerginliği kuvveti F ”, - Gendenstein’ın ders kitabı L. E. ve son olarak üçüncü“ Şek. 145. Polyspast ” . G. Landsberg G'nin ders kitabına göre, bir zincirin hareketli bir kafes taşıma kafesiyle bir halatı birkaç halat üzerinde kaldırma

Deneyim No. 1 “Şekil 183”

1 No'lu deneyi yapmak için, hareketli blokta “OAB'ın eşit olmayan kolları olan bir kolu olan OAB şekil 180” ders kitabına göre kuvvet kazanması Poryshkina, “Şekil 183” konum 1 mobil bloğunda, OAV'ın eşit olmayan omuzlarına sahip bir kol çizer. "Şek. 180" 'de ve yükü 1. konumdan 2. konuma kaldırmaya başlayın. O anda, ünite saat yönünün tersine, A noktasındaki ekseni etrafında dönmeye başlar ve B noktası - kaldırıcının geçtiği kolun ucu altından gelen kablonun, hareketli bloğun etrafında büküldüğü yarım dairenin ötesinde. O Noktası - sabitlenmesi gereken kolun destek noktası aşağı iner, bkz. "Şek. 183" - konum 2, yani, eşit olmayan omuzlara sahip olan kol OAB, aynı omuzlara sahip olan bir kol gibi değişir (aynı yollar, O ve B noktalarını geçer).

1 numaralı pozisyondan 2'ye mal kaldırırken, hareketli bloktaki OAB kolunun pozisyonundaki değişikliklerle ilgili deney No. 1'de elde edilen verilere dayanarak, hareketli blokun kaldırırken "Şek. 180" deki "eşit olmayan omuzlara sahip bir kol olarak gösterildiğinin sonucuna varabiliriz. bloğun kendi ekseni etrafında dönmesi ile birlikte yük, yükü kaldırırken kuvvetli bir kazanç sağlamayan, eşit omuzlara sahip bir kola tekabül eder.

Dinamometreleri kablonun uçlarına bağlayarak, üzerinde 1 N'luk bir ağırlığa karşılık gelen, hareketli bir üniteyi asacağımız 102 g ağırlığındaki bir deneyle başlıyoruz. Kablonun uçlarından biri, kablonun diğer ucundaki yükü kaldıracak ve mobil ünite üzerindeki yükü kaldıracağız. Kaldırmadan önce, her iki dinamometrenin okumaları, kaldırma işleminin gerçekleştiği, dinamometrenin okumalarının kaldırılmasının başlangıcında, 0.5 N olarak değiştirildi, 0.6 N olarak değiştirildi ve kaldırma sırasında okumaların kaldırılması sonunda, 0.5 N'ye geri döndü. Dinamometrenin okumaları sabitlendi. sabit bir süspansiyon yükseliş sırasında değişmedi ve 0,5 N'ye eşit kaldı. Deney sonuçlarını analiz edelim:

1. Kaldırmadan önce, 1 N (102 g) yük hareketli bir bloğa asıldığında, yükün ağırlığı tüm tekerleğe dağıtılır ve bloğu aşağıdan çevreleyen kabloya, tekerleğin bütün yarım dairesiyle iletilir.
2. Her iki dinamometrenin okumalarını 0,5 N'da kaldırmadan önce, 1 N (102 g) yük ağırlığının kablonun iki kısmına (bloktan önce ve sonra) ya da kablonun gerilme kuvvetinin 0.5 N olduğunu ve aynı olduğunu gösterir. kablonun tüm uzunluğu boyunca (başlangıçta, kablonun sonunda aynı) - bu ifadelerin her ikisi de geçerlidir.

2 numaralı deneyimin analizini, hareketli bir blokla 2 kez güçlenmeye yönelik ders kitaplarının sürümleriyle karşılaştıralım. Gendenstein L.E. Yükün ağırlığının “Şek. 14.5 ”, kablonun gerilme kuvveti bir olduğundan, bloktan önce ve sonra kablonun iki kısmına dağıtıldı. A.V. Poryshkin “Hareketli ve sabit blokların kombinasyonu - kasnak bloğu” ders kitabından “Şekil 181” imzasını analiz etmeye devam etmektedir. Yükü kaldırırken, bir zincirli vinçle cihazın açıklanması ve güç kazanması, İlköğretim Fizik Ders Kitabında ed. G. Lansberg, şöyle demiştir: “Bloklar arasındaki her ip parçası, T kuvvetiyle hareketli bir yüke etki eder ve ipin tüm parçaları, n'nin bloğun her iki parçasını birbirine bağlayan ayrı bölümlerinin sayısı olduğu nT kuvvetiyle etki eder.” Kuvvetli kazancı, G.S. Landsberg’in İlköğretim Fizik Ders Kitabındaki zincir bloğunun her iki parçasını birbirine bağlayan bir halatla “şekil 181” e uygularsak, o zaman sırasıyla hareketli blokta güç kazanma tanımının “şekil 179 ve sırasıyla şekil. 180 ”bir hata.

Dört fizik ders kitabını inceledikten sonra, basit bir blok mekanizmasıyla güç kazanmanın mevcut tarifinin gerçek duruma uygun olmadığı ve bu nedenle basit bir blok mekanizmasının çalışmasının yeni bir tanımını gerektirdiği sonucuna varabiliriz.

Basit kaldırma tertibatı  bir blok ve bir ipten (ip veya zincir) oluşur.

Bu kaldırma mekanizmasının blokları ayrılmıştır:

basit ve karmaşık tasarımla;

yükü hareketli ve sabit olarak kaldırma yöntemi ile.

Blokların tasarımına aşinalık ile başlayacak basit blok, bir kablonun çevresini çevreleyen bir yiv ile kendi ekseni etrafında dönen bir tekerlek olan (halat, zincir) Şekil 1 ve kuvvet omuzlarının jantın yarıçapına eşit olduğu eşit bir kol olarak düşünülebilir: О \u003d \u003d \u003d \u003d \u003d. Böyle bir ünite mukavemet kazancı sağlamaz, ancak kablonun hareket yönünü (halat, zincir) değiştirmenize olanak sağlar.

Çift blok  birlikte sert bir şekilde bağlanmış ve Şekil 2'deki ortak eksen üzerine monte edilmiş iki farklı yarıçaplı bloktan oluşur. Blokların (rl ve r2) yarıçapları farklıdır ve yük kaldırırken, eşit olmayan omuzlara sahip bir kaldıraç gibi hareket eder ve mukavemet kazancı, daha büyük çaptaki bloğun yarıçapı uzunluklarının daha küçük çaplı F \u003d P1 / r2 blokuna oranına eşit olacaktır.

kapı bir silindir (tambur) ve ona bağlı, büyük çaplı bir blok olarak hareket eden bir tutamaktan oluşur, yaka tarafından verilen kuvvet, tutamak tarafından tarif edilen R dairesinin yarıçapının, ipliğin üzerinde sarıldığı silindirin yarıçapına oranı F \u003d P · r / R.

Bloklardaki yükleri kaldırma yöntemine geçelim. Tasarım açıklamasından itibaren, tüm bloklar etrafında döndükleri bir eksene sahiptir. Bloğun ekseni sabitse ve malları kaldırırken yükselip alçalmazsa, böyle bir bloğa denir sabit blokbasit blok, çift blok, kapı.

içinde yuvarlanma bloğueksen, Şekil 10'daki yükle birlikte yükselir ve düşer ve temel olarak yükün askıya alındığı yerdeki kablonun kıvrılmasını önlemeye yöneliktir.

Kablo ve halat ya da zincir gibi basit bir kaldırma mekanizmasının ikinci bölümünü kaldırma yöntemini ve yöntemini öğrenelim. Kablo çelik tellerden bükülür, ip dişlerden veya tellerden bükülür ve zincir, birbirine bağlı bağlantılardan oluşur.

Yükün kaldırılması sırasında bir kablo ile yükün askıya alınma ve güç kazanma yolları:

Şek. Şekil 4'te yük, kablonun bir ucuna sabitlenmiştir ve eğer yükü kablonun diğer ucundan kaldırırsanız, bu yükü kaldırmak, yükün ağırlığından biraz daha büyük bir kuvvet gerektirir, çünkü yürürlükte olan basit bir kazanım birimi F \u003d P vermez.

Şekil 5'de, işçi basit bir bloğun etrafında bükülen kablo ile kendisini kaldırmaktadır, işçinin oturduğu koltuk, kablonun birinci kısmının bir ucuna sabitlenmiştir ve işçi, kablonun ikinci kısmı için, ağırlığının 2 katından daha az bir kuvvetle kendisini kaldırmaktadır. çünkü işçinin ağırlığı kablonun iki parçası üzerine dağılmış, ilk koltuktan bloğa, ikincisi bloktan işçinin eline F \u003d P / 2.

Şekil 6'da, iki işçi yükü iki kablo ile kaldırır ve yükün ağırlığı kablolar arasında eşit olarak dağıtılır ve bu nedenle her işçi yükü F \u003d P / 2 ağırlığının yarısı ile kaldırır.

Şekil 7'de, işçiler bir kablonun iki parçasına asılan bir yükü kaldırır ve yükün ağırlığı bu kablonun parçaları arasında eşit olarak dağıtılır (iki kablo arasında olduğu gibi) ve her işçi yükü yükün ağırlığının yarısına eşit F \u003d P / 2 kuvvetine kaldıracaktır.

Şekil 8'de, işçilerden birinin yükü kaldırdığı kablonun ucu sabit bir süspansiyon üzerine sabitlenmiş ve yükün ağırlığı kablonun iki kısmına dağıtılmış ve işçi yükü kaldırdığında, kablonun ikinci ucu iki katına çıkmış, işçinin yükü kaldıracağı kuvvet daha az ağırlık F \u003d P / 2 ve yük 2 kat daha yavaş olacaktır.

Şekil 9'da, yük, bir ucu sabit olan ve yükü kaldırırken dayanım kazancı 3 olan bir kablonun üzerinde asılı durmaktadır, çünkü yükün ağırlığı F \u003d P / 3 kablosunun üç parçası üzerine dağıtılacaktır.

Bükülmeyi ortadan kaldırmak ve sürtünme kuvvetini azaltmak için, yükün askıya alındığı yere basit bir blok yerleştirilir ve yükü kaldırmak için gereken kuvvet değişmez, çünkü basit blok Şekil 10 ve Şekil 11'in gücünde bir kazanç sağlamaz ve bloğun kendisi çağrılır. hareketli blok, çünkü bu bloğun ekseni yük ile birlikte yükselir ve düşer.

Teorik olarak, yük bir kablonun sınırsız sayıda parçasına asılabilir, ancak pratikte altı parça ile sınırlıdır ve böyle bir kaldırma mekanizması denir kasnak bloğubir ucunda sabit bir tutucunun içine sabitlenmiş, bir kablo ile dönüşümlü olarak bükülen basit bloklara sahip sabit ve hareketli bir tutucudan oluşur ve yük, kablonun ikinci ucunda kaldırılır. Mukavemet kazancı, sabit ve hareketli klipsler arasındaki kablonun parçalarının sayısına bağlıdır, kural olarak, kablonun 6 kısmıdır ve güç kazanımı 6 katıdır.

Makale, yükü kaldırırken bloklar ve kablo arasındaki gerçek yaşam etkileşimlerini tartışıyor. “Sabit bir blok, mukavemet kazancı sağlamaz ve hareketli bir blok, 2 kat daha kuvvetli bir kazanç sağlar” tespitindeki mevcut uygulama, kablonun ve bloğun kaldırma mekanizmasındaki etkileşimini yanlışlıkla yorumladı ve tek taraflı hatalı fikirlerin geliştirilmesine yol açan tüm blok tasarım çeşitlerini yansıtmadı. bloğu. Bloğun basit mekanizmasını incelemek için mevcut materyal hacimlerine kıyasla, makalenin hacmi 2 kat artmış, ancak bu basit yük kaldırma mekanizmasında gerçekleşen süreçleri sadece öğrenciler için değil, öğretmenler için de açıkça ve anlaşılır bir şekilde açıklamayı mümkün kılmıştır.

Kaynaklar:

1. Poryshkin, A.V. Fizik, 7. sınıf.: Ders kitabı / A.V. Poryshkin.- 3. baskı, Ek.M.: Drofa, 2014, - 224 s., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Kaldıraç dengesi kuralının bir bloğa uygulanması, s. 181-183.
2. Gendenstein, L.E. 7. sınıf 2 saatte, Bölüm 1. Eğitim kurumları için ders kitabı / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; editörlüğü altında V.A. Orlova, I. I. Roisen, 2. basım, Rev. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 s .: Hasta. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Basit mekanizmalar, s. 188–196.
3. İlköğretim fizik ders kitabı, akademisyen G. S. Landsberg tarafından düzenlendi 1. Cilt 1. Mekanik. ısı. Moleküler Fizik, 10. basım, Moskova: Nauka, 1985. § 84. Simple Machines, s. 168-175.
4. Gromov, S.V Fizik: Ders Kitabı. 7 cl için. genel eğitim kurumlar / S.V. Gromov, N.A. Rodina.- 3. baskı. - E .: Eğitim, 2001.-158 s,: hasta. ISBN-5-09-010349-6. 22. Block, sayfa 55-57.

Anahtar Kelimeler: blok, çift blok, sabit blok, hareketli blok, kasnak bloğu..

Özet:   Basit bir blok mekanizması çalışırken 7. sınıf için fizik ders kitapları, bu mekanizmayı kullanarak bir yük kaldırırken gücü farklı bir şekilde yorumluyor, örneğin: A.V. Peryshkin ders kitabında, kuvvet kuvvet kazancı, kol kuvvetlerinin üzerinde hareket ettiği blok tekerleğinin yardımıyla elde edilir, ve Gendenshtein L. E.'nin ders kitabında aynı kazanç, kablonun gerilme kuvvetinin etki ettiği bir kablo yardımıyla elde edilir. Farklı ders kitapları, farklı konular ve farklı güçler - bir yükü kaldırırken güçlülük kazanmak için. Bu nedenle, bu makalenin amacı basit bir blok mekanizmasına sahip bir yükü kaldırırken kuvvetli bir kazanç elde edilen nesnelerin ve kuvvetlerin araştırılmasıdır.

4.1. Statik Elemanlar

4.1.7. Bazı basit mekanizmalar: bloklar

Tekerleği kullanarak yükü taşımak (indirmek, indirmek) ve bazı kuvvetlerin uygulandığı ipliğe atılan ipliğe bloklar adı verilir. Sabit ve hareketli blokları ayırt eder.

Bloklar, tekerleğin üzerine atılan ipe uygulanan F → kuvveti kullanılarak P → c ağırlığında kargo taşımak için tasarlanmıştır.

için her türlü blok  (hareketsiz ve hareketli) denge koşulu sağlanmıştır:

d1F \u003d d2P,

burada d1, F → kuvvetin omzu; d 2 - P → kuvvetinin omuz kısmı (bu ünite yardımıyla taşınan yükün ağırlığı).

sabit blok  (Şekil 4.8) F → ve P → kuvvetlerinin omuzları aynı ve blok yarıçapına eşittir:

d 1 \u003d d 2 \u003d R,

bu nedenle, kuvvetlerin modülleri birbirine eşittir:

F \u003d P.

Şek. 4.8

Sabit bir blok kullanarak, bir ağırlık P → değeri, yükün ağırlığının değeri ile aynı olan bir F → kuvveti uygulanarak hareket ettirilebilir.

Hareketli blokta (Şekil 4.9), F → ve P → kuvvetlerinin omuzları farklıdır:

d 1 \u003d 2R ve d2 \u003d R,

burada d1, F → kuvvetin omzu; d 2 - P → kuvvetinin omuzu (bu ünite yardımıyla taşınan yükün ağırlığı),

bu nedenle, kuvvetlerin modülleri eşitliğe uymaktadır:

Şek. 4.9

Hareketli bir ünite kullanılarak, değeri yükün ağırlığının yarısı kadar olan bir F → kuvveti uygulanarak bir ağırlık gövdesi P → hareket ettirilebilir.

Bloklar, vücudu belli bir mesafeye taşımanıza izin verir:

• sabit bir blok, mukavemet kazancı sağlamaz; sadece uygulanan kuvvetin yönünü değiştirir;
• mobil birim, 2 kez yürürlükte olan bir kazanç sağlar.

Bununla birlikte, hem hareketli hem de sabit bloklar kazanç sağlama iş: kaç kez güç kazanırız, o kadar çok kez kaybederiz (mekaniğin “altın kuralı”).

Örnek 22. Bir sistem iki ağırlıksız bloktan oluşur: biri hareketli diğeri hareketsiz. 0,40 kg ağırlığındaki bir kargo, hareketli bloğun ekseninden asılır ve zemine temas eder. Şekilde gösterildiği gibi, sabit blok üzerinden atılan ipin serbest ucuna belirli bir kuvvet uygulanır. Bu kuvvetin etkisiyle yük, dinlenme durumundan 2.0 s'de 4.0 m yüksekliğe kadar yükselir. İpe uygulanan kuvvet modülünü bulun.

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

2 T ′ - m g \u003d m a,

a \u003d 2 F - m g m.

Yükün kapladığı yol, zeminden zeminin üzerinde yüksekliği ile çakışır ve t'nin hareket süresi ile ilişkilidir.

veya hızlanma modülünün ifadesini dikkate alarak

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

İstediğiniz gücü buradan ifade ediyoruz:

F \u003d m (ht 2 + g2)

ve değerini hesapla:

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

Örnek 23. Bir sistem iki ağırlıksız bloktan oluşur: biri hareketli diğeri hareketsiz. Bazı yük, şekilde gösterildiği gibi sabit ünite ekseninden asılır. Halatın serbest ucuna uygulanan sabit bir kuvvetin etkisi altında, yük sabit bir ivmeyle hareket etmeye başlar ve 2,0 s'de 3,0 m mesafede yukarı doğru hareket eder. Yükün hareketi sırasında, uygulanan kuvvet 12 watt'lık bir ortalama güç geliştirir. Kargo kütlesini bulun.

Karar. Hareketli ve sabit bloklara etkiyen kuvvetler şekilde gösterilmiştir.

İki kuvvet T → sabit blokta ipin yan tarafından etki eder (bloğun her iki tarafında); Bu kuvvetlerin etkisinde, bloğun translasyon hareketi yoktur. Bu kuvvetlerin her biri, ipin ucuna uygulanan F → kuvvetine eşittir:

Hareketli blok üzerinde üç kuvvet etki eder: iki halat gerdirme kuvveti T → ′ (bloğun her iki tarafında) ve yükün ağırlığı P → \u003d m g →; Belirtilen kuvvetlerin etkisi altında, blok (kendisinden asılan yük ile birlikte) ivmelenme ile birlikte hareket eder.

İkinci Newton'un hareket eden blok yasasını şu şekilde yazıyoruz:

2 T → ′ + P → \u003d m a →,

veya dikey olarak yukarı doğru yönlendirilmiş bir koordinat ekseni üzerine çıkıntılı

2 T ′ - m g \u003d m a,

burada T the ipin gerdirme kuvvetinin modülüdür; m, yükün kütlesidir (yük ile hareketli birimin kütlesi); g serbest düşüş ivme modülüdür; a - birim hızlanma modülü (yük aynı hızlanmaya sahip, bu yüzden yükün hızlanması hakkında konuşacağız).

Halat gerilimi modülü T ′, T kuvvet modülüne eşittir:

bu nedenle, yükün ivme modülü ifade ile belirlenir

a \u003d 2 F - m g m.

Öte yandan, yükün ivmesi kat edilen mesafe için formül ile belirlenir:

t, kargonun hareket zamanıdır.

eşitlik

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

uygulanan kuvvetin modülü için bir ifade almanıza izin verir:

F \u003d m (St2 + g2).

Yük düzgün bir şekilde hızlandırılmış şekilde hareket eder, böylece hız modülü ifadesi tarafından belirlenir.

v \u003d at

ve ortalama hız

〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.

Uygulanan kuvvet tarafından geliştirilen ortalama gücün değeri formülle belirlenir.

〈N〉 \u003d F 〈v〉,

veya kuvvet modülü ve ortalama hız için ifadeleri dikkate alarak:

〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t.

Buradan istenen kütleyi ifade ediyoruz:

m \u003d 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).

İvme ifadesini elde edilen formüle dönüştürürüz (a \u003d 2S / t 2):

m \u003d 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)

ve hesaplayın:

m \u003d 2 ⋅ (2,0) 3 ⋅ 12 3,0 (2 ⋅ 3,0 + 10 ⋅ (2,0) 2) ≈ 1,4 kg.

Araştırma ödevi raporu

“2, 3, 4 kez kuvvet kazanan bir blok sisteminin incelenmesi”

7. sınıf öğrencileri

76 no'lu ortaokul, Yaroslavl

İşin teması: 2, 3, 4 kat kuvvet kazandıran bir blok sisteminin incelenmesi.

İşin amacı: Blok sistemlerini kullanarak, 2, 3, 4 kat kuvvet kazanın.

ekipman:   hareketli ve sabit bloklar, tripodlar, debriyaj ayakları, ağırlıklar, ip.

İş planı:

“Basit mekanizmalar” konulu teorik materyali incelemek. Bloklar ";

Tesisatların toplanması ve açıklanması - 2, 3, 4 kat kuvvet kazandıran blok sistemler.

Deney sonuçlarının analizi;

Sonuç

“Bloklar hakkında biraz”

Modern teknolojide, vazgeçilmez bileşenleri basit mekanizmalar olarak adlandırılabilen kaldırma mekanizmaları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında insanlığın en eski icatları bloktur. Eski Yunan bilim adamı Archimedes, insanın çalışmasını kolaylaştırdı, onun icadını kullanırken ona güç kazandı, ve gücün yönünü değiştirmeyi öğretti.

Bir blok, ekseni bir duvar veya tavan kirişine sağlam bir şekilde tutturulmuş olan bir ip veya zincir için bir çember etrafında bir yiv bulunan bir tekerlektir. Kaldırma cihazları genellikle bir tane değil, birkaç blok kullanır. Taşıma kapasitesini artırmak için tasarlanan blok ve kablo sistemlerine zincirli vinç denir.

Fizik derslerinde, hareketli ve hareketsiz bir bloğu inceliyoruz. Sabit bloğu kullanarak kuvvetin yönünü değiştirebilirsiniz. Hareketli bir blok - azaltma, 2 kat daha fazla güç kazanıyorSabit blok Arşimet onu eşit bir kol olarak görüyordu. Sabit bloğun bir tarafına etkiyen kuvvet momenti, bloğun diğer tarafına uygulanan kuvvet momentine eşittir. Bu anları yaratan kuvvetler aynıdır. Arşimet mobil bloğu eşitsiz bir kolu kaldı. Dönme merkezine göre, dengede eşit olması gereken kuvvet momentleri vardır.

Blok çizimleri:

2. Tesisatların montajı - 2, 3 ve 4 kat kuvvet kazandıran blok sistemler.

Kargo işlerinde kullanıyoruz,ağırlığı 4 N olan   (Şekil 3).

Şek. 3

Hareketli ve sabit blokları kullanarak ekibimiz aşağıdaki birimleri monte etti:

2 katlı blok sistemi   (Şekil 4 ve Şekil 5).

Bu blok sistemi hareketli ve sabit bloklar kullanır. Böyle bir kombinasyon iki kez kuvvetli bir kazanç sağlar. Bu nedenle, A ağırlığına yükün yarısına eşit bir kuvvet uygulanmalıdır.

Şekil 4

Şekil 5,

Fotoğrafta (Şekil 5) bu ayarın 2 kat kuvvet kazandığı görülüyor, dinamometre yaklaşık 2 N kuvvet gösteriyor. Yükten iki halat geliyor. Blokların ağırlığı dikkate alınmaz.

3 katlı blok sistemi . Şekil 6 ve Şekil 7

Bu blok sisteminde, iki hareketli ve sabit blok kullanılır. Böyle bir kombinasyon kuvvette üç kat kazanç sağlar. Tesisimizin çalışma prensibi çokluğu 3 (3 kez iktidar kazancı) ile gösterilmiştir. Halatın ucu platforma bağlanır, ardından halat sabit bir bloktan atılır. Bir kez daha, platformu yük ile tutan hareketli bloktan geçirin. Sonra ipi başka bir sabit bloktan geçiririz. Bu tür bir mekanizma 3 kat güç kazanıyor, bu tek bir seçenek. Basit bir kural kullanıyoruz: Yükten kaç tane halat geliyor? Güç kazancımız budur. İpin uzunluğundaki gücümüzde kazanımın kaç katı olduğunu kaybediyoruz.

Şekil 6,

Şekil 7

Şekil 8

Fotoğrafta (Şekil 8), dinamometrenin yaklaşık 1,5 N'lik bir kuvvet gösterdiği görülebilir. Hata hareketli ünitenin ve platformun ağırlığını verir. Kargodan üç ip geliyor.

4 katlı blok sistemi .

Bu blok sistemi iki hareketli ve iki sabit blok kullanır. Böyle bir kombinasyon, güç olarak dört kat bir kazanç sağlar. (Şekil 9 ve Şekil 10).

Şek. 9

Şekil 10

Fotoğrafta (Şekil 10) bu ayarın 4 kat kuvvet kazandığı görülüyor, dinamometre yaklaşık 1 N kuvvet gösteriyor. Yükten dört halat geliyor.

Sonuç:

Halat ve bloklardan oluşan hareketli ve sabit bloklar sistemi, uzunluğunu kaybederek etkili bir güç kazanmanızı sağlar. Basit bir kural kullanıyoruz - mekaniğin altın kuralı: yükten kaç halat geliyor, bu bizim güç kazancımız. İpin uzunluğundaki gücümüzde kazanımın kaç katı olduğunu kaybediyoruz. Bu altın mekanik kuralı sayesinde, büyük çabalar göstermeden büyük kütleli yükleri kaldırmak mümkündür.

Bu kuralı bilerek, en fazla sayıda güç kazanmanıza olanak tanıyan polyspast blok sistemleri oluşturabilirsiniz. Bu nedenle, blok ve blok sistemleri hayatımızın çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Phareketli ve sabit bloklar, otomobillerin dişlilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, bloklar inşaatçılar tarafından büyük ve küçük yükleri kaldırmak için kullanılır (Örneğin, binaların dış cephelerini onarırken, inşaatçılar genellikle katlar arasında hareket edebilen bir beşikte çalışırlar. sadece kendi güçlerini ise). Bloklar, montajlarının basitliği ve onlarla çalışmanın kolaylığı nedeniyle çok yaygındır.

Şimdilik, bloğun ve kablonun kütlesinin yanı sıra bloktaki sürtünmenin de ihmal edilebileceğini varsayıyoruz. Bu durumda, kablo gerilme kuvveti, tüm parçalarında aynı sayılabilir. Ek olarak, kabloyu uzayamaz olarak değerlendireceğiz ve kütlesi önemsiz.

Sabit blok

Sabit blok kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır. Şek. 24.1, a, kuvvet yönünü tersine çevirmek için sabit bloğun nasıl kullanılacağını gösterir. Bununla birlikte, onun yardımıyla gücün yönünü istediğiniz gibi değiştirebilirsiniz.

Güç yönünü 90 ° döndürebileceğiniz sabit bir blok kullanarak bir şema çizin.

Sabit bir blok kuvvet kazanır mı? Bunu, şekil 2'de gösterilen örneği kullanarak düşünün. 24.1 a. Kablo, balıkçı tarafından kablonun serbest ucuna uygulanan kuvvet tarafından çekilir. Kablo gerilim kuvveti kablo boyunca sabit kalır, bu nedenle kablo tarafından yük (balık) aynı modulo kuvvetinden etkilenir. Bu nedenle, sabit bir blok güç kazanımı sağlamaz.

Sabit bir ünite kullanıldığında, yük, balıkçıya kuvvet uyguladığı kablonun ucu düştüğü kadar yükselir. Bu, sabit bir blok kullanarak, yolda kazanmadığımız veya kaybetmediğimiz anlamına gelir.

Hareketli birim

Deneyimi koymak

Hafif hareketli bir blok yardımıyla bir yükü kaldırırken, sürtünmenin düşük olması durumunda, yükü kaldırmak için yükün ağırlığından yaklaşık 2 kat daha az bir kuvvet uygulanması gerektiğini unutmayın (Şek. 24.3). Böylece, hareketli birim 2 kat daha fazla güç kazanır.

Şek. 24.3. Mobil cihazı kullanırken 2 kat güç kazanırız, ancak aynı sayıda yolda kaybederiz

Bununla birlikte, kuvvetli çifte kazanç için, aynı zararı yolda ödemeniz gerekir: yükü kaldırmak için, örneğin 1 m, blok üzerinden atılan kablonun ucunu 2 m yükseltmeniz gerekir.

Hareketli bloğun sağlamlıkta iki kat kazanç sağladığı gerçeği, deneyime başvurmadan kanıtlanabilir (“Hareketli blok neden güçte iki kat kazanç sağlar?” Bölümüne bakın).

Çoğu zaman, basit mekanizmalar güç kazanmak için kullanılır. Diğer bir deyişle, daha az kuvvet ile karşılaştırıldığında daha fazla ağırlık hareket ettirin. Dahası, güç kazancı “bedava” olarak elde edilemez. Bunun geri ödemesi, uzaklıktaki kayıptır, yani basit bir mekanizma kullanmadan daha fazla hareket yapmanız gerekir. Bununla birlikte, kuvvetler sınırlı olduğunda, kuvvet için mesafenin değişimi faydalıdır.

Hareketli ve sabit bloklar, basit mekanizmaların bazılarıdır. Ek olarak, onlar aynı zamanda basit bir mekanizma olan değiştirilmiş bir kaldıraçtır.

Sabit blok  kuvvet kazanmaz, sadece uygulama yönünü değiştirir. Halattan ağır bir yük kaldırmanız gerektiğini hayal edin. Yukarı çekmek zorunda kalacaksın. Fakat eğer sabit bir blok kullanırsanız, yük yükselirken aşağıya inmeniz gerekecektir. Bu durumda, sizin için daha kolay olacaktır; çünkü gerekli kuvvet, kas kuvvetinden ve kilonuzdan oluşacaktır. Sabit bir blok kullanılmadan, aynı kuvveti uygulamak gerekli olacaktır, ancak yalnızca kas kuvveti nedeniyle elde edilebilirdi.

Sabit blok, ip için oluk bulunan bir tekerlektir. Tekerlek sabittir, ekseni etrafında dönebilir, ancak hareket edemez. Halatın uçları (kablo) aşağıya sarkar, birine bir yük takılır ve diğerine kuvvet uygulanır. Kabloyu aşağı çekerseniz yük artar.

Güçlenmede bir kazanç olmadığı için, mesafe içinde bir kayıp yoktur. Yükün yükseldiği mesafe, halat aynı mesafeye indirilmelidir.

kullanımı yuvarlanma bloğu iki kez yürürlükte olan bir kazanç sağlar (ideal olarak). Bu, yükün ağırlığı F ise, kaldırmak için F / 2 kuvveti uygulamanız gerektiği anlamına gelir. Mobil ünite, kablo yivli aynı tekerleğe sahiptir. Bununla birlikte, kablonun bir ucu buraya sabitlenmiştir ve tekerlek hareket edebilmektedir. Tekerlek yükle birlikte hareket eder.

Yükün ağırlığı aşağı doğru kuvvettir. Yukarı doğru yönlendirilen iki kuvvetle dengelenir. Biri kablonun tutturulduğu destek, diğeri ise kabloyu çekerek oluşturulur. Kablonun gerilme kuvveti her iki tarafta aynıdır, bu da yükün ağırlığının aralarında eşit olarak dağıldığı anlamına gelir. Bu nedenle, kuvvetlerin her biri kargonun ağırlığından 2 kat daha azdır.

Gerçek durumlarda, yürürlük kazancı 2 kattan daha azdır, çünkü kaldırma kuvveti kısmen ipin ve bloğun yanı sıra sürtünmenin ağırlığına "harcanmaktadır".

Gücü neredeyse iki katına çıkaran mobil ünite, mesafenin iki katını kaybeder. Yükü belirli bir yüksekliğe h kaldırmak için, bloğun her iki tarafındaki iplerin bu yükseklikte azalması, yani toplam 2 saat elde edilmesi gerekir.

Genellikle sabit ve hareketli blok kombinasyonları kullanın. Güç ve yönde kazanmanıza izin veriyorlar. Zincir kaldırma tertibatında ne kadar hareketli blok varsa, mukavemet kazancı o kadar büyük olur.