Czy stały blok daje przyrost siły. Jaka jest różnica między blokiem ruchomym a blokiem stałym? Zastosowanie bloków ruchomych i stałych

Fizyka klasa 7. PROSTE MECHANIZMY

W nowoczesnej technologii transportu towarów na placach budowy i przedsiębiorstwach szeroko stosowane są mechanizmy podnoszące, których niezastąpione elementy można nazwaćproste mechanizmy... Wśród nich są najstarsze wynalazki ludzkości: blok i dźwignia ... Starożytny grecki naukowiec Archimedes ułatwił pracę człowieka, dając mu siłę podczas korzystania ze swojego wynalazku i nauczył go zmieniać kierunek działania siły.

Blok to koło z rowkiem na obwodzie na linę lub łańcuch, którego oś jest sztywno przymocowana do belki ściennej lub stropowej. Urządzenia podnoszące zwykle używają nie jednego, ale kilku bloków. System bloków i lin zaprojektowanych w celu zwiększenia nośności nazywany jest wciągnikiem łańcuchowym.

Ruchomy i stały blok- te same starożytne proste mechanizmy co dźwignia. Już w 212 roku p.n.e. za pomocą haków i chwytaków połączonych z blokami Syrakuzanie przejęli od Rzymian środki oblężenia. Archimedes kierował budową pojazdów wojskowych i obroną miasta.

Naprawiono blok Archimedes postrzegał to jako dźwignię równoramienną.
Moment siły działającej z jednej strony klocka jest równy momentowi siły przyłożonej z drugiej strony klocka. Siły, które tworzą te momenty, są takie same.
Nie ma przyrostu siły, ale taki blok pozwala na zmianę kierunku działania siły, co czasem jest konieczne.

Archimedes wziął ruchomy blok za nierówną dźwignię, co daje dwukrotny wzrost siły. Momenty sił działają względem środka obrotu, który w równowadze powinien być równy.

Archimedes zbadał właściwości mechaniczne ruchomego bloku i zastosował go w praktyce. Według Ateneusza „wynaleziono wiele sposobów na wodowanie gigantycznego statku zbudowanego przez tyrana z Syrakuz Hieron, ale mechanik Archimedes, za pomocą prostych mechanizmów, sam zdołał przesunąć statek przy pomocy kilku osób. Archimedes wynalazł blok i przez wystrzelił ogromny statek.”…

Zastosowanie bloczka ruchomego daje dwukrotny przyrost siły, zastosowanie bloczka stałego pozwala na zmianę kierunku przyłożonej siły. W praktyce stosuje się kombinacje bloków ruchomych i stałych. W takim przypadku każdy ruchomy blok pozwala zmniejszyć o połowę przyłożoną siłę lub podwoić prędkość ruchu ładunku. Bloki stałe służą do łączenia bloków mobilnych w jeden system. Taki system ruchomych i stałych bloków nazywany jest wciągnikiem łańcuchowym.

Definicja

Polyspast to system ruchomych i stacjonarnych bloków połączonych elastycznym połączeniem (liny, łańcuchy) służącym do zwiększenia siły lub prędkości podnoszenia ładunków.

Wciągnik łańcuchowy jest stosowany w przypadkach, gdy konieczne jest podniesienie lub przemieszczenie ciężkiego ładunku przy minimalnym wysiłku, zapewnienie napięcia itp. Najprostszy wciągnik łańcuchowy składa się tylko z jednego klocka i liny, a pozwala zmniejszyć o połowę siłę pociągową potrzebną do podniesienia ładunku.

Rysunek 1. Każdy ruchomy klocek we wciągniku łańcuchowym daje dwukrotny wzrost siły lub prędkości

Zazwyczaj w mechanizmach podnoszenia stosuje się krążki napędowe, które pozwalają zmniejszyć naciąg liny, moment od ciężaru ładunku na bębnie oraz przełożenie mechanizmu (wciągniki, wciągarki). Znacznie rzadziej stosuje się szybkobieżne bloki kół pasowych, które pozwalają na uzyskanie przyrostu prędkości przesuwania ładunku przy niskich prędkościach elementu napędowego. Stosowane są w podnośnikach hydraulicznych lub pneumatycznych, wózkach widłowych oraz teleskopowych mechanizmach wysuwania wysięgnika do dźwigów.

Główną cechą wciągnika łańcuchowego jest wielość. Jest to stosunek liczby gałęzi korpusu elastycznego, na którym zawieszony jest ładunek, do liczby gałęzi nawiniętych na bęben (dla bloków napędowych) lub stosunek prędkości końca czołowego korpusu elastycznego do napędzany (dla szybkobieżnych bloków koła pasowego). Relatywnie mówiąc, krotność to teoretycznie obliczony współczynnik przyrostu siły lub prędkości podczas używania wciągnika łańcuchowego. Zmiana wielokrotności wciągnika łańcuchowego następuje poprzez wprowadzenie lub usunięcie z układu dodatkowych bloczków, natomiast koniec liny w wielokrotności parzystej mocowany jest do stałego elementu konstrukcji, a wielokrotnością nieparzystą na klatce hakowej .

Rysunek 2. Mocowanie liny z parzystą i nieparzystą liczbą wciągników łańcuchowych

Przyrost siły podczas używania wciągnika łańcuchowego z $ n $ ruchomymi i $ n $ nieruchomymi blokami określa wzór: $ P = 2Fn $, gdzie $ P $ to ciężar ładunku, $ F $ to przyłożona siła na wejściu wciągnika łańcuchowego $ n $ to liczba poruszających się bloków.

W zależności od ilości odgałęzień liny zamocowanych na bębnie mechanizmu wyciągowego można wyróżnić zblocza pojedyncze (proste) i podwójne. We wciągnikach jednołańcuchowych podczas zwijania lub rozwijania elastycznego elementu w wyniku jego ruchu wzdłuż osi bębna powstaje niepożądana zmiana obciążenia podpór bębna. Ponadto, jeśli w układzie nie ma wolnych zbloczy (lina ze zblocza hakowego trafia bezpośrednio do bębna), ładunek porusza się nie tylko w płaszczyźnie pionowej, ale również poziomej.

Rysunek 3. Pojedyncze i podwójne zblocza krążkowe

W celu zapewnienia ściśle pionowego podnoszenia ładunku stosuje się podwójne wciągniki łańcuchowe (składające się z dwóch pojedynczych), w tym przypadku oba końce liny są mocowane na bębnie. Aby zapewnić normalne położenie zawieszenia haka przy nierównomiernym rozciąganiu elastycznego elementu obu krążków, stosuje się balanser lub klocki wyrównujące.

Rysunek 4. Sposoby zapewnienia pionowości podnoszenia ładunku

Szybkobieżne bloczki różnią się od bloczków napędowych tym, że siła robocza, zwykle wytwarzana przez siłownik hydrauliczny lub pneumatyczny, jest przykładana do ruchomej klatki, a ładunek jest zawieszony na wolnym końcu liny lub łańcucha. Przyrost prędkości przy stosowaniu takiego wciągnika łańcuchowego uzyskuje się w wyniku wzrostu wysokości podnoszenia ładunku.

Stosując bloki koła pasowego należy pamiętać, że elementy zastosowane w systemie nie są całkowicie elastycznymi ciałami, ale mają pewną sztywność, dlatego nadjeżdżająca gałąź nie wpada od razu w strumień bloków, a gałąź bieżna nie natychmiast wyprostuj. Jest to najbardziej zauważalne podczas korzystania z lin stalowych.

Pytanie: dlaczego w żurawiach budowlanych hak przenoszący ładunek nie jest przymocowany do końca liny, ale do uchwytu ruchomego klocka?

Odpowiedź: aby zapewnić pionowość podnoszenia ładunku.

Rysunek 5 przedstawia blok koła pasowego z mocą, w którym znajduje się kilka ruchomych bloków i tylko jeden nieruchomy. Określić, ile ciężaru można podnieść, przykładając siłę $ F $ = 200 N do nieruchomego bloku?

Rysunek 5

Każdy z ruchomych bloków wciągnika łańcuchowego podwaja przyłożoną siłę. Ciężar, jaki może unieść styropian energetyczny III stopnia (bez uwzględnienia poprawek na siły tarcia i sztywność kabla) określa się wzorem:

Odpowiedź: wciągnik łańcuchowy może podnieść ładunek o masie 800 N.

Bloki są klasyfikowane jako proste mechanizmy. W grupie tych urządzeń, służących do przekształcenia siły, oprócz bloków znajduje się dźwignia, płaszczyzna pochyła.

DEFINICJA

Blok- sztywny korpus, który ma możliwość obracania się wokół stałej osi.

Bloki są wykonane w postaci dysków (kół, niskich cylindrów itp.) Z rowkiem, przez który przechodzi lina (tułów, lina, łańcuch).

Blok nazywa się stacjonarnym, ze stałą osią (ryc. 1). Nie porusza się podczas podnoszenia ładunku. Stały blok można traktować jako dźwignię, która ma równe ramiona.

Warunkiem równowagi bloku jest warunek równowagi momentów przyłożonych do niego sił:

Blok na rys. 1 będzie w równowadze, jeśli siły naciągu nici będą równe:

ponieważ ramiona tych sił są takie same (OA = OB). Blok stacjonarny nie daje przyrostu siły, ale pozwala na zmianę kierunku działania siły. Często wygodniej jest ciągnąć linę wychodzącą z góry niż linę wychodzącą z dołu.

Jeżeli masa ładunku przywiązanego do jednego z końców liny przerzuconej nad nieruchomym klockiem jest równa m, to w celu jego podniesienia należy na drugi koniec liny przyłożyć siłę F, równą:

pod warunkiem, że nie uwzględniamy siły tarcia w bloku. Jeżeli konieczne jest uwzględnienie tarcia w bloku, wprowadza się współczynnik oporu (k), a następnie:

Gładka stała podpora może służyć jako zamiennik bloku. Na taką podporę przerzucana jest lina (lina), która ślizga się po podporze, ale siła tarcia wzrasta.

Stały blok nie daje zysku w pracy. Drogi przemierzane przez punkty przyłożenia sił są takie same, równe siły, a więc jednakowa praca.

W celu uzyskania przyrostu siły przy stosowaniu bloczków stałych stosuje się kombinację bloczków, np. bloczek podwójny. Kiedy bloki muszą mieć różne średnice. Są połączone ze sobą nieruchomo i zamontowane na jednej osi. Do każdego klocka przymocowana jest lina, dzięki czemu można ją nawinąć na klocek lub zdjąć z niego bez poślizgu. Ramiona sił w tym przypadku będą nierówne. Podwójny blok działa jak dźwignia z ramionami o różnej długości. Rysunek 2 przedstawia schemat podwójnego bloku.

Warunek równowagi dla dźwigni na rys. 2 staje się wzorem:

Podwójny blok może przekształcić moc. Poprzez przyłożenie mniejszej siły do ​​liny nawiniętej na klocek o dużym promieniu uzyskuje się siłę działającą od strony liny nawiniętej na klocek o mniejszym promieniu.

Blok ruchomy to blok, którego oś porusza się wraz z obciążeniem. Na ryc. 2, ruchomy blok można uznać za dźwignię z ramionami o różnych rozmiarach. W tym przypadku punkt O jest punktem podparcia dźwigni. OA jest ramieniem siły; OB to ramię siły. Rozważ ryc. 3. Ramię siły jest dwa razy większe niż ramię siły, dlatego dla równowagi konieczne jest, aby wielkość siły F była dwa razy mniejsza niż moduł siły P:

Możemy wnioskować, że przy pomocy ruchomego klocka uzyskujemy dwukrotny przyrost siły. Warunek równowagi bloku ruchomego bez uwzględnienia siły tarcia można zapisać jako:

Jeśli spróbujesz uwzględnić siłę tarcia w bloku, to wprowadza się współczynnik oporu bloku (k) i otrzymujesz:

Czasami stosuje się kombinację jednostki ruchomej i stałej. W tej kombinacji stały blok jest używany dla wygody. Nie daje przyrostu siły, ale pozwala na zmianę kierunku działania siły. Ruchomy blok służy do zmiany wielkości przyłożonej siły. Jeżeli końce liny otaczającej klocek tworzą takie same kąty z horyzontem, to stosunek siły działającej na ładunek do ciężaru ciała jest równy stosunkowi promienia klocka do cięciwy łuk, który otacza lina. W przypadku lin równoległych siła potrzebna do podniesienia ładunku będzie potrzebna o połowę mniej niż ciężar podnoszonego ładunku.

Złota zasada mechaniki

Proste mechanizmy zdobywania w pracy nie dają. Ile zyskujemy na sile, tyle samo tracimy na dystansie. Ponieważ praca jest równa iloczynowi skalarnemu siły na przemieszczenie, dlatego nie zmieni się podczas korzystania z ruchomych (jak również stacjonarnych) bloków.

W postaci formuły „złotą regułę # można zapisać w następujący sposób:

gdzie jest droga przebyta przez punkt przyłożenia siły - droga przebyta przez punkt przyłożenia siły.

Złota Reguła to najprostsze sformułowanie prawa zachowania energii. Zasada ta dotyczy przypadków równomiernego lub prawie równomiernego ruchu mechanizmów. Odległości ruchu postępowego końców lin są związane z promieniami bloków (i) jako:

Otrzymujemy, że aby spełnić „złotą regułę” dla podwójnego bloku, konieczne jest, aby:

Jeśli siły i są zrównoważone, blok jest w spoczynku lub porusza się równomiernie.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Blok to urządzenie w postaci koła z rowkiem, przez który przechodzi lina, kabel lub łańcuch. Istnieją dwa główne typy bloków - ruchome i stałe. Przy nieruchomym bloku oś jest nieruchoma i podczas podnoszenia ładunków nie podnosi się ani nie opada (ryc. 54), a przy ruchomym bloku oś porusza się wraz z ładunkiem (ryc. 55).

Blok stacjonarny nie daje przyrostu siły. Służy do zmiany kierunku siły. Tak więc, na przykład, przykładając siłę w dół do liny rzuconej przez taki klocek, zmuszamy ładunek do podniesienia się (patrz rys. 54). Inaczej jest z jednostką ruchomą. Ten blok pozwala małej sile zrównoważyć siłę, która jest 2 razy większa. Aby to udowodnić, patrz Rysunek 56. Przykładając siłę F, próbujemy obrócić blok wokół osi przechodzącej przez punkt O. Moment tej siły jest równy iloczynowi Fl, gdzie l jest ramieniem siły F, równym średnicy bloku OB. Jednocześnie obciążenie przyłożone do klocka ciężarem P wytwarza moment równy, gdzie jest barkiem siły P, równy promieniowi klocka OA. Zgodnie z regułą momentów (21.2)

co było do okazania

Ze wzoru (22.2) wynika, że ​​P / F = 2. Oznacza to, że przyrost siły uzyskany dzięki jednostce ruchomej wynosi 2... Doświadczenie przedstawione na rysunku 57 potwierdza ten wniosek.

W praktyce często stosuje się połączenie bloku ruchomego z blokiem stałym (ryc. 58). Pozwala to na zmianę kierunku działania siły przy jednoczesnym dwukrotnym wzroście siły.

Aby uzyskać większy przyrost siły, stosuje się mechanizm podnoszący, zwany wciągnik łańcuchowy... Greckie słowo oznaczające „polyspast” składa się z dwóch rdzeni: „poly” - dużo i „spao” - ciągnę, aby ogólnie okazało się „mnogotyag”.

Polyspast to połączenie dwóch klipsów, z których jeden składa się z trzech stałych bloków, a drugi z trzech ruchomych bloków (ryc. 59). Ponieważ każdy z ruchomych bloków podwaja siłę ciągnącą, cały blok koła daje sześciokrotny wzrost siły.

1. Jakie znasz dwa rodzaje klocków? 2. Jaka jest różnica między klockiem ruchomym a nieruchomym? 3. W jakim celu stosuje się blok stały? 4. Do czego służy ruchomy blok? 5. Co to jest wciągnik łańcuchowy? Jaki rodzaj przyrostu siły zapewnia?

Opis bibliograficzny: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Współczesny widok prostego mechanizmu „bloku”, badanego z podręczników fizyki dla klasy 7 // Młody naukowiec. - 2016 r. - nr 2. - S. 106-113.07.2019).

Podręczniki fizyki dla klasy 7, badając prosty mechanizm blokowy, interpretują wzmocnienie w siła podczas podnoszenia ładunku za pomocą za pomocą tego mechanizmu, na przykład: in Podręcznik Peryszkina A. B. wygrane w siłę osiąga się dzięki za pomocą koła bloku, na które działają siły dźwigni, oraz w podręczniku Gendensteina L. E. Te same wygrane uzyskuje się za pomocą za pomocą kabla, na który działa siła naciągu kabla. Różne podręczniki, różne przedmioty i różne siły - odebrać nagrodę w siła podczas podnoszenia ładunku. Dlatego celem tego artykułu jest wyszukiwanie obiektów i siły, z za pomocą którego zysk w siła podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokującego.

Słowa kluczowe:

Najpierw zapoznajmy się i porównajmy, w jaki sposób zyskują siłę podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokowego, w podręcznikach fizyki dla klasy 7, w tym celu dla jasności umieścimy w tabeli fragmenty podręczników z tymi samymi pojęciami.

Podsumujmy zapoznanie się i porównanie tekstów i rycin w podręcznikach:

Dowody uzyskania przyrostu siły w podręczniku A. V. Peryshkina są przeprowadzane na kole bloku, a siła działająca jest siłą dźwigni; podczas podnoszenia ładunku blok nieruchomy nie zwiększa siły, a blok ruchomy zwiększa siłę 2 razy. Nie ma wzmianki o kablu, na którym ładunek wisi na stałym bloku i ruchomym bloku z obciążeniem.

Z drugiej strony, w podręczniku L.E. Gendensteina, dowody wzrostu wytrzymałości są przeprowadzane na kablu, na którym wisi ładunek lub ruchomy blok z ładunkiem, a działającą siłą jest siła rozciągająca liny; podczas podnoszenia ładunku nieruchomy klocek może dać dwukrotny wzrost wytrzymałości, a w tekście nie ma wzmianki o dźwigni na kole klocka.

Przeszukanie literatury opisujące, jak uzyskać przyrost siły za pomocą bloku i uwięzi, doprowadziło do „Podstawowego podręcznika fizyki” pod redakcją akademika GS Landsberga, w §84. Proste maszyny na stronach 168-175 podano opisy: „pojedynczy blok, podwójny blok, brama, wciągnik łańcuchowy i blok różnicowy”. Rzeczywiście, dzięki swojej konstrukcji „podwójny blok daje wzrost wytrzymałości podczas podnoszenia ładunku, ze względu na różnicę w długości promieni bloków”, za pomocą których ładunek jest podnoszony, a wciągnik łańcuchowy daje wzrost wytrzymałość przy podnoszeniu ładunku, dzięki linie, na której kilka części wisi ładunek.” W ten sposób można było dowiedzieć się, dlaczego blok i lina (lina) zyskują siłę podczas podnoszenia ładunku, ale nie można było dowiedzieć się, jak blok i lina współdziałają ze sobą i przenoszą ciężar obciążenia względem siebie, ponieważ ładunek może być zawieszony na linie i kabel jest przerzucany przez klocek lub ładunek może wisieć na klocku, a blok wisi na kablu. Okazało się, że siła naciągu liny jest stała i działa na całej długości liny, dlatego przeniesienie ciężaru obciążenia przez linkę na blok będzie następowało w każdym punkcie styku liny z przewodem. blok, a także przeniesienie ciężaru ładunku zawieszonego na bloku na kabel. Aby wyjaśnić interakcję bloku z kablem, przeprowadzimy eksperymenty nad uzyskaniem przyrostu siły przez ruchomy blok przy podnoszeniu ładunku, wykorzystując sprzęt szkolnej sali fizyki: dynamometry, bloki laboratoryjne i zestaw obciążników w 1N (102 g). Zaczniemy nasze eksperymenty z ruchomym klockiem, ponieważ mamy trzy różne wersje tego, jak ten klocek może zyskać na sile. Pierwsza wersja to „Rys.180. Ruchomy blok jako dźwignia z nierównymi ramionami "- podręcznik AV Peryshkin, drugi" Ryc. 24,5 ... dwie identyczne siły naciągu cięgna F ", - według podręcznika LE Gendensteina i wreszcie trzeci" Ryc. 145. Polyspast " ... Podnoszenie ładunku ruchomą klatką wciągnika łańcuchowego na kilku częściach jednej liny - według podręcznika G.S. Landsberga.

Doświadczenie numer 1. „Rys. 183”

Aby przeprowadzić eksperyment nr 1, uzyskując przyrost siły na ruchomym bloku „z dźwignią z nierównymi ramionami OAV rys.180” według podręcznika AV Peryshkin, pozycja 1 na ruchomym bloku „ryc. 183”, możemy pociągnie za dźwignię z nierównymi ramionami ОАВ, jak na „Rys. 180” i rozpocznie podnoszenie ładunku z pozycji 1 do pozycji 2. W tym samym momencie blok zaczyna się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, wokół własnej osi w punkcie A, i punkt B - koniec dźwigni, poza którą następuje podnoszenie, wychodzi poza półkole, wzdłuż którego kabel przechodzi od dołu wokół ruchomego bloku. Punkt O - punkt podparcia dźwigni, który należy zamocować, opada, patrz "Rys. 183" - pozycja 2, czyli dźwignia z nierównymi ramionami OAB zmienia się jak dźwignia z równymi ramionami (punkty O i B mijają te same ścieżki).

Na podstawie danych uzyskanych w eksperymencie nr 1 o zmianach położenia dźwigni OAB na ruchomym klocku przy podnoszeniu ładunku z pozycji 1 do pozycji 2 można stwierdzić, że przedstawienie ruchomego klocka jako dźwigni o nierównych ramionach na „ryc. 180”, podczas podnoszenia ładunku, z obrotem bloku wokół jego osi, odpowiada dźwignia z równymi ramionami, która nie daje przyrostu siły podczas podnoszenia ładunku.

Eksperyment nr 2 rozpoczniemy od zamocowania na końcach kabla dynamometrów, na których zawiesimy ruchomy blok o masie 102 g, co odpowiada grawitacji 1 N. Jeden z końcówek kabla przymocujemy do zawieszenia, a za drugi koniec liny podniesiemy ładunek na ruchomy blok. Przed podbiciem odczyty obu hamowni o 0,5 N, na początku podbicia, odczyty dynamometru, dla którego ma miejsce podbicie, zmieniły się na 0,6 N i pozostały takie podczas podbicia, po zakończeniu podbicia. wzrost, odczyty wróciły do ​​​​0,5 N. Odczyty dynamometru zamocowanego na stałe zawieszenie nie zmieniły się podczas wynurzania i pozostały równe 0,5 N. Przeanalizujmy wyniki eksperymentu:

1. Przed podniesieniem, gdy na ruchomym klocku wisi ładunek o wartości 1 N (102 g), ciężar ładunku rozkłada się na całe koło i przenosi na linkę, która okrąża klocek od dołu, przez cały półokrąg koło.
2. Przed podniesieniem odczyty obu dynamometrów wynoszą po 0,5 N każdy, co wskazuje na rozłożenie ciężaru ładunku w 1 N (102 g) na dwie części kabla (przed i za blokiem) lub że siła naciągu kabla wynosi 0,5 N i jest taki sam na całej długości kabla (czyli na początku, taki sam na końcu kabla) - oba te stwierdzenia są prawdziwe.

Porównajmy analizę doświadczenia nr 2 z wersjami podręczników na temat uzyskania dwukrotnego przyrostu siły przez ruchomy klocek. Zacznijmy od stwierdzenia w podręczniku L. E. Gendensteina „… że na blok działają trzy siły: ciężar ładunku P skierowany w dół i dwie identyczne siły rozciągające linę skierowane w górę (ryc. 24.5”). Dokładniej będzie to stwierdzenie, że waga ładunku na „ryc. 14,5” został podzielony na dwie części kabla, przed i za blokiem, ponieważ siła naciągu kabla jest jedna. Pozostaje przeanalizować podpis pod „ryc. 181” z podręcznika A. V. Peryshkin „Połączenie bloków ruchomych i stałych - blok koła pasowego”. Opis urządzenia i uzyskania przyrostu siły przy podnoszeniu ładunku za pomocą wciągnika łańcuchowego znajduje się w Podręczniku fizyki elementarnej, wyd. Lansberg GS, gdzie jest napisane: „Każdy kawałek liny pomiędzy klockami będzie działał na ruchome obciążenie z siłą T, a wszystkie kawałki liny będą działać z siłą nT, gdzie n jest liczbą oddzielnych odcinków liny łączących oba części bloku." Okazuje się, że jeśli do „rys. 181” zastosujemy przyrost siły przez „linę łączącą obie części” wielokrążka z podręcznika fizyki elementarnej GS Landsberga, to opis przyrostu siły przez ruchomy klocek na „rys. 179 i odpowiednio na rys. 180” będzie błędem.

Po przeanalizowaniu czterech podręczników fizyki możemy stwierdzić, że dotychczasowy opis uzyskiwania przyrostu siły przez prosty mechanizm blokowy nie odpowiada rzeczywistemu stanowi rzeczy i dlatego wymaga nowego opisu działania prostego mechanizmu blokowego.

Proste urządzenie do podnoszenia składa się z bloku i linki (liny lub łańcucha).

Bloki tego mechanizmu podnoszącego są podzielone:

od projektu do prostych i złożonych;

metodą podnoszenia ładunku na ruchomą i stacjonarną.

Zacznijmy naszą znajomość budowy bloków od prosty blok, który jest kołem obracającym się wokół własnej osi, z rowkiem na obwodzie na linkę (lina, łańcuch) Rys. 1 i może być traktowany jako dźwignia równoramienna, w której ramiona sił są równe promieniowi koła: ОА = ОВ = r. Taki blok nie daje przyrostu siły, ale pozwala zmienić kierunek ruchu kabla (lina, łańcuch).

Podwójny blok składa się z dwóch bloków o różnych promieniach, sztywno połączonych ze sobą i zamontowanych na wspólnej osi na ryc. 2. Promienie bloków r1 i r2 są różne i podczas podnoszenia ładunku działają jak dźwignia o nierównych ramionach, a przyrost siły będzie równy stosunkowi długości promieni bloku o większej średnicy do a blok o mniejszej średnicy F = P · r1 / r2.

Bramy składa się z cylindra (bębna) i przymocowanej do niego klamki, która działa jak blok o dużej średnicy, Przyrost siły zadawany przez bramkę jest określony przez stosunek promienia okręgu R opisanego przez klamkę do promienia cylindra r, na którym nawinięta jest lina F = P r / R.

Przejdźmy do metody podnoszenia ładunku w blokach. Z opisu konstrukcji wszystkie bloki mają oś, wokół której się obracają. Jeśli oś bloku jest nieruchoma i nie podnosi się ani nie opada podczas podnoszenia ładunków, wówczas wywoływany jest taki blok blok stały, blok prosty, blok podwójny, brama.

Posiadać blok toczenia oś podnosi się i opada wraz z ładunkiem rys. 10 i ma to głównie na celu wyeliminowanie załamania liny w miejscu podwieszenia ładunku.

Zapoznajmy się z urządzeniem i sposobem podnoszenia ładunku z drugą częścią prostego mechanizmu podnoszącego - jest to lina, lina lub łańcuch. Lina jest skręcona z drutów stalowych, lina jest skręcona z nici lub splotek, a łańcuch składa się z połączonych ze sobą ogniw.

Metody zawieszania ładunku i uzyskiwania przyrostu siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą liny:

Na ryc. 4, ładunek jest zamocowany na jednym końcu kabla, a jeśli podniesiesz ładunek za drugi koniec kabla, podniesienie tego ładunku będzie wymagało siły nieco większej niż ciężar ładunku, ponieważ prosty blok wzmocnienia siła nie daje F = P.

Na ryc. 5 pracownik podnosi się za kabel, który zagina się wokół prostego bloku od góry, na jednym końcu pierwszej części kabla znajduje się siedzenie, na którym siedzi pracownik, a na drugiej części kabla , pracownik podnosi się z siłą 2 razy mniejszą niż jego waga, ponieważ ciężar pracownika został podzielony na dwie części liny, pierwsza - z siedzenia do bloku, a druga - z bloku do rąk pracownika F = P / 2.

Na rys. 6 ładunek jest podnoszony przez dwóch pracowników za pomocą dwóch lin, a ciężar ładunku jest równomiernie rozłożony na liny, a zatem każdy pracownik podniesie ładunek z siłą połowy ciężaru ładunku F = P / 2.

Na rys. 7 pracownicy podnoszą ładunek, który wisi na dwóch częściach jednego kabla, a ciężar ładunku jest równomiernie rozłożony między częściami tego kabla (jak między dwoma kablami), a każdy pracownik podniesie ładunek z siłą równą połowa ciężaru ładunku F = P / 2.

Na ryc. 8 koniec liny, dla którego jeden z pracowników podniósł ładunek, został zamocowany na stałym zawieszeniu, a ciężar ładunku został rozłożony na dwie części liny i gdy pracownik podnosi ładunek przy drugim końcu liny siła, z jaką pracownik podniesie ładunek, jest dwukrotnie mniejsza od ciężaru ładunku F = P / 2, a podnoszenie ładunku będzie 2 razy wolniejsze.

Na ryc. 9 ładunek wisi na 3 częściach jednego kabla, którego jeden koniec jest zamocowany, a przyrost siły podczas podnoszenia ładunku będzie równy 3, ponieważ ciężar ładunku jest rozłożony na trzy części kabla F = P / 3.

Aby wyeliminować zgięcie i zmniejszyć siłę tarcia, w miejscu, w którym ładunek jest zawieszony, montuje się prosty blok, a siła wymagana do podniesienia ładunku nie uległa zmianie, ponieważ prosty blok nie daje zwiększenia wytrzymałości z ryc. 10 i ryc. 11, a sam blok będzie się nazywał ruchomy blok, ponieważ oś tego bloku podnosi się i opada wraz z ładunkiem.

Teoretycznie ładunek może być zawieszony na nieograniczonej ilości części jednej liny, ale praktycznie ogranicza się to do sześciu części i taki mechanizm podnoszący nazywa się Blok koła pasowego, który składa się z nieruchomych i ruchomych zacisków z prostymi blokami, które są na przemian zaginane kablem, jeden koniec jest przymocowany do stałego zacisku, a ładunek jest podnoszony na drugim końcu kabla. Przyrost siły zależy od liczby części kabla między zaciskami stałymi i ruchomymi, zwykle 6 części kabla, a przyrost siły 6-krotny.

Artykuł omawia rzeczywiste interakcje między klockami a liną podczas podnoszenia ładunku. Istniejąca praktyka w definicji, że „stały blok nie daje przyrostu siły, a ruchomy blok daje 2-krotny przyrost siły” błędnie interpretowała współdziałanie liny i bloku w mechanizmie podnoszącym i nie odzwierciedlała cała gama projektów blokowych, co doprowadziło do powstania jednostronnych błędnych pomysłów blokowych. W porównaniu z istniejącymi tomami materiałów do badania prostego mechanizmu blokowego, objętość artykułu podwoiła się, ale pozwoliło to jasno i jasno wyjaśnić procesy zachodzące w prostym mechanizmie podnoszącym, nie tylko studentom, ale także nauczyciele.

Literatura:

1. Peryshkin, A. V. Fizyka, klasa 7: podręcznik / A. V. Peryshkin - 3. wydanie, dodatkowe - M .: Drofa, 2014, - 224 s.,: Ill. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Zastosowanie zasady równowagi dźwigni do klocka, s. 181-183.
2. Gendenstein, LE Fizyka. 7 klasa. 14.00 Część 1. Podręcznik dla instytucji edukacyjnych / L. E. Gendenshten, AB Kaidalov, VB Kozhevnikov; wyd. V. A. Orlova, I., I. Roysen - wyd. 2, ks. - M.: Mnemosina, 2010.-254 s.: ch. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Proste mechanizmy, s. 188-196.
3. Podstawowy podręcznik fizyki pod redakcją akademika GS Landsberga Tom 1. Mechanika. Ciepło. Fizyka Molekularna - wyd. X - M.: Nauka, 1985. § 84. Maszyny proste, s. 168-175.
4. Gromov, SV Fizyka: Podręcznik. za 7 cl. ogólne wykształcenie. instytucje / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3. ed. - M .: Edukacja, 2001.-158 s,: chory. ISBN-5-09-010349-6. §22. Blok, s. 55-57.

Słowa kluczowe: blok, blok podwójny, blok stały, blok ruchomy, blok koła pasowego..

Adnotacja: Podręczniki fizyki dla klasy 7, badając prosty mechanizm blokowy, interpretują przyrost siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą tego mechanizmu na różne sposoby, na przykład: w podręczniku AV Peryshkina przyrost siły osiąga się za pomocą koła blokowego, które jest oddziałują siły dźwigni, aw podręczniku Gendensteina L.E. ten sam zysk uzyskuje się za pomocą linki, na którą działa siła naciągu linki. Różne podręczniki, różne przedmioty i różne siły - aby zyskać na sile podczas podnoszenia ładunku. Dlatego celem tego artykułu jest poszukiwanie obiektów i sił, za pomocą których uzyskuje się przyrost siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokującego.