Blocurile sunt folosite pentru ridicarea sarcinilor. Blocul este o roată cu o canelură, fixată într-o cușcă. O frânghie, cablu sau lanț este trecut prin jgheabul blocului. Nemişcat se numește un astfel de bloc, a cărui axă este fixă și la ridicarea sarcinilor nu crește sau cade (Fig. 1, a, b).
Blocul fix poate fi considerat o manetă cu braț egal, în care umerii forțelor aplicate sunt egale cu raza roții. În consecință, din regula momentelor rezultă că un bloc fix nu dă câștig de forță. Vă permite să schimbați direcția forței.
Figura 2, a, b arată bloc mobil(axa blocului crește și coboară odată cu sarcina). Un astfel de bloc se rotește în jurul axei instantanee O. Regula momentelor pentru acesta va avea forma
Astfel, blocul mobil oferă un câștig de două ori în rezistență.
De obicei, în practică, se utilizează o combinație a unui bloc fix cu unul mobil (Fig. 3). Blocul fix este doar pentru comoditate. Prin schimbarea direcției de acțiune a forței, aceasta permite, de exemplu, să ridice o sarcină în timp ce stă pe pământ.
Cel mai adesea, mecanismele simple sunt folosite pentru a câștiga forță. Adică, cu mai puțină forță pentru a muta mai multă greutate în comparație cu aceasta. În acest caz, câștigul de putere nu se realizează „gratuit”. Prețul pentru acesta este pierderea distanței, adică este necesară mai multă mișcare decât fără utilizarea unui mecanism simplu. Cu toate acestea, atunci când forțele sunt limitate, „schimbul” de distanță pentru forță este benefic.
Blocurile mobile și fixe sunt câteva dintre tipurile de mecanisme simple. În plus, acestea sunt o pârghie modificată, care este și un mecanism simplu.
Bloc fix nu dă câștig de forță, schimbă pur și simplu direcția aplicării sale. Imaginați-vă că trebuie să ridicați o sarcină grea în sus de frânghie. Va trebui să-l trageți în sus. Dar dacă utilizați un bloc staționar, atunci va trebui să trageți în jos, în timp ce sarcina va crește. În acest caz, vă va fi mai ușor, deoarece puterea necesară va consta din forța musculară și din greutatea dumneavoastră. Fără a utiliza un bloc fix, ar trebui aplicată aceeași forță, dar ar fi realizată exclusiv datorită forței mușchilor.
Blocul fix este o roată cu jgheab de frânghie. Roata este fixă, se poate roti în jurul axei sale, dar nu se poate mișca. Capetele frânghiei (frânghiei) atârnă, o sarcină este atașată la una și o forță este aplicată celeilalte. Dacă trageți coarda în jos, sarcina crește în sus.
Deoarece nu există câștig de forță, nu există nici o pierdere de distanță. La ce distanță va crește sarcina, frânghia trebuie coborâtă la aceeași distanță.
Utilizare bloc de rulare dă un câștig de putere de două ori (în mod ideal). Aceasta înseamnă că, dacă greutatea sarcinii este F, atunci pentru a o ridica, trebuie să aplicați o forță F / 2. Blocul mobil constă din aceeași roată cu o canelură pentru cablu. Cu toate acestea, aici un capăt al cablului este fix, iar roata este mobilă. Roata se mișcă odată cu încărcătura.
Greutatea sarcinii este forța descendentă. Este echilibrat de două forțe ascendente. Unul este creat de suportul de care este atașat cablul, iar celălalt este tras de cablu. Forța de tragere a cablului este aceeași pe ambele părți, ceea ce înseamnă că greutatea sarcinii este distribuită în mod egal între ele. Prin urmare, fiecare dintre forțe este de 2 ori mai mică decât greutatea sarcinii.
În situații reale, câștigul de forță este mai mic de 2 ori, deoarece forța de ridicare este parțial „cheltuită” pe greutatea cablului și a blocului, precum și pe frecare.
Blocul mobil, oferind aproape dublu câștigul în forță, dă dubla pierdere în distanță. Pentru a ridica o sarcină la o anumită înălțime h, este necesar ca frânghiile de pe fiecare parte a blocului să scadă cu această înălțime, adică totalul este de 2h.
De obicei, se utilizează combinații de blocuri fixe și mobile - blocuri de scripete. Permit câștiguri în forță și direcție. Cu cât sunt mai multe blocuri în mișcare în palanul cu lanț, cu atât este mai mare câștigul de forță.
Utilizarea unui bloc mobil oferă un câștig dublu în rezistență, utilizarea unui bloc fix vă permite să schimbați direcția forței aplicate. În practică, se utilizează combinații de blocuri mobile și fixe. În acest caz, fiecare bloc mobil vă permite să înjumătățiți forța aplicată sau să dublați viteza de mișcare a sarcinii. Blocurile fixe sunt utilizate pentru a conecta blocurile mobile într-un singur sistem. Un astfel de sistem de blocuri mobile și fixe se numește palan cu lanț.
Definiție
Polyspast este un sistem de blocuri mobile și staționare conectate printr-o conexiune flexibilă (frânghii, lanțuri) folosită pentru a crește forța sau viteza de ridicare a sarcinilor.
Un palan cu lanț este utilizat în cazurile în care este necesar să ridicați sau să mutați o sarcină grea cu un efort minim, să asigurați tensiune etc. Cel mai simplu dispozitiv de ridicare cu lanț constă dintr-un singur bloc și o frânghie, în timp ce vă permite să înjumătățiți efortul de tractare necesar pentru ridicarea încărcăturii.
Figura 1. Fiecare bloc mobil dintr-un palan cu lanț oferă un câștig de două ori în rezistență sau viteză
De obicei, blocurile de scripete electrice sunt utilizate în mecanismele de ridicare, care permit reducerea tensiunii cablului, momentul de la greutatea sarcinii pe tambur și raportul de transmisie al mecanismului (palanuri, trolii). Blocurile de scripete de mare viteză, care vă permit să obțineți un câștig în viteza de deplasare a sarcinii la viteze mici ale elementului de acționare, sunt utilizate mult mai rar. Sunt utilizate în ascensoare hidraulice sau pneumatice, stivuitoare și mecanisme telescopice de extindere a brațului pentru macarale.
Principala caracteristică a dispozitivului de ridicare cu lanț este multiplicitatea. Acesta este raportul dintre numărul de ramuri ale corpului flexibil, pe care este suspendată sarcina, și numărul de ramuri înfășurate pe tambur (pentru blocuri de scripete electrice) sau raportul dintre viteza capătului principal al flexibilului corp la cel acționat (pentru blocuri de fulii de mare viteză). Relativ vorbind, multiplicitatea este coeficientul de câștig calculat teoretic în forță sau viteză atunci când se utilizează un dispozitiv de ridicare cu lanț. Modificarea multiplicității palanului cu lanț are loc prin introducerea sau îndepărtarea blocurilor suplimentare din sistem, în timp ce capătul frânghiei cu o multiplicitate uniformă este atașat la un element fix al structurii și cu o multiplicitate impar - pe o cușcă cu cârlig.
Figura 2. Fixarea frânghiei cu o multiplicitate pare și ciudată a palanului cu lanț
Câștigul de forță atunci când se utilizează un dispozitiv de ridicare cu lanț cu blocuri fixe $ n $ mobile și $ n $ este determinat de formula: $ P = 2Fn $, unde $ P $ este greutatea sarcinii, $ F $ este forța aplicată la intrarea palanului cu lanț, $ n $ este numărul de blocuri în mișcare.
În funcție de numărul de ramuri de frânghie fixate pe tamburul mecanismului de ridicare, se pot distinge blocuri de scripete simple (simple) și duble. În blocurile de scripete simple, când se înfășoară sau se desfășoară un element flexibil datorită mișcării sale de-a lungul axei tamburului, se creează o schimbare nedorită a sarcinii pe suporturile tamburului. De asemenea, dacă nu există blocuri libere în sistem (cablul de la blocul de cârlig merge direct la tambur), sarcina se mișcă nu numai în verticală, ci și în plan orizontal.
Figura 3. Blocuri fulie simple și duble
Pentru a asigura o ridicare strict verticală a sarcinii, se utilizează palanuri cu lanț dublu (formate din două simple), în acest caz, ambele capete ale frânghiei sunt fixate pe tambur. Pentru a asigura poziția normală a suspensiei cârligului cu întinderea neuniformă a elementului flexibil al ambelor scripeți, se utilizează un echilibru sau blocuri de egalizare.
Figura 4. Metode de asigurare a verticalității ridicării sarcinii
Blocurile de scripete de mare viteză diferă de scripetele de forță prin faptul că în ele forța de muncă, de obicei dezvoltată de un cilindru hidraulic sau pneumatic, este aplicată cuștii mobile, iar sarcina este suspendată de capătul liber al cablului sau al lanțului. Câștigul de viteză atunci când se utilizează un astfel de palan cu lanț se obține ca urmare a creșterii înălțimii de ridicare a sarcinii.
Atunci când utilizați blocuri de scripete, trebuie avut în vedere faptul că elementele utilizate în sistem nu sunt corpuri absolut flexibile, dar au o anumită rigiditate, prin urmare, ramura care vine nu cade imediat în fluxul de bloc și ramura care rulează nu îndreptați imediat. Acest lucru se observă cel mai mult atunci când se utilizează frânghii de oțel.
Întrebare: de ce la macaralele de construcție cârligul care transportă sarcina este fixat nu la capătul cablului, ci pe suportul blocului mobil?
Răspuns: pentru a asigura verticalitatea ridicării sarcinii.
Figura 5 prezintă un bloc de scripete de putere, în care există mai multe blocuri în mișcare și un singur staționar. Determinați câtă greutate poate fi ridicată aplicând forța $ F $ = 200 N blocului fix?
Figura 5
Fiecare dintre blocurile mobile ale echipamentului de putere dublează forța aplicată. Greutatea care poate fi ridicată de un polistiren de putere-grad de gradul III (fără a lua în considerare corecțiile pentru forțele de frecare și rigiditatea cablului) este determinată de formula:
Răspuns: palanul cu lanț poate ridica o sarcină de 800 N.
Un bloc este un fel de pârghie, este o roată cu o canelură (Fig. 1), o frânghie, cablu, frânghie sau lanț poate fi trecută prin canelură.
Fig. 1. Vedere generală a blocului
Blocurile sunt împărțite în mobil și fix.
Axa este fixată la un bloc staționar; la ridicarea sau coborârea unei sarcini, aceasta nu crește sau cade. Greutatea sarcinii pe care o ridicăm este notată cu P, forța aplicată este notată cu F și punctul de sprijin este O (Fig. 2).
Fig. 2. Bloc fix
Umărul forței P este segmentul OA (umărul forței l 1), brațul forței F este segmentul OB (brațul forței l 2) (Fig. 3). Aceste segmente sunt razele roții, apoi umerii sunt egali cu raza. Dacă umerii sunt egali, atunci greutatea sarcinii și forța pe care o aplicăm pentru ridicare sunt numerice egale.
Fig. 3. Bloc fix
Un astfel de bloc nu dă câștig de forță. Din aceasta putem concluziona că este recomandabil să utilizați un bloc fix pentru confortul ridicării, este mai ușor să ridicați sarcina în sus folosind o forță care este direcționată în jos.
Un dispozitiv în care axa poate fi ridicată și coborâtă cu sarcina. Acțiunea este similară acțiunii manetei (fig. 4).
Orez. 4. Bloc în mișcare
Pentru funcționarea acestui bloc, un capăt al cablului este fixat, la al doilea capăt aplicăm o forță F pentru a ridica o sarcină cu greutatea P, sarcina este atașată la punctul A. Punctul de sprijin în timpul rotației va fi punctul O, deoarece la fiecare moment al mișcării blocul se rotește și punctul O servește ca punct de sprijin (fig. 5).
Orez. 5. Bloc în mișcare
Brațul de forță F este de două raze.
Valoarea brațului de forță P este de o rază.
Umerii forțelor diferă la jumătate, conform regulii echilibrului pârghiei, forțele diferă cu un factor de doi. Forța necesară pentru ridicarea unei sarcini de greutate P va fi jumătate din greutatea sarcinii. Blocul mobil vă oferă un avantaj de rezistență de două ori.
În practică, combinațiile de blocuri sunt utilizate pentru a schimba direcția forței aplicate pentru ridicare și a o reduce la jumătate (Fig. 6).
Orez. 6. Combinație de unități mobile și fixe
În lecție, ne-am familiarizat cu dispozitivul unui bloc fix și mobil, dezasamblat că blocurile sunt tipuri de pârghii. Pentru a rezolva problemele pe această temă, este necesar să ne amintim de regula echilibrului pârghiei: raportul forțelor este invers proporțional cu raportul brațelor acestor forțe.
- Lukashik V.I., Ivanova E.V. Colectare de probleme în fizică pentru clasele 7-9 ale instituțiilor de învățământ. - ediția a XVII-a. - M.: Educație, 2004.
- A.V. Peryshkin Fizică. 7 cl. - Ediția a XIV-a, Stereotip. - M.: Bustard, 2010.
- A.V. Peryshkin Colectare de probleme în fizică, clasele 7-9: ed. A V-a, Stereotip. - M: Editura „Examen”, 2010.
- Class-fizika.narod.ru ().
- School.xvatit.com ().
- Scienceland.info ().
Teme pentru acasă
- Aflați singuri ce este un dispozitiv de ridicare cu lanț și ce fel de câștig de putere îl oferă.
- Unde sunt utilizate blocurile fixe și mobile în viața de zi cu zi?
- Este mai ușor să urci: urcând o frânghie sau urcând cu un bloc fix?
Descrierea dispozitivului
Blocul este un mecanism simplu, care este o roată cu o canelură în jurul circumferinței pentru o frânghie sau lanț, care se poate roti liber în jurul axei sale. Cu toate acestea, o frânghie aruncată peste o ramură de copac este, de asemenea, într-o oarecare măsură un bloc.
De ce sunt necesare blocuri?
În funcție de designul lor, blocurile pot permite schimbarea direcției forței aplicate (de exemplu, pentru a ridica o anumită sarcină suspendată pe o frânghie aruncată peste o ramură de copac, trebuie să trageți celălalt capăt al frânghiei în jos .. .sau lateral). În același timp, acest bloc nu va da câștig în forță. Astfel de blocuri sunt numite nemişcat, deoarece axa de rotație a blocului este fixată rigid (desigur, dacă ramificația nu se rupe). Astfel de blocuri sunt utilizate pentru comoditate. De exemplu, atunci când ridicați o încărcătură la o înălțime, este mult mai ușor să trageți o frânghie cu o sarcină aruncată peste bloc.
mult mai jos , punând greutatea corpului pe el, decât să stai deasupra și să tragi o sarcină cu o frânghie către tine.În plus, există blocuri care vă permit nu numai să schimbați direcția forței aplicate, ci și să câștigați puterea. Un astfel de bloc se numește mobilși funcționează exact opusul blocului în mișcare.
Pentru a obține un câștig de forță, un capăt al frânghiei trebuie fixat rigid (de exemplu, legați-l de o ramură). Apoi, o roată cu canelură este instalată pe frânghia de care este suspendată sarcina (acest lucru trebuie făcut în așa fel încât roata cu sarcina să poată circula liber pe frânghia noastră).
Acum, trăgând capătul liber al frânghiei în sus, vom vedea că și blocul cu greutatea a început să crească.Eforturile pe care va trebui să le depunem pentru a ridica sarcina în acest mod vor fi de aproximativ 2 ori mai mici decât greutatea sarcinii împreună cu blocul. Din păcate, acest tip de bloc nu permite schimbarea direcției forței în limite largi, prin urmare este adesea utilizat în tandem cu un bloc staționar (fixat rigid).
Descrierea experienței
În primul rând, videoclipul demonstrează principiul funcționării unui bloc fix: sarcini de aceeași masă sunt suspendate de un bloc fix fix, în timp ce blocul este în echilibru. Dar nu trebuie decât să agățăm o greutate suplimentară, iar avantajul începe imediat în partea cea mare.
Mai mult, folosind un sistem de blocuri mobile și fixe, încercăm să obținem o stare de echilibru selectând numărul optim de greutăți suspendate de ambele părți. Ca rezultat, blocul este echilibrat atunci când numărul de greutăți suspendate de blocul mobil devine de două ori mai mare decât greutățile suspendate de capătul liber al firului.
Astfel, putem concluziona că blocul mobil oferă un câștig dublu de rezistență.
Este interesant
Știați că unitățile mobile și fixe sunt utilizate pe scară largă în mecanismele de transmisie ale mașinilor? În plus, blocurile sunt folosite de constructori pentru a ridica sarcini mari și mici (bine, sau ei înșiși. De exemplu, atunci când repară fațadele exterioare ale clădirilor, constructorii lucrează adesea într-un leagăn care se poate deplasa între etaje. După finalizarea lucrărilor pe un etaj, muncitorii pot mișca rapid leagănul cu un etaj mai sus, folosind doar propria putere). Blocurile sunt atât de răspândite datorită ușurinței de asamblare și ușurinței de utilizare.