A jep një bllok i palëvizshëm një fitim të forcës? Cili është ndryshimi midis një blloku lëvizës dhe një blloku të palëvizshëm? Aplikimi i blloqeve të lëvizshme dhe fikse

Klasa e 7-të e fizikës. MEKANIZMAT E THJESHTA

Në teknologjinë moderne për transferimin e mallrave në vendet e ndërtimit dhe ndërmarrjet, përdoren gjerësisht mekanizmat ngritës, përbërësit e pazëvendësueshëm të të cilëve mund të quhenmekanizma të thjeshtë... Midis tyre janë shpikjet më të lashta të njerëzimit: blloku dhe leva ... Shkencëtari i lashtë grek Arkimedi ia lehtësoi punën njeriut, duke i dhënë atij një fitim në forcë kur përdor shpikjen e tij dhe e mësoi atë të ndryshojë drejtimin e veprimit të forcës.

Një bllok është një rrotë me një zakon rreth perimetrit për një litar ose zinxhir, boshti i të cilit është ngjitur fort në një mur ose një rreze tavani. Pajisjet ngritëse zakonisht përdorin jo një, por disa blloqe. Sistemi i blloqeve dhe kabllove të krijuar për të rritur kapacitetin mbajtës quhet ngritës zinxhir.

Njësi e lëvizshme dhe fikse- të njëjtat mekanizma të thjeshtë të lashtë si leva. Tashmë në vitin 212 p.e.s., me ndihmën e grepave dhe kapjeve të lidhura me blloqet, Sirakuzianët kapën mjetet e rrethimit nga romakët. Arkimedi drejtoi ndërtimin e automjeteve ushtarake dhe mbrojtjen e qytetit.

Blloku fiks Arkimedi e shihte atë si një krah të barabartë.
Momenti i forcës që vepron nga njëra anë e bllokut është e barabartë me momentin e forcës së ushtruar nga ana tjetër e bllokut. Forcat që krijojnë këto momente janë të njëjta.
Nuk ka asnjë fitim në forcë, por një bllok i tillë ju lejon të ndryshoni drejtimin e forcës, gjë që ndonjëherë është e nevojshme.

Arkimedi mori bllokun e lëvizshëm për një levë të pabarabartë, e cila jep një fitim 2-fish në forcë. Momentet e forcave veprojnë në lidhje me qendrën e rrotullimit, e cila duhet të jetë e barabartë në ekuilibër.

Arkimedi studioi vetitë mekanike të bllokut të lëvizshëm dhe e zbatoi atë në praktikë. Sipas Athenaeus, "u shpikën shumë mënyra për lëshimin e anijes gjigante të ndërtuar nga tirani i Sirakuzës Hieron, por mekaniku Arkimedi, duke përdorur mekanizma të thjeshtë, i vetëm arriti të lëvizte anijen me ndihmën e disa njerëzve. Arkimedi shpiku një bllok dhe përmes nisi një anije të madhe."...

Përdorimi i një blloku të lëvizshëm jep një fitim të dyfishtë në forcë, përdorimi i një blloku fiks ju lejon të ndryshoni drejtimin e forcës së aplikuar. Në praktikë, përdoren kombinime të blloqeve të lëvizshme dhe fikse. Në këtë rast, çdo bllok i lëvizshëm ju lejon të përgjysmoni forcën e aplikuar ose të dyfishoni shpejtësinë e lëvizjes së ngarkesës. Blloqet fikse përdoren për të lidhur blloqet e lëvizshme në një sistem të vetëm. Një sistem i tillë i blloqeve të lëvizshme dhe fikse quhet ngritës zinxhir.

Përkufizimi

Polyspast është një sistem blloqesh të lëvizshme dhe të palëvizshme të lidhura me një lidhje fleksibël (litarë, zinxhirë) që përdoren për të rritur forcën ose shpejtësinë e ngritjes së ngarkesave.

Një ngritës zinxhir përdoret në rastet kur është e nevojshme të ngrihet ose të zhvendoset një ngarkesë e rëndë me përpjekje minimale, të sigurohet tension, etj. Ngritësi më i thjeshtë i zinxhirit përbëhet nga vetëm një bllok dhe një litar, ndërsa ju lejon të përgjysmoni përpjekjet tërheqëse të nevojshme për të ngritur ngarkesën.

Figura 1. Çdo bllok i lëvizshëm në një ngritës zinxhir jep një fitim të dyfishtë në forcë ose shpejtësi

Zakonisht, rrotullat e fuqisë përdoren në mekanizmat ngritës, të cilët lejojnë uljen e tensionit të litarit, momentin nga pesha e ngarkesës në daulle dhe raportin e marsheve të mekanizmit (ngritës, çikrik). Blloqet e rrotullave me shpejtësi të lartë, të cilat lejojnë marrjen e një fitimi në shpejtësinë e lëvizjes së ngarkesës me shpejtësi të ulët të elementit të makinës, përdoren shumë më rrallë. Ato përdoren në ashensorët hidraulikë ose pneumatikë, pirunët dhe zgjatimet teleskopike të bumit për vinça.

Karakteristika kryesore e ngritjes së zinxhirit është shumësia. Ky është raporti i numrit të degëve të trupit fleksibël, mbi të cilin është pezulluar ngarkesa, me numrin e degëve të plagosura në kazan (për blloqet e rrotullave të energjisë), ose raporti i shpejtësisë së skajit kryesor të fleksibilit. trupi tek ai i drejtuar (për blloqet e rrotullave me shpejtësi të lartë). Duke folur relativisht, shumëfishimi është koeficienti i llogaritur teorikisht i fitimit në forcë ose shpejtësi kur përdoret një ngritës zinxhir. Ndryshimi i shumëllojshmërisë së ngritësit të zinxhirit ndodh duke futur ose hequr blloqe shtesë nga sistemi, ndërsa fundi i litarit me një shumësi të barabartë është ngjitur në një element fiks të strukturës, dhe me një shumësi të çuditshme - në një kafaz me grep.

Figura 2. Mbërthimi i litarit me një shumësi çift dhe teke të ngritjes së zinxhirit

Fitimi në forcë kur përdorni një ngritës zinxhiri me blloqe fikse $ n $ të lëvizshme dhe $ n $ përcaktohet nga formula: $ P = 2Fn $, ku $ P $ është pesha e ngarkesës, $ F $ është forca e aplikuar në hyrje të ngritjes së zinxhirit, $ n $ është numri i blloqeve lëvizëse.

Në varësi të numrit të degëve të litarit të fiksuar në kazanin e mekanizmit ngritës, mund të dallohen blloqet e rrotullave të vetme (të thjeshta) dhe të dyfishta. Në ngritësit me zinxhir të vetëm, kur mbështjellni ose hapni një element fleksibël për shkak të lëvizjes së tij përgjatë boshtit të daulles, krijohet një ndryshim i padëshirueshëm në ngarkesën në mbështetëset e daulleve. Gjithashtu, nëse nuk ka blloqe të lira në sistem (litari nga blloku i grepit shkon drejtpërdrejt në daulle), ngarkesa lëviz jo vetëm në rrafshin vertikal, por edhe në rrafshin horizontal.

Figura 3. Blloqe rrotulluese të vetme dhe të dyfishta

Për të siguruar një ngritje rreptësisht vertikale të ngarkesës, përdoren ngritës me zinxhir të dyfishtë (të përbërë nga dy të vetme), në këtë rast, të dy skajet e litarit janë të fiksuara në daulle. Për të siguruar pozicionin normal të pezullimit të grepit me shtrirje të pabarabartë të elementit fleksibël të të dy rrotullave, përdoret një balancues ose blloqe barazuese.

Figura 4. Metodat e sigurimit të vertikalitetit të ngritjes së ngarkesës

Blloqet e rrotullave me shpejtësi të lartë ndryshojnë nga rrotullat e fuqisë në atë që në to forca e punës, e zhvilluar zakonisht nga një cilindër hidraulik ose pneumatik, aplikohet në kafazin e lëvizshëm dhe ngarkesa pezullohet nga fundi i lirë i litarit ose zinxhirit. Fitimi në shpejtësi kur përdorni një ngritës të tillë zinxhirësh merret si rezultat i rritjes së lartësisë së ngritjes së ngarkesës.

Kur përdorni blloqe rrotullash, duhet të kihet parasysh se elementët e përdorur në sistem nuk janë trupa absolutisht fleksibël, por kanë një ngurtësi të caktuar, prandaj, dega që vjen nuk bie menjëherë në rrjedhën e bllokut, dhe dega e drejtimit nuk bie. drejtohu menjëherë. Kjo është më e dukshme kur përdorni litarë çeliku.

Pyetje: pse në vinçat e ndërtimit grepa që mbart ngarkesën nuk është ngjitur në fund të kabllit, por në mbajtësin e bllokut të lëvizshëm?

Përgjigje: për të siguruar vertikalitetin e ngritjes së ngarkesës.

Figura 5 tregon një bllok të rrotullës së fuqisë, në të cilën ka disa blloqe lëvizëse dhe vetëm një i palëvizshëm. Përcaktoni sa peshë mund të ngrihet duke aplikuar forcën $ F $ = 200 N në bllokun fiks?

Figura 5

Secili prej blloqeve të lëvizshëm të mjetit me fuqi dyfishon forcën e aplikuar. Pesha që mund të ngrihet nga një polistiren me fuqi të shkallës së tretë (pa marrë parasysh korrigjimet për forcat e fërkimit dhe ngurtësinë e kabllit) përcaktohet nga formula:

Përgjigje: ngritësi i zinxhirit mund të ngrejë një ngarkesë që peshon 800 N.

Blloqet klasifikohen si mekanizma të thjeshtë. Grupi i këtyre pajisjeve, të cilat shërbejnë për transformimin e forcës, përveç blloqeve, përfshin një levë, një plan të pjerrët.

PËRKUFIZIM

Blloko- një trup i ngurtë që ka aftësinë të rrotullohet rreth një boshti fiks.

Blloqet bëhen në formë disqesh (rrota, cilindra të ulët etj.) me brazdë nëpër të cilën kalohet një litar (bust, litar, zinxhir).

Një bllok quhet i palëvizshëm, me një bosht fiks (Fig. 1). Nuk lëviz kur ngre një ngarkesë. Një bllok fiks mund të konsiderohet si një levë që ka krahë të barabartë.

Kushti për ekuilibrin e bllokut është kushti për ekuilibrin e momenteve të forcave të aplikuara në të:

Blloku në Fig. 1 do të jetë në ekuilibër nëse forcat e tensionit të fillit janë të barabarta:

meqenëse supet e këtyre forcave janë të njëjta (OA = OB). Blloku i palëvizshëm nuk jep një fitim në forcë, por ju lejon të ndryshoni drejtimin e veprimit të forcës. Shpesh është më i përshtatshëm për të tërhequr një litar që vjen nga lart sesa një litar që vjen nga poshtë.

Nëse masa e ngarkesës së lidhur në një nga skajet e litarit të hedhur mbi një bllok fiks është e barabartë me m, atëherë për ta ngritur atë, duhet të zbatohet forca F në skajin tjetër të litarit, e barabartë me:

me kusht që të mos kemi parasysh forcën e fërkimit në bllok. Nëse është e nevojshme të merret parasysh fërkimi në bllok, atëherë futet koeficienti i rezistencës (k), atëherë:

Blloku mund të zëvendësohet nga një mbështetje e qetë e fiksuar. Mbi një mbështetëse të tillë hidhet një litar (litar), i cili rrëshqet përgjatë suportit, por forca e fërkimit rritet.

Blloku fiks nuk jep fitim në punë. Rrugët që përshkojnë pikat e zbatimit të forcave janë të njëjta, forca të barabarta, pra, punë e barabartë.

Për të marrë një rritje të forcës kur përdorni blloqe fikse, përdoret një kombinim blloqesh, për shembull një bllok i dyfishtë. Kur blloqet duhet të kenë diametra të ndryshëm. Ata janë të lidhur pa lëvizje me njëra-tjetrën dhe vendosen në një bosht të vetëm. Një litar është ngjitur në çdo bllok në mënyrë që të mund të mbështillet mbi ose jashtë bllokut pa rrëshqitur. Supet e forcave në këtë rast do të jenë të pabarabarta. Blloku i dyfishtë vepron si një levë me krahë me gjatësi të ndryshme. Figura 2 tregon një skemë të një blloku të dyfishtë.

Kushti i ekuilibrit për levën në Fig. 2 do të bëhet formula:

Blloku i dyfishtë mund të transformojë fuqinë. Duke ushtruar më pak forcë në një plagë litari në një bllok me rreze të madhe, fitohet një forcë që vepron nga ana e plagës së litarit në një bllok me rreze më të vogël.

Një bllok i lëvizshëm është një bllok, boshti i të cilit lëviz së bashku me ngarkesën. Në fig. 2, blloku i lëvizshëm mund të konsiderohet si një levë me krahë të madhësive të ndryshme. Në këtë rast, pika O është pikëmbështetja e levës. OA është shpatulla e forcës; OB është shpatulla e forcës. Konsideroni fig. 3. Shpatulla e forcës është dy herë më e madhe se shpatulla e forcës, prandaj, për ekuilibër është e nevojshme që madhësia e forcës F të jetë dy herë më e vogël se moduli i forcës P:

Mund të konkludojmë se me ndihmën e bllokut të lëvizshëm marrim një fitim në forcë dy herë. Gjendja e ekuilibrit të bllokut të lëvizshëm pa marrë parasysh forcën e fërkimit mund të shkruhet si:

Nëse përpiqeni të merrni parasysh forcën e fërkimit në bllok, atëherë futet koeficienti i rezistencës së bllokut (k) dhe ju merrni:

Ndonjëherë përdoret një kombinim i një njësie të lëvizshme dhe fikse. Në këtë kombinim, blloku fiks përdoret për lehtësi. Nuk jep një fitim në forcë, por ju lejon të ndryshoni drejtimin e veprimit të forcës. Blloku i lëvizshëm përdoret për të ndryshuar madhësinë e forcës së aplikuar. Nëse skajet e litarit që mbyll bllokun bëjnë të njëjtat kënde me horizontin, atëherë raporti i forcës që vepron në ngarkesë me peshën e trupit është i barabartë me raportin e rrezes së bllokut me kordën e harku që e mbyll litari. Në rastin e litarëve paralelë, forca e nevojshme për të ngritur ngarkesën do të kërkohet sa gjysma e peshës së ngarkesës që ngrihet.

Rregulli i artë i mekanikës

Mekanizmat e thjeshtë të fitimit në punë nuk japin. Sa shumë fitojmë në forcë, humbasim në distancë me të njëjtën sasi. Meqenëse puna është e barabartë me produktin e pikës së forcës për zhvendosje, prandaj, ajo nuk do të ndryshojë kur përdorni blloqe lëvizëse (si dhe të palëvizshme).

Në formën e një formule, "rregulli i artë # mund të shkruhet si më poshtë:

ku është rruga e përshkuar nga pika e zbatimit të forcës - rruga e përshkuar nga pika e aplikimit të forcës.

Rregulli i Artë është formulimi më i thjeshtë i ligjit të ruajtjes së energjisë. Ky rregull vlen për rastet e lëvizjes uniforme ose pothuajse uniforme të mekanizmave. Distancat e lëvizjes përkthimore të skajeve të litarëve lidhen me rrezet e blloqeve (dhe) si:

Ne marrim se për të përmbushur "rregullin e artë" për një bllok të dyfishtë, është e nevojshme që:

Nëse forcat dhe janë të balancuara, atëherë blloku është në pushim ose lëviz në mënyrë të barabartë.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2

Bllokoështë një pajisje në formën e një rrote me një brazdë nëpër të cilën kalohet një litar, kabllo ose zinxhir. Ekzistojnë dy lloje kryesore të blloqeve - të lëvizshme dhe fikse. Në një bllok të palëvizshëm, boshti është i fiksuar dhe gjatë ngritjes së ngarkesave ai nuk ngrihet ose bie (Fig. 54), ndërsa në një bllok të lëvizshëm boshti lëviz me ngarkesën (Fig. 55).

Një bllok i palëvizshëm nuk jep një fitim të forcës. Përdoret për të ndryshuar drejtimin e forcës. Kështu, për shembull, duke aplikuar një forcë në rënie në një litar të hedhur mbi një bllok të tillë, ne e detyrojmë ngarkesën të ngrihet lart (shih Fig. 54). Situata është e ndryshme me njësinë e lëvizshme. Ky bllok lejon një forcë të vogël të balancojë një forcë që është 2 herë më e madhe. Për ta vërtetuar këtë, le t'i drejtohemi figurës 56. Duke aplikuar forcën F, përpiqemi të rrotullojmë bllokun rreth boshtit që kalon në pikën O. Momenti i kësaj force është i barabartë me produktin Fl, ku l është krahu i forcës F, i barabartë me diametrin e bllokut OB. Në të njëjtën kohë, ngarkesa e ngjitur në bllok me peshën e tij P krijon një moment të barabartë me, ku është shpatulla e forcës P, e barabartë me rrezen e bllokut OA. Sipas rregullit të momenteve (21.2)

Q.E.D.

Nga formula (22.2) rezulton se P / F = 2. Kjo do të thotë se fitimi në forcë i marrë me njësinë e lëvizshme është 2... Përvoja e paraqitur në Figurën 57 konfirmon këtë përfundim.

Në praktikë, shpesh përdoret një kombinim i një blloku të lëvizshëm me një fiks (Fig. 58). Kjo ju lejon të ndryshoni drejtimin e ndikimit të forcës me një rritje të njëkohshme të dyfishtë në forcë.

Për të marrë një fitim më të madh në forcë, quhet një mekanizëm ngritës rrota... Fjala greke për "polyspast" është formuar nga dy rrënjë: "poly" - shumë dhe "spao" - unë tërheq, kështu që në përgjithësi rezulton "mnogotyag".

Polyspast është një kombinim i dy kapëseve, njëra prej të cilave përbëhet nga tre blloqe fikse, dhe tjetra - nga tre blloqe të lëvizshme (Fig. 59). Meqenëse secili prej blloqeve lëvizëse dyfishon forcën tërheqëse, blloku i përgjithshëm i rrotullës jep një fitim gjashtëfish në forcë.

1. Cilat dy lloje blloqesh njihni? 2. Cili është ndryshimi midis një blloku në lëvizje dhe një blloku të palëvizshëm? 3. Për çfarë qëllimi përdoret një bllok fiks? 4. Për çfarë përdoret blloku i lëvizshëm? 5. Çfarë është një ngritës zinxhir? Çfarë lloj fitimi të forcës jep?

Përshkrimi bibliografik: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Pamje moderne e mekanizmit të thjeshtë "blloku", studiuar nga tekstet e fizikës për klasën e 7 // Shkencëtar i ri. - 2016. - Nr. 2. - S. 106-113..07.2019).

Tekstet e fizikës për klasën e 7-të, kur studiojnë një mekanizëm të thjeshtë blloku, interpretojnë fitimin në forca gjatë ngritjes së një ngarkese me duke përdorur këtë mekanizëm, për shembull: në Libri shkollor i Peryshkin A. B. fitimet në forca arrihet me duke përdorur timonin e bllokut, mbi të cilin veprojnë forcat e levës dhe në librin shkollor të Gendenstein L. E. Të njëjtat fitime fitohen me duke përdorur një kabllo, mbi të cilën vepron forca e tensionit të kabllit. Tekste të ndryshme, lëndë të ndryshme dhe forca të ndryshme - për të marrë një çmim në forcë gjatë ngritjes së një ngarkese. Prandaj, qëllimi i këtij artikulli është kërkimi i objekteve dhe forcat, me me anë të së cilës fitimi në forcë, kur ngrihet një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë bllokimi.

Fjalë kyçe:

Së pari, le të njihemi dhe të krahasojmë se si fitojnë forcë, kur ngrenë një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë blloku, në tekstet e fizikës për klasën 7, për këtë do të vendosim fragmente nga tekstet shkollore me të njëjtat koncepte në tabelë për qartësi.

Le të përmbledhim rishikimin dhe krahasimin e teksteve dhe figurave në tekstet shkollore:

Provat e fitimit të forcës në tekstin shkollor të A. V. Peryshkin kryhen në timonin e bllokut dhe forca e veprimit është forca e levës; kur ngre një ngarkesë, një bllok i palëvizshëm nuk jep një fitim në forcë, dhe një bllok lëvizës jep një rritje të forcës në 2 herë. Nuk përmendet një kabllo në të cilën varet një ngarkesë në një bllok fiks dhe një bllok i lëvizshëm me një ngarkesë.

Nga ana tjetër, në librin shkollor të L.E. Gendenstein, provat e një fitimi në forcë kryhen në një kabllo mbi të cilën varet një ngarkesë ose një bllok i lëvizshëm me ngarkesë dhe forca vepruese është forca e tensionit të kabllit; kur ngre një ngarkesë, një bllok i palëvizshëm mund të japë një fitim 2-fish në forcë dhe nuk përmendet në tekst levën në rrotën e bllokut.

Një kërkim i literaturës që përshkruan se si të fitohet një fitim në forcë nga një bllok dhe një lidhje, çoi në "Librin Fillestar të Fizikës" të redaktuar nga Akademiku GS Landsberg, në §84. Makinat e thjeshta në faqet 168–175 janë dhënë përshkrime: "blloku i vetëm, blloku i dyfishtë, porta, ngritësi zinxhir dhe blloku diferencial". Në të vërtetë, nga dizajni i tij, "një bllok i dyfishtë jep një fitim në forcë kur ngre një ngarkesë, për shkak të ndryshimit në gjatësinë e rrezeve të blloqeve", me ndihmën e të cilit ngrihet ngarkesa, dhe një ngritës zinxhir jep një fitim në forcë kur ngrihet një ngarkesë, për shkak të litarit, në disa pjesë të të cilit varet ngarkesa. Kështu, ishte e mundur të zbulohej pse një blloku dhe një litari (litar) fitojnë forcë kur ngrihet një ngarkesë, por nuk ishte e mundur të zbulohej se si blloku dhe litari ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe transferojnë peshën të ngarkesës me njëri-tjetrin, pasi ngarkesa mund të pezullohet në litar, dhe kablloja hidhet mbi bllok ose ngarkesa mund të varet në bllok, dhe blloku varet në kabllo. Doli që forca e tensionit të kabllit është konstante dhe vepron përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit, prandaj, transferimi i peshës së ngarkesës nga kablloja në bllok do të jetë në çdo pikë kontakti midis kabllit dhe blloku, si dhe transferimi i peshës së ngarkesës së pezulluar në bllok në kabllo. Për të sqaruar ndërveprimin e bllokut me kabllon, ne do të kryejmë eksperimente për të marrë një fitim të forcës nga blloku i lëvizshëm, kur ngremë një ngarkesë, duke përdorur pajisjet e një klase të fizikës së shkollës: dinamometra, blloqe laboratori dhe një grup peshash në 1N (102 g). Ne do të fillojmë eksperimentet tona me bllokun e lëvizshëm, sepse ne kemi tre versione të ndryshme se si ky bllok mund të fitojë forcë. Versioni i parë është “Fig.180. Një bllok i lëvizshëm si një levë me shpatulla të pabarabarta "- teksti shkollor i AV Peryshkin, i dyti" Fig. 24.5 ... dy forca identike të tensionit të kabllit F ", - sipas tekstit shkollor të LE Gendenstein, dhe në fund i treti" Fig. 145. Polyspast " ... Ngritja e një ngarkese me një kapëse të lëvizshme të një ngritësi zinxhir në disa pjesë të një litari - sipas tekstit shkollor të G.S. Landsberg.

Përvoja numër 1. "Fig. 183"

Për të kryer eksperimentin nr.1, duke marrë një fitim në forcë në bllokun e lëvizshëm "me levë me krahë të pabarabartë OAV fig.180" sipas tekstit shkollor të AV Peryshkin, pozicioni 1 në bllokun e lëvizshëm "fig. 183", ne. do të tërheqë një levë me krahë të pabarabartë ОАВ, si në "Fig. 180", dhe do të fillojë të ngrejë ngarkesën nga pozicioni 1 në pozicionin 2. Në të njëjtin moment, blloku fillon të rrotullohet, në drejtim të kundërt të akrepave të orës, rreth boshtit të tij në pikën A, dhe pika B - fundi i levës, përtej së cilës bëhet ngritja, shkon përtej gjysmërrethit, përgjatë të cilit kabllo kalon rreth bllokut të lëvizshëm nga poshtë. Pika O - pika mbështetëse e levës, e cila duhet të fiksohet, zbret, shihni "Fig. 183" - pozicioni 2, domethënë, leva me krahë të pabarabartë OAB ndryshon si një levë me krahë të barabartë (pikat O dhe B kalojnë të njëjtat rrugë).

Bazuar në të dhënat e marra në eksperimentin nr. 1 për ndryshimet në pozicionin e levës OAB në bllokun e lëvizshëm gjatë ngritjes së ngarkesës nga pozicioni 1 në pozicionin 2, mund të konkludojmë se paraqitja e bllokut të lëvizshëm si një levë me krahë të pabarabartë në "Fig. 180", gjatë ngritjes së ngarkesës, me rrotullimin e bllokut rreth boshtit të tij, korrespondon një levë me krahë të barabartë, e cila nuk jep një fitim në forcë gjatë ngritjes së ngarkesës.

Eksperimenti nr. 2 do të fillojë duke ngjitur dinamometra në skajet e kabllit, në të cilin do të varim një bllok të lëvizshëm me peshë 102 g, që i përgjigjet një graviteti prej 1 N. Do të rregullojmë një nga skajet e kabllit. te pezullimi, dhe për skajin tjetër të kabllit do të heqim ngarkesën në bllokun e lëvizshëm. Para ngritjes, leximet e të dy dinamometrave me 0,5 N, në fillim të ngritjes, leximet e dinamometrit, për të cilin ndodh ngritja, ndryshuan në 0,6 N dhe mbetën të tilla gjatë ngritjes, në fund të Ngritja, leximet u kthyen në 0,5 N. Leximet e dinamometrit të fiksuar për një pezullim fiks nuk ndryshuan gjatë ngjitjes dhe mbetën të barabarta me 0,5 N. Le të analizojmë rezultatet e eksperimentit:

1. Përpara ngritjes, kur një ngarkesë prej 1 N (102 g) varet në bllokun e lëvizshëm, pesha e ngarkesës shpërndahet në të gjithë rrotën dhe transferohet në kabllo, e cila rrotullohet rreth bllokut nga poshtë, nga i gjithë gjysmërrethi i rrota.
2. Para ngritjes, leximet e të dy dinamometrave janë 0,5 N secila, gjë që tregon shpërndarjen e peshës së ngarkesës në 1 N (102 g) në dy pjesë të kabllit (para dhe pas bllokut) ose se forca e tensionit i kabllit është 0,5 N, dhe është i njëjtë përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit (që në fillim është i njëjtë në fund të kabllit) - të dyja këto pohime janë të vërteta.

Le të krahasojmë analizën e përvojës nr. 2 me versionet e teksteve shkollore për marrjen e një fitimi 2-fish në forcë nga një bllok i lëvizshëm. Le të fillojmë me thënien në librin shkollor të L. E. Gendenstein "... se tre forca zbatohen në bllok: pesha e ngarkesës P, e drejtuar poshtë dhe dy forca identike të tensionit të kabllit, të drejtuara lart (Fig. 24.5). Më saktësisht, do të jetë deklarata se pesha e ngarkesës në "Fig. 14.5” ndahet në dy pjesë të kabllit, para dhe pas bllokut, pasi forca e tensionit të kabllit është një. Mbetet për të analizuar nënshkrimin nën "Fig. 181" nga libri shkollor A. V. Peryshkin "Një kombinim i blloqeve të lëvizshme dhe fikse - blloku i rrotullës". Një përshkrim i pajisjes dhe marrja e një fitimi në forcë kur ngrihet një ngarkesë me një ngritës zinxhiri është dhënë në Librin Elementar të Fizikës, ed. Lansberg GS ku thotë: "Çdo pjesë e litarit midis blloqeve do të veprojë në një ngarkesë lëvizëse me një forcë T, dhe të gjitha pjesët e litarit do të veprojnë me një forcë nT, ku n është numri i seksioneve të veçanta të litarit që lidh të dyja pjesë të bllokut." Rezulton se nëse për "Fig. 181" aplikojmë marrjen e një fitimi në forcë nga një "litar që lidh të dy pjesët" e ngritjes së zinxhirit nga teksti Elementar i fizikës nga GS Landsberg, atëherë përshkrimi i marrjes së një fitimi në forca nga një bllok i lëvizshëm në "Fig. 179 dhe, në përputhje me rrethanat, Fig. 180 "do të jetë një gabim.

Pas analizimit të katër teksteve të fizikës, mund të konkludojmë se përshkrimi ekzistues i marrjes së një fitimi në forcë nga një mekanizëm i thjeshtë blloku nuk korrespondon me gjendjen reale të punëve dhe për këtë arsye kërkon një përshkrim të ri të funksionimit të një mekanizmi të thjeshtë blloku.

Pajisja e thjeshtë ngritëse përbëhet nga një bllok dhe një kabllo (litar ose zinxhir).

Blloqet e këtij mekanizmi ngritës ndahen:

nga dizajni në të thjeshtë dhe komplekse;

me metodën e ngritjes së ngarkesës në të lëvizshme dhe të fiksuar.

Le të fillojmë njohjen tonë me ndërtimin e blloqeve me bllok i thjeshtë, e cila është një rrotë që rrotullohet rreth boshtit të saj, me një brazdë rreth perimetrit për një kabllo (litar, zinxhir) Fig. 1 dhe mund të konsiderohet si një levë me krahë të barabartë, në të cilën krahët e forcave janë të barabarta me rrezen e rrotës: ОА = ОВ = r. Një bllok i tillë nuk jep një fitim në forcë, por ju lejon të ndryshoni drejtimin e lëvizjes së kabllit (litar, zinxhir).

Blloku i dyfishtë përbëhet nga dy blloqe me rreze të ndryshme, të lidhur fort me njëri-tjetrin dhe të montuar në një aks të përbashkët në Fig. 2. Rrezet e blloqeve r1 dhe r2 janë të ndryshme dhe gjatë ngritjes së ngarkesës ato veprojnë si një levë me krahë të pabarabartë, dhe fitimi në forcë do të jetë i barabartë me raportin e gjatësive të rrezeve të një blloku me një diametër më të madh me një bllok me diametër më të vogël F = P · r1 / r2.

Portat përbëhet nga një cilindër (daulle) dhe një dorezë e bashkangjitur në të, e cila luan rolin e një blloku me diametër të madh, Fitimi në fuqi i dhënë nga porta përcaktohet nga raporti i rrezes së rrethit R të përshkruar nga doreza me rrezja e cilindrit r në të cilin është mbështjellë litari F = P r / R.

Le të kalojmë në metodën e ngritjes së ngarkesës në blloqe. Nga përshkrimi i strukturës, të gjitha blloqet kanë një bosht rreth të cilit rrotullohen. Nëse aksi i bllokut është i fiksuar dhe nuk ngrihet ose bie gjatë ngritjes së ngarkesave, atëherë një bllok i tillë quhet bllok fiks, bllok i thjeshtë, bllok i dyfishtë, portë.

Kanë bllok rrotullues boshti ngrihet dhe bie së bashku me ngarkesën fig 10 dhe synohet kryesisht të eliminojë lakimin e kabllit në vendin ku është pezulluar ngarkesa.

Le të njihemi me pajisjen dhe metodën e ngritjes së ngarkesës me pjesën e dytë të një mekanizmi të thjeshtë ngritës - ky është një kabllo, litar ose zinxhir. Litari është i përdredhur nga telat e çelikut, litari është i përdredhur nga fijet ose fijet, dhe zinxhiri përbëhet nga lidhje të lidhura me njëra-tjetrën.

Metodat për pezullimin e ngarkesës dhe marrjen e një fitimi në forcë kur ngrini ngarkesën me një litar:

Në fig. 4, ngarkesa është e fiksuar në njërin skaj të kabllit dhe nëse e ngrini ngarkesën nga ana tjetër e kabllit, atëherë ngritja e kësaj ngarkese do të kërkojë një forcë pak më shumë se pesha e ngarkesës, pasi një bllok i thjeshtë fitimi në forca nuk jep F = P.

Në figurën 5, punëtori ngrihet nga kablloja, e cila përkulet rreth një blloku të thjeshtë nga lart, në njërën skaj të pjesës së parë të kabllit ka një ndenjëse në të cilën ulet punëtori, dhe për pjesën e dytë të kabllit punëtori ngre veten me një forcë 2 herë më pak se pesha e tij, sepse pesha e punëtorit ndahet në dy pjesë të kabllit, e para - nga sedilja në bllok, dhe e dyta - nga blloku në duart e punëtori F = P / 2.

Në figurën 6, ngarkesa ngrihet nga dy punëtorë për dy litarë dhe pesha e ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë midis litarëve dhe për këtë arsye secili punëtor do ta ngrejë ngarkesën me një forcë sa gjysma e peshës së ngarkesës F = P / 2 .

Në figurën 7, punëtorët ngrenë një ngarkesë që varet në dy pjesë të një kablloje dhe pesha e ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë midis pjesëve të këtij kablli (si midis dy kabllove) dhe secili punëtor do ta ngrejë ngarkesën me një forcë të barabartë me gjysma e peshës së ngarkesës F = P / 2.

Në figurën 8, fundi i kabllit, për të cilin njëri nga punëtorët ngriti ngarkesën, u fiksua në një pezullim fiks, dhe pesha e ngarkesës u shpërnda në dy pjesë të kabllit, dhe kur punëtori ngre ngarkesën në skajin tjetër të kabllit, forca me të cilën punëtori do të ngrejë ngarkesën është dy herë më e vogël se pesha e ngarkesës F = P / 2 dhe ngritja e ngarkesës do të jetë 2 herë më e ngadaltë.

Në figurën 9, ngarkesa varet në 3 pjesë të një kablloje, një skaj i të cilit është i fiksuar dhe fitimi në forcë gjatë ngritjes së ngarkesës do të jetë i barabartë me 3, pasi pesha e ngarkesës shpërndahet në tre pjesë të kabllit. F = P / 3.

Për të eliminuar kthesën dhe për të zvogëluar forcën e fërkimit, një bllok i thjeshtë është instaluar në vendin ku është pezulluar ngarkesa dhe forca e nevojshme për të ngritur ngarkesën nuk ka ndryshuar, pasi një bllok i thjeshtë nuk jep një fitim në forcën e Fig. 10 dhe Fig. 11, dhe vetë blloku do të thirret bllok i lëvizshëm, meqenëse boshti i këtij blloku ngrihet dhe bie me ngarkesën.

Teorikisht, ngarkesa mund të pezullohet në një numër të pakufizuar pjesësh të një kablloje, por praktikisht ajo është e kufizuar në gjashtë pjesë dhe një mekanizëm i tillë ngritës quhet blloku i rrotullës, i cili përbëhet nga një kapëse të palëvizshme dhe të lëvizshme me blloqe të thjeshta, të cilat përkulen në mënyrë alternative nga një kabllo, njëri skaj i fiksuar në një kapëse fikse dhe ngarkesa ngrihet në skajin tjetër të kabllit. Fitimi i forcës varet nga numri i pjesëve të litarit midis kapëseve të palëvizshme dhe të lëvizshme, zakonisht 6 copë litar dhe fitimi i forcës 6 herë.

Artikulli diskuton ndërveprimet në jetën reale midis blloqeve dhe kabllit kur ngrihet një ngarkesë. Praktika ekzistuese në përkufizimin se "një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, dhe një bllok i lëvizshëm jep një fitim në forcë me 2 herë" interpretoi gabimisht ndërveprimin e bllokut. Krahasuar me vëllimet ekzistuese të materialit për studimin e një mekanizmi të thjeshtë blloku, vëllimi i artikullit është dyfishuar, por kjo bëri të mundur shpjegimin e qartë dhe të qartë të proceseve që ndodhin në një mekanizëm të thjeshtë ngritës, jo vetëm për studentët, por edhe për mësuesit.

Literatura:

1. Peryshkin, A. V. Fizikë, klasa 7: tekst shkollor / A. V. Peryshkin. - Botimi i 3-të, Shtesë - M .: Drofa, 2014, - 224 s,: ill. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Zbatimi i rregullit të balancës së levës në bllok, f. 181–183.
2. Gendenstein, L.E. Fizikë. klasën e 7-të. Në orën 14:00 Pjesa 1. Libër shkollor për institucionet arsimore / L. E. Gendenshten, AB Kaidalov, VB Kozhevnikov; ed. V. A. Orlova, I., I. Roysen. - 2nd ed., Rev. - M .: Mnemosina, 2010.-254 f.: ill. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Mekanizma të thjeshtë, fq 188-196.
3. Teksti fillor i fizikës, redaktuar nga Akademik GS Landsberg Vëllimi 1. Mekanikë. Nxehtësia. Fizika Molekulare - Botimi i 10-të - M .: Nauka, 1985. § 84. Makinat e thjeshta, fq 168-175.
4. Gromov S.V. Fizikë: Libër mësuesi. për 7 cl. arsimi i përgjithshëm. institucionet / S. V. Gromov, N. A. Rodina. - 3rd ed. - M .: Arsimi, 2001.-158 s,: ill. ISBN-5-09-010349-6. §22. Blloku, fq 55 -57.

Fjalë kyçe: bllok, bllok i dyfishtë, bllok fiks, bllok i lëvizshëm, bllok rrotullues..

Shënim: Tekstet e fizikës për klasën 7, kur studiojnë një mekanizëm të thjeshtë blloku, interpretojnë fitimin në forcë kur ngrini një ngarkesë duke përdorur këtë mekanizëm në mënyra të ndryshme, për shembull: në tekstin shkollor të AV Peryshkin, fitimi në forcë arrihet duke përdorur rrotën e bllokut, e cila është veprohet nga forcat e levës dhe në tekstin shkollor të Gendenstein L.E., i njëjti fitim fitohet me ndihmën e një kablli, mbi të cilin vepron forca e tensionit të kabllit. Tekste të ndryshme shkollore, objekte të ndryshme dhe forca të ndryshme - për të marrë një fitim në forcë kur ngrini një ngarkesë. Prandaj, qëllimi i këtij artikulli është kërkimi i objekteve dhe forcave me ndihmën e të cilave arrihet një fitim në forcë kur ngrihet një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë bllokimi.