Blloku i lëvizshëm dhe fiks i formulës. Mekanizma të thjeshtë

Një bllok është një lloj levë, është një rrotë me një zakon (Fig. 1), një litar, kabllo, litar ose zinxhir mund të kalohet nëpër brazdë.

Fig. 1. Pamje e përgjithshme e bllokut

Blloqet ndahen në të lëvizshme dhe fikse.

Boshti është i fiksuar në një bllok të palëvizshëm; kur ngrihet ose ulet një ngarkesë, ai nuk ngrihet ose bie. Pesha e ngarkesës që ngremë shënohet me P, forca e aplikuar shënohet me F dhe pikëmbështetja është O (Fig. 2).

Fig. 2. Blloku fiks

Supi i forcës P është segmenti OA (shpatulla e forcës l 1), krahu i forcës F është segmenti OB (krahu i forcës l 2) (fig. 3). Këto segmente janë rrezet e rrotës, atëherë shpatullat janë të barabarta me rreze. Nëse shpatullat janë të barabarta, atëherë pesha e ngarkesës dhe forca që aplikojmë për të ngritur janë numerikisht të barabarta.

Fig. 3. Blloku fiks

Një bllok i tillë nuk jep një fitim në forcë.Nga kjo mund të konkludojmë se këshillohet përdorimi i një blloku fiks për lehtësinë e ngritjes, është më e lehtë të ngrihet ngarkesa lart duke përdorur një forcë që drejtohet poshtë.

Një pajisje në të cilën boshti mund të ngrihet dhe ulet me ngarkesë. Veprimi është i ngjashëm me veprimin e levës (fig. 4).

Oriz. 4. Blloku lëvizës

Për funksionimin e këtij blloku, njëra skaj i litarit është fiksuar, në skajin e dytë aplikojmë një forcë F për të ngritur një ngarkesë me peshë P, ngarkesa ngjitet në pikën A. Pika mbështetëse gjatë rrotullimit do të jetë pika O, sepse në çdo moment të lëvizjes blloku rrotullohet dhe pika O shërben si pikëmbështetje (fig. 5).

Oriz. 5. Blloku lëvizës

Krahu i forcës F është dy rreze.

Vlera e krahut të forcës P është një rreze.

Supet e forcave ndryshojnë me një faktor dy, sipas rregullit të ekuilibrit të levës, forcat ndryshojnë me një faktor dy. Forca e nevojshme për të ngritur një ngarkesë me peshë P do të jetë sa gjysma e peshës së ngarkesës. Blloku i lëvizshëm ju jep një avantazh të dyfishtë të forcës.

Në praktikë, kombinimet e blloqeve përdoren për të ndryshuar drejtimin e forcës së aplikuar për ngritjen dhe për ta zvogëluar atë përgjysmë (Fig. 6).

Oriz. 6. Kombinimi i njësive të lëvizshme dhe fikse

Në mësim u njohëm me pajisjen e një blloku fiks dhe të lëvizshëm, të çmontuar që blloqet janë lloje levash. Për të zgjidhur problemet në këtë temë, është e nevojshme të mbani mend rregullin e balancës së levës: raporti i forcave është në përpjesëtim të kundërt me raportin e krahëve të këtyre forcave.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Përmbledhje problemash në fizikë për klasat 7-9 të institucioneve arsimore. - Botimi i 17-të. - M .: Arsimi, 2004.
2. A.V. Peryshkin Fizika. 7 cl. - Botimi i 14-të, Stereotip. - M .: Bustard, 2010.
3. A.V. Peryshkin Përmbledhje problemesh në fizikë, klasat 7-9: Botimi i 5-të, Stereotipi. - M: Shtëpia botuese "Provimi", 2010.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. School.xvatit.com ().
3. Scienceland.info ().

Detyre shtepie

1. Zbuloni vetë se çfarë është një ngritës zinxhir dhe çfarë lloj forcash jep.
2. Ku përdoren blloqet fikse dhe të lëvizshme në jetën e përditshme?
3. A është më e lehtë të ngjitesh lart: të ngjitesh në një litar apo të ngjitesh me një bllok fiks?

Temat e kodifikuesit USE: mekanizma të thjeshtë, efikasiteti i mekanizmit.

Mekanizmi është një pajisje për transformimin e forcës (duke e rritur ose ulur atë).
Mekanizma të thjeshtë është një levë dhe një plan i pjerrët.

Krahu i levës.

Krahu i levës është një trup i fortë që mund të rrotullohet rreth një boshti fiks. Në fig. 1) tregon një levë me një bosht rrotullimi. Forcon dhe aplikohen në skajet e levës (pikat dhe). Supet e këtyre forcave janë të barabarta, përkatësisht, dhe.

Kushti i ekuilibrit për levën jepet nga rregulli i momenteve:, prej nga

Oriz. 1. Levë

Nga ky raport, rrjedh se leva jep një fitim në forcë ose në distancë (në varësi të qëllimit për të cilin përdoret) aq herë sa krahu më i madh të jetë më i gjatë se ai më i vogël.

Për shembull, për të ngritur një peshë prej 700 N me një forcë prej 100 N, duhet të merrni një levë me një raport shpatullash 7: 1 dhe ta vendosni peshën në krahun e shkurtër. Do të fitojmë 7 herë në forcë, por do të humbasim po aq herë në distancë: fundi i krahut të gjatë do të përshkruajë një hark 7 herë më të madh se fundi i krahut të shkurtër (d.m.th., pesha).

Shembuj të levave që ofrojnë një avantazh të fuqisë janë lopata, gërshërët, pincat. Luma e një vozitësi është një levë që ju jep distancë. Dhe peshoret konvencionale të trarëve janë leva me krahë të barabartë që nuk japin asnjë përfitim as në distancë as në forcë (përndryshe ato mund të përdoren për të peshuar klientët).

Blloku fiks.

Një lloj i rëndësishëm i levës është bllokoj - një rrotë e përforcuar në një kafaz me një zakon, përgjatë së cilës kalohet litari. Në shumicën e detyrave, litari konsiderohet një fije pa peshë dhe e pazgjatshme.

Në fig. 2 tregon një bllok fiks, d.m.th., një bllok me një bosht rrotullimi fiks (që kalon pingul me rrafshin e figurës përmes një pike).

Në skajin e djathtë të fillit, një peshë është e fiksuar në një pikë. Kujtoni se pesha e trupit është forca me të cilën trupi shtyp në mbështetëse ose shtrin pezullimin. Në këtë rast, pesha aplikohet në pikën ku pesha është ngjitur në vargun.

Një forcë zbatohet në skajin e majtë të fillit në një pikë.

Shpatulla e forcës është e barabartë me, ku është rrezja e bllokut. Shpatulla e peshës është e barabartë. Kjo do të thotë që blloku i palëvizshëm është një levë me krahë të barabartë dhe për këtë arsye nuk jep fitim as në forcë as në distancë: së pari, kemi barazi, dhe së dyti, në procesin e lëvizjes së ngarkesës dhe fillit, lëvizja e pika është e barabartë me lëvizjen e ngarkesës.

Atëherë, pse nevojitet fare një bllok fiks? Është e dobishme në atë që ju lejon të ndryshoni drejtimin e përpjekjes. Zakonisht një bllok fiks përdoret si pjesë e mekanizmave më kompleksë.

Blloku i lëvizshëm.

Në fig. 3 të përshkruara bllok i lëvizshëm, boshti i të cilit lëviz me ngarkesën. E tërheqim fillin me një forcë që ushtrohet në një pikë dhe drejtohet lart. Blloku rrotullohet dhe në të njëjtën kohë lëviz edhe lart, duke ngritur peshën e varur në fije.

Në një moment të caktuar në kohë, një pikë fikse është një pikë, dhe është rreth kësaj pike që blloku rrotullohet (do të "rrokulliset" mbi pikën). Ata gjithashtu thonë se boshti i menjëhershëm i rrotullimit të bllokut kalon përmes pikës (ky aks është i drejtuar pingul me rrafshin e vizatimit).

Pesha e ngarkesës aplikohet në pikën e lidhjes së ngarkesës në fill. Shpatulla e forcës është e barabartë.

Por shpatulla e forcës me të cilën e tërheqim fillin rezulton të jetë dy herë më e madhe: është e barabartë. Prandaj, kushti për balancën e ngarkesës është barazia (që e shohim në figurën 3: vektori është dy herë më i shkurtër se vektori).

Rrjedhimisht, blloku i lëvizshëm jep një fitim të dyfishtë në forcë. Sidoqoftë, në të njëjtën kohë, ne humbim dy herë në distancë: për të ngritur ngarkesën me një metër, pika do të duhet të zhvendoset me dy metra (d.m.th., të nxjerrë dy metra fije).

Blloku në Fig. 3 ka një pengesë: tërheqja e fillit lart (përtej pikës) nuk është një ide e mirë. Pajtohuni që është shumë më i përshtatshëm për të tërhequr fillin poshtë! Këtu na vjen në ndihmë blloku fiks.

Në fig. 4 tregon një mekanizëm ngritës, i cili është një kombinim i një njësie të lëvizshme me një fikse. Nga blloku i lëvizshëm pezullohet një ngarkesë dhe kablloja hidhet gjithashtu mbi bllokun fiks, gjë që bën të mundur tërheqjen e kabllos poshtë për të ngritur ngarkesën lart. Forca e jashtme në kabllo tregohet përsëri nga një vektor.

Në parim, kjo pajisje nuk ndryshon nga një njësi lëvizëse: me ndihmën e saj, ne gjithashtu marrim një fitim të dyfishtë në forcë.

Aeroplan i pjerrët.

Siç e dimë, është më e lehtë të rrokullisësh një fuçi të rëndë mbi një rampë sesa ta ngresh atë vertikalisht. Kështu, urat janë një mekanizëm që siguron një fitim në forcë.

Në mekanikë, një mekanizëm i tillë quhet plan i pjerrët. Aeroplan i pjerrët është një sipërfaqe e sheshtë e rrafshët e vendosur në një kënd të caktuar me horizontin. Në këtë rast, ata thonë shkurt: "një plan i pjerrët me një kënd".

Le të gjejmë forcën që duhet të zbatohet në peshën e masës në mënyrë që ta ngremë atë në mënyrë të barabartë përgjatë një plani të lëmuar të pjerrët me një kënd. Kjo forcë, natyrisht, drejtohet përgjatë planit të pjerrët (Fig. 5).

Le të zgjedhim boshtin siç tregohet në figurë. Meqenëse ngarkesa lëviz pa nxitim, forcat që veprojnë në të janë të balancuara:

Ne projektojmë në aksin:

Është një forcë e tillë që duhet të zbatohet për të lëvizur ngarkesën në një plan të pjerrët.

Për të ngritur në mënyrë të barabartë të njëjtën ngarkesë vertikalisht, duhet të aplikoni një forcë të barabartë me. Mund të shihet se që nga. Rrafshi i pjerrët jep një fitim në forcë, dhe sa më i madh aq më i vogël është këndi.

Varietetet e përdorura gjerësisht të rrafshit të pjerrët janë pykë dhe vidë.

Rregulli i artë i mekanikës.

Një mekanizëm i thjeshtë mund të sigurojë fitime në forcë ose distancë, por nuk mund të sigurojë përfitime në performancë.

Për shembull, një levë me një raport shpatullash 2: 1 dyfishon forcën. Për të ngritur një ngarkesë me një peshë në një shpatull më të vogël, duhet të aplikoni forcë në shpatullën më të madhe. Por për të ngritur ngarkesën në një lartësi, shpatulla më e madhe do të duhet të ulet, dhe puna e bërë do të jetë e barabartë me:

pra të njëjtën sasi si pa përdorur levën.

Në rastin e një rrafshi të pjerrët, ne fitojmë forcë, pasi aplikojmë një forcë në ngarkesë që është më e vogël se graviteti. Sidoqoftë, për të ngritur ngarkesën në një lartësi mbi pozicionin e fillimit, duhet të ecim një shteg përgjatë planit të pjerrët. Duke bërë këtë, ne e bëjmë punën

pra njësoj si për ngritjen vertikale të ngarkesës.

Këto fakte janë manifestime të të ashtuquajturit rregulli i artë i mekanikës.

Rregulli i artë i mekanikës. Asnjë nga mekanizmat e thjeshtë nuk jep një fitim në performancë. Sa herë fitojmë në forcë, sa herë humbim në distancë dhe anasjelltas.

Rregulli i artë i mekanikës nuk është gjë tjetër veçse një version i thjeshtë i ligjit të ruajtjes së energjisë.

Efikasiteti i mekanizmit.

Në praktikë, ju duhet të bëni dallimin midis punës së dobishme A e dobishme te behet me mekanizem ne kushte ideale, pa asnje humbje dhe pune te plote A plot,
e cila kryhet për të njëjtat qëllime në një situatë reale.

Puna totale është e barabartë me shumën:
-punë e dobishme;
-puna e kryer kundër forcave të fërkimit në pjesë të ndryshme të mekanizmit;
- puna e bërë për lëvizjen e pjesëve përbërëse të mekanizmit.

Pra, kur ngrihet një ngarkesë me një levë, përveç kësaj, duhet të punohet për të kapërcyer forcën e fërkimit në boshtin e levës dhe për të lëvizur vetë levën, e cila ka një peshë të caktuar.

Puna e plotë është gjithmonë më shpërblyese. Raporti i punës së dobishme ndaj punës totale quhet koeficienti i efikasitetit (efikasiteti) i mekanizmit:

=A e dobishme / A plot

Efikasiteti zakonisht shprehet në përqindje. Efikasiteti i mekanizmave realë është gjithmonë më pak se 100%.

Le të llogarisim efikasitetin e një plani të pjerrët me një kënd në prani të fërkimit. Koeficienti i fërkimit ndërmjet sipërfaqes së planit të pjerrët dhe ngarkesës është.

Lëreni peshën e masës të rritet në mënyrë të njëtrajtshme përgjatë rrafshit të pjerrët nën veprimin e forcës nga pika në pikë në lartësi (Fig. 6). Në drejtim të kundërt me zhvendosjen, forca rrëshqitëse e fërkimit vepron në ngarkesë.

Nuk ka nxitim, kështu që forcat që veprojnë në ngarkesë janë të balancuara:

Ne projektojmë në boshtin X:

. (1)

Ne projektojmë në boshtin Y:

. (2)

Përveç kësaj,

, (3)

Nga (2) kemi:

Pastaj nga (3):

Duke e zëvendësuar këtë në (1), marrim:

Puna totale është e barabartë me produktin e forcës F nga shtegu i përshkuar nga trupi përgjatë sipërfaqes së rrafshit të pjerrët:

A plot =.

Puna e dobishme është padyshim e barabartë me:

A e dobishme =.

Për efikasitetin e kërkuar, marrim.

Në teknologjinë moderne, për transferimin e mallrave në vendet e ndërtimit dhe ndërmarrjet, përdoren gjerësisht mekanizmat ngritës, përbërësit e domosdoshëm të të cilëve mund të quhen mekanizma të thjeshtë. Midis tyre janë shpikjet më të vjetra të njerëzimit: blloku dhe leva. Shkencëtari i lashtë grek Arkimedi lehtësoi punën e 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.

Blloku i lëvizshëm dhe fiks janë të njëjtët 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.

Arkimedi e konsideroi bllokun fiks si një levë me krahë 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 veprimit të 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."...

Blloku nuk jep fitim në punë, duke konfirmuar rregullin e artë të mekanikës. Kjo është e lehtë për t'u verifikuar duke i kushtuar vëmendje distancave të mbuluara nga dora dhe kettlebell.

Anijet me vela sportive, si anijet me vela të së kaluarës, nuk mund të bëjnë pa blloqe kur vendosin dhe drejtojnë velat. Anijet moderne kanë nevojë për blloqe për ngritjen e sinjaleve, varka.

Ky është një kombinim i blloqeve të lëvizshme dhe fikse në një linjë hekurudhore të elektrizuar për rregullimin e tensionit të telave.

Një sistem i tillë blloqesh mund të përdoret nga pilotët e avionëve për të ngritur automjetet e tyre në ajër.

Përshkrimi bibliografik: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Pamje moderne e një mekanizmi të thjeshtë "blloku", i 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 veprohet nga forcat e levës, dhe në librin shkollor të Gendenstein L. E. Të njëjtat fitime fitohen me me anë të një kablloje, 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 njohjen 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 timonin e bllokut.

Një kërkim në literaturë që përshkruan se si të fitohet një fitim në forcë nga një bllok dhe një lidhje, çoi në "Librin Elementar 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, "blloku i dyfishtë jep një fitim në forcë kur ngre një ngarkesë, për shkak të ndryshimit në gjatësinë e rrezes së blloqeve", me ndihmën e të cilit ngrihet ngarkesa, dhe blloku i rrotullës 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 bllokut dhe litarit (litarit) i jepet një fitim në 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 se 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 marrjen e një fitimi në forcë nga blloku i lëvizshëm, kur ngrihet 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 një bllok të lëvizshëm, sepse ne kemi tre versione të ndryshme se si ky bllok mund të fitojë forcë. Versioni i parë është “Fig.180. Blloku 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 kafaz të lëvizshëm 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 vizatojë një levë me krahë të pabarabartë ОАВ, si në "Fig. 180", dhe do të fillojmë të ngremë 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 ndodh ngritja, shkon përtej gjysmërrethit, përgjatë të cilit kablloja 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. në pezullim, 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, pas përfundimit 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 kalon 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 është në fillim, 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 nga 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” u nda 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 fitimi i forcës gjatë ngritjes së një ngarkese me një ngritës zinxhiri është dhënë në Librin e Fizikës Elementare, 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 në "fig. 181" aplikojmë fitimin në forcë nga "litari që lidh të dy pjesët" e bllokut të rrotullës nga libri shkollor i fizikës elementare nga GS Landsberg, atëherë përshkrimi i fitimit në forcë nga blloku 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 palëvizshme.

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, krahët e së cilës janë të barabartë me rrezen e rrotës: OA = 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 kur ngrenë ngarkesën 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 forcë 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 ngërçin 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 një 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 ndahej në dy pjesë të kabllit, e para - nga sedilja në bllok, dhe e dyta - nga blloku në duart. i punëtorit 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 çdo 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 të fiksuar, 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 lëvizës, 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 kabllove midis kapëseve fikse dhe të lëvizshme, zakonisht 6 pjesë kabllore dhe fitimi i forcës 6 herë.

Artikulli diskuton ndërveprimet në jetën reale midis blloqeve dhe litarit kur ngrihet një ngarkesë. Praktika ekzistuese në përkufizimin se "një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, dhe një bllok në lëvizje jep një fitim në forcë 2 herë" interpretoi gabimisht ndërveprimin e një kablli dhe një blloku në mekanizmin ngritës dhe nuk pasqyronte një shumëllojshmëri e tërë e modeleve të blloqeve, të cilat çuan në zhvillimin e bllokut të ideve të gabuara të njëanshme. 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 f.,: 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.

Më shpesh sesa jo, përdoren mekanizma të thjeshtë për të fituar forcë. Kjo është, me më pak forcë për të lëvizur më shumë peshë në krahasim me të. Në këtë rast, fitimi në pushtet nuk arrihet “falas”. Çmimi i paguar për të është humbja në distancë, domethënë kërkohet më shumë lëvizje sesa pa përdorur një mekanizëm të thjeshtë. Megjithatë, kur forcat janë të kufizuara, "këmbimi" i distancës me forcë është i dobishëm.

Blloqet e lëvizshme dhe fikse janë disa nga llojet e mekanizmave të thjeshtë. Përveç kësaj, ato janë një levë e modifikuar, e cila është gjithashtu një mekanizëm i thjeshtë.

Blloku fiks nuk jep një fitim në forcë, thjesht ndryshon drejtimin e aplikimit të tij. Imagjinoni që ju duhet të ngrini një ngarkesë të rëndë lart nga litari. Ju do të duhet ta tërhiqni atë. Por nëse përdorni një bllok të palëvizshëm, atëherë do të duhet të tërhiqeni, ndërsa ngarkesa do të rritet. Në këtë rast, do të jetë më e lehtë për ju, pasi forca e kërkuar do të përbëhet nga forca e muskujve dhe pesha juaj. Pa përdorur një bllok fiks, do të duhej të aplikohej e njëjta forcë, por kjo do të arrihej ekskluzivisht për shkak të forcës së muskujve.

Blloku fiks është një rrotë me një kanal litari. Rrota është e fiksuar, mund të rrotullohet rreth boshtit të saj, por nuk mund të lëvizë. Skajet e litarit (litarit) varen poshtë, njërit i është ngjitur një ngarkesë dhe tjetrës ushtrohet një forcë. Nëse e tërheq litarin poshtë, ngarkesa ngrihet lart.

Meqenëse nuk ka fitim në forcë, nuk ka humbje në distancë. Në cilën distancë do të rritet ngarkesa, litari duhet të ulet në të njëjtën distancë.

Përdorimi bllok rrotullues jep një fitim në forcë dy herë (idealisht). Kjo do të thotë që nëse pesha e ngarkesës është F, atëherë për ta ngritur atë, duhet të aplikoni një forcë F / 2. Blloku lëvizës përbëhet nga e njëjta rrotë me një zakon kabllor. Sidoqoftë, këtu një fund i kabllit është i fiksuar dhe rrota është e lëvizshme. Rrota lëviz me ngarkesën.

Pesha e ngarkesës është forca në rënie. Ai balancohet nga dy forca lart. Njëra krijohet nga mbështetësja, në të cilën është ngjitur kablloja, dhe tjetra tërhiqet nga kablloja. Forca tërheqëse e kabllit është e njëjtë në të dy anët, që do të thotë se pesha e ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë ndërmjet tyre. Prandaj, secila prej forcave është 2 herë më pak se pesha e ngarkesës.

Në situata reale, fitimi në forcë është më pak se 2 herë, pasi forca ngritëse "shpenzohet" pjesërisht në peshën e litarit dhe bllokut, si dhe në fërkim.

Blloku i lëvizshëm, duke dhënë pothuajse dyfishin e fitimit të forcës, jep humbje të dyfishtë të distancës. Për të ngritur një ngarkesë në një lartësi të caktuar h, është e nevojshme që litarët në secilën anë të bllokut të ulen me këtë lartësi, domethënë totali është 2h.

Zakonisht, përdoren kombinime të blloqeve fikse dhe të lëvizshme - blloqe rrotullash. Ato lejojnë përfitime në forcë dhe drejtim. Sa më shumë blloqe lëvizëse në ngritësin e zinxhirit, aq më i madh është fitimi në forcë.