Daşınan bölmə, stasionar birindən fərqlənir ki, oxu sabit deyil və yüklə qalxa və yıxıla bilər.
Şəkil 1. Səyyar vahid
Sabit blok kimi, hərəkət edən blok da bir kabel dəstəsi ilə eyni təkərdən ibarətdir. Bununla birlikdə, kabelin bir ucu burada sabitlənir və təkər daşınar. Təkər yüklə hərəkət edir.
Archimedes'in qeyd etdiyi kimi, mobil vahid əsas etibarilə bir qoldur və çiyinlərdəki fərq səbəbindən güc qazanaraq eyni prinsip üzərində işləyir.
Şəkil 2. Hərəkət olunan bir blokdakı qüvvələrin və çiyinlərin
Səyyar qurğu yüklə hərəkət edir, sanki iplə uzanır. Bu vəziyyətdə, hər an fırlanma anı blokun bir tərəfdəki iplə təmasda olduğu yerdə olacaq, yük blokun mərkəzinə, oxa bağlandığı yerə tətbiq ediləcək və dartma qüvvəsi blokun digər tərəfindəki iplə təmas yerində tətbiq ediləcəkdir. . Yəni blokun radiusu bədən çəkisinin çiyni, diametri isə dartma qüvvəmizin çiyni olacaqdır. Bu vəziyyətdə anların qaydası aşağıdakı kimi olacaq:
$$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Düzbucaqlı F \u003d mg / 2 $$
Beləliklə, daşınan bölmə iki dəfə güc qazandırır.
Adətən praktikada sabit bir blokun hərəkətli bir blok ilə birləşməsi istifadə olunur (Şəkil 3). Sabit bölmə yalnız rahatlıq üçündür. Gücün istiqamətini dəyişdirir, məsələn, yükü qaldırmağa, yerdə dayanmağa imkan verir və daşınan bölmə güc qazanması təmin edir.
Şəkil 3. Sabit və hərəkətli blokların birləşməsi
İdeal blokları, yəni sürtünmə qüvvələrinin hərəkətinin nəzərə alınmadığı yerləri araşdırdıq. Real bloklar üçün düzəliş amillərini tətbiq etmək lazımdır. Aşağıdakı düsturlardan istifadə edin:
Sabit blok
$ F \u003d f 1/2 mg $
Bu düsturlarda: $ F $ tətbiq olunan xarici qüvvədir (adətən bir insanın əlinin gücüdür), $ m $ - yükün kütləsi, $ g $ çəkisi əmsalı, $ f $ - blokdakı müqavimət əmsalı (1,05-ə yaxın dairələr üçün) və iplər üçün 1.1).
Daşınan və sabit bloklar sistemindən istifadə edərək yükləyici alət qutusunu $ S_1 $ \u003d 7 m hündürlüyə qaldırır, $ F $ \u003d 160 N. güc tətbiq edərək qutunun kütləsi nədir və yük qalxanda neçə metr ip seçməlisiniz? Yükləyici nəticədə nə edəcəkdir? Onu daşımaq üçün yükdə görülən işlər ilə müqayisə edin. Hərəkətli blokun sürtünməsi və kütləsi laqeyd qalır.
$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?
Mobil qurğu ikiqat güc qazanır və hərəkətdə ikiqat itki verir. Sabit bir birlik güc qazanmır, əksinə istiqamətini dəyişir. Beləliklə, tətbiq olunan qüvvə yükün ağırlığının yarısı olacaq: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, qutunun kütləsini tapdığımız yerdən: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9) , 8) \u003d 32,65 \\ kq $
Yüklərin hərəkəti seçilmiş ipin uzunluğunun yarısı qədər olacaqdır:
Yükləyicinin yerinə yetirdiyi iş yükün daşınması üçün tətbiq olunan səylərin məhsuluna bərabərdir: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.
Yük üzərində görülən işlər:
Cavab: Qutunun kütləsi 32,65 kq-dır. Seçilən ipin uzunluğu 14 m-dir.İstifadə olunan iş 2240 J-dir və yükü qaldırma metodundan asılı deyil, yalnız yükün kütləsinə və qaldırmanın hündürlüyünə bağlıdır.
Tapşırıq 2
154 N qüvvə ilə bir ip çəksəniz, 20 N ağırlığında bir daşınan bir blok istifadə edərək hansı yük qaldırıla bilər?
Hərəkətli blok üçün anlar qaydasını yazırıq: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, burada $ f $ ip üçün düzəldici amildir.
Sonra $ P \u003d 2 \\ frac (F) -F_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ N $
Cavab: Yük çəkisi 260 N.
Müasir texnologiyada, tikinti sahələrində və müəssisələrdə malların ötürülməsi üçün yük qaldırma mexanizmlərindən geniş istifadə olunur, bunun əvəzedilməz komponentləri sadə mexanizm adlandırıla bilər. Bunların arasında bəşəriyyətin ən qədim ixtiraları: blok və qol. Qədim yunan alimi Arximed ixtiradan istifadə edərkən ona güc qazandıraraq insanın işini yüngülləşdirdi və qüvvənin istiqamətini dəyişdirməyi öyrətdi.
Bir blok, oxu divar və ya tavan şüasına sərt şəkildə bağlanan bir ip və ya zəncir üçün bir dairə ətrafında bir yivdir.
Dartma cihazları ümumiyyətlə bir deyil, bir neçə blokdan istifadə edirlər. Daşıma qabiliyyətini artırmaq üçün hazırlanmış bloklar və kabellər sisteminə zəncir qaldırıcı deyilir.
Daşınar və sabit blok, qolu ilə eyni qədim sadə mexanizmlərdir. Artıq eramızdan əvvəl 212-ci ildə, bloklara bağlanan qarmaqlar və tutmaların köməyi ilə Sirakuşanlar romalılardan mühasirəyə alınan silahları ələ keçirdilər. Hərbi nəqliyyat vasitələrinin inşasına və şəhərin müdafiəsinə Arximed rəhbərlik edirdi.
Sabit blok Archimedes bərabər bir qol olaraq qəbul edildi.
Blokun bir tərəfində işləyən qüvvə anı blokun digər tərəfində tətbiq olunan qüvvə anına bərabərdir. Bu anları yaradan qüvvələr eynidir.
Gücdə qazanc yoxdur, amma belə bir blok bəzən zəruri olan qüvvənin istiqamətini dəyişdirməyə imkan verir.
Arximed, mobil bloku qeyri-bərabər bir qol kimi alaraq, 2 qat güc qazandırdı. Fırlanma mərkəzinə nisbətən tarazlıqda bərabər olmalıdır qüvvələr anları var.
Arximed, hərəkət edən blokun mexaniki xüsusiyyətlərini öyrəndi və tətbiq etdi. Athenaeus'a görə, "Syracuse tiran Hieron tərəfindən qurulmuş nəhəng bir gəmini işə salmaq üçün bir çox üsul hazırlanmışdı, lakin mexaniki Arximed sadə mexanizmlərdən istifadə edərək bir neçə nəfərin köməyi ilə gəmini hərəkətə gətirə bildi. Arximed bir blok icad etdi və böyük bir gəmi işə saldı" .
Blok, mexanikanın qızıl qaydasını təsdiqləyən işdə qazanc vermir. Bu əl və çəki ilə məsafələrə diqqət yetirərək asanlıqla təsdiqlənə bilər.
İdman yelkənli gəmilər, keçmişin yelkənli gəmiləri kimi, yelkənləri qurarkən və idarə edərkən blok olmadan edə bilməzlər. Müasir gəmilərdə siqnal, qayıq qaldırmaq üçün bloklar lazımdır.
Elektrikli bir dəmiryol xəttində hərəkətli və sabit blokların birləşməsi tellərin gərginliyini tənzimləmək üçün.
Belə bir blok sistemi, nəqliyyat vasitələrini havaya qaldırmaq üçün plakatlar tərəfindən istifadə edilə bilər.
"Blok" termini deməkdir perpendikulyar bir oxa quraşdırılmış bir roller olan bəzi mexaniki cihaz.Bu diyircəkli və ya sərbəst hərəkət edə bilər və ya əksinə - sərt şəkildə sabitlənmişdir. Tərifi sadələşdirin - çarxın fırlanma oxu kosmosda hərəkət edərsə, blok daşınar. Rolikdə bir ip və ya kabelin daxil olduğu bir yiv var. Aşağıdakı şəkil blokun görünüşünü göstərir.
Rolik, məsələn, tavanda sabitdirsə, sabit bir blokdur. Rolik yüklə hərəkət edərsə, o, daşınar bir hissədir. Ümumi mənada yeganə fərq budur.
Bir mobil qurğunun istifadəsinin mənası yükləri və fiziki cisimləri qaldırarkən və ya hərəkət edərkən güc qazanmaqdır. Sabit blok bir qazanc vermir, bununla birlikdə tez-tez bədənin hərəkətini çox asanlaşdırır və sistemlərdə hərəkətli blokla birlikdə istifadə olunur.
Daşınar və sabit blokların istifadəsi
Blok sistemi bütövdür. Bunlar kranlar və qarajda mal daşımaq üçün müxtəlif qurğular və hətta müasir avtomobildə kəmərlər çəkməkdir. Çox vaxt bir blok belə bunun mexanizmi olduğunu dəqiq bir anlama olmadan istifadə olunur.
Şübhəsiz tikinti sahələrində, tikilməkdə olan bir evin yuxarı mərtəbələrində quraşdırılmış daşınan təkərlərə rast gəldiniz. Belə bir çarxın üstünə bir ip və ya zəncir atılır və birinci mərtəbədə bir kovanı düzəldən işçi ipi hərəkət edərək yuxarı mərtəbəyə qaldırır. Bu sabit bir blokdan istifadənin sadə bir nümunəsidir. Kovaya daha bir təkər əlavə etsəniz, bloklar sistemi alırsınız - hərəkətli və hərəkətsiz.
Sabit blokdan istifadənin daha nadir nümunəsidir. Bir adam bir maşını palçıqdan çıxararkən, bir ağac gövdəsinə dəsmal ipi sarar. Bu daha rahatlıq üçün edilir, çünki yedəkləmə maşını magistralın ətrafına bükülmüş kabelin kiçik ucuna asanlıqla əyilir. Belə bir blokun özündən heç bir qazanc yoxdur və ağac öz oxu ətrafında fırlanmadığı üçün müqavimət qüvvəsi yükü artırır.
Ətrafımızda bu sadə mexanizmlərin istifadəsinə dair bir çox nümunə var.
Bloklar prinsipi ilə işləyən ən məşhur cihaz zəncir qaldırıcıdır. Dartma mexanizmlərində fəal istifadə olunur. Blok sistemi gücünü azaldır və ümumi iş 4-8 dəfə azalır.
Hərəkətli və sabit bloklarla problemlərin həlli
Fizika problemlərində, blokları istifadə edərkən ümumi gücü nə əldə ediləcəyini müəyyən etmək lazımdır. Tələbə bir sıra müxtəlif blokların bir sıra qoşulduğu kompleks bir sxem təklif olunur.
Çözümün açarı bu cür vəzifələr bu cihazların qarşılıqlı təsirini başa düşmək qabiliyyətində olur. Hər bir blok ayrıca hesablanır və sonra ümumi düstura əlavə olunur. Bütün tapşırıq üçün hesablama düsturu, tələbə şərti oxumaqla çəkdiyi sxemə əsasən tərtib edilmişdir.
Bu cür vəzifələri daha yaxşı başa düşmək üçün unutmayın blok bir növ qoldur. Qazanılmış qüvvə məsafədə itki verir (hərəkət edən blok olduqda).
Hesablama formulu çox sadədir.
Sabit vahid üçün F \u003d fmg, burada F - qüvvədir, f - bloka müqavimət əmsalı, m - yükün kütləsi, g - cazibə qüvvəsidir. Başqa sözlə, F qaldırmaq üçün tətbiq edilməli olan qüvvədir, məsələn sabit bir blokdan istifadə edərək yerdən bir qutu. Gördüyünüz kimi, asılılıq birbaşa və heç bir əmsal yoxdur.
Daşınar vahid üçün gücümüzdə ikiqat qələbə qazandıq. Hesablama düsturu F \u003d 0.5fmg-dir, burada hərf qeydləri yuxarıdakı düstura bənzəyir. Müvafiq olaraq, daşınan bir blok istifadə edərkən, kütləsi m olan belə bir qutu yalnız öz arxasını istifadə etməklə blokdan iki dəfə asanlıqla qaldırılacaqdır.
Xahiş edirəm unutmayın sürükləmə əmsalı - bu ipi hərəkət edərkən blokda meydana gələn reaksiya. Tipik olaraq, bu miqdarlar problemin vəziyyətində göstərilib və ya cədvəl kəmiyyətləridir. Bəzən məktəb problemlərində bu əmsallar tamamilə buraxılır və nəzərə alınmır.
Bundan əlavə, bunu unutma güc bir açı ilə tətbiq olunursa, onda qüvvələrin üçbucağını hesablamaq üçün standart metoddan istifadə etməlisiniz. Əgər tapşırıq bir insanın üfüqdə 30 dərəcə olan bir ipə bir yük çəkdiyini söyləsə, onda bu mütləq nəzərə alınmalı və dizayn sxemində göstərilməlidir.
Hələ ki, blokun və kabelin kütləsini, həmçinin blokdakı sürtünməni laqeyd edə biləcəyimizi düşünürük. Bu vəziyyətdə kabelin gərginlik qüvvəsi bütün hissələrində eyni sayıla bilər. Bundan əlavə, kabel toxunulmaz hesab ediləcək və kütləsi əhəmiyyətsizdir.
Sabit blok
Sabit blok gücün istiqamətini dəyişdirmək üçün istifadə olunur. Əncirdə 24.1, a güc istiqamətini tərs etmək üçün sabit blokdan necə istifadə olunacağını göstərir. Bununla birlikdə qüvvənin istiqamətini istədiyiniz kimi dəyişdirmək üçün istifadə edilə bilər.
Sabit bir blokdan istifadə diaqramını çəkin, bunun sayəsində qüvvənin istiqamətini 90 ° -ə çevirə bilərsiniz.
Sabit bir blok güc qazandırırmı? Bunu əncirdə göstərilən nümunədən istifadə edərək nəzərdən keçirin. 24.1 a. Kabel, balıqçı tərəfindən verilmiş qüvvə ilə kabelin sərbəst ucuna çəkilir. Kabelin gərginlik qüvvəsi kabel boyunca sabit qalır, buna görə kabel tərəfdən yük (balıq) eyni modulo qüvvəsindən təsirlənir. Buna görə sabit bir blok güc qazandırmır.
Sabit bir vahid istifadə edərkən, balığın qüvvə tətbiq etdiyi kabelin sonu düşdükcə yük yüksəlir. Bu o deməkdir ki, sabit bir blokdan istifadə edərək yolda qalib gəlmirik və itirmirik.
Daşınan vahid
Təcrübə qoyun
Yüngül hərəkət edən bir blok istifadə edərək bir yük qaldırarkən qeyd edirik ki, sürtünmə azdırsa, yükü qaldırmaq üçün yükün ağırlığından təxminən 2 dəfə az olan bir qüvvə tətbiq etmək lazımdır (Şəkil 24.3). Beləliklə, daşınan bölmə 2 dəfə güc qazanır.
Şek. 24.3. Mobil qurğunu istifadə edərkən 2 dəfə güc qazanırıq, ancaq yol boyunca eyni sayda itiririk
Bununla birlikdə, ikiqat güc qazanmaq üçün yolda eyni itkini ödəməlisiniz: yükü, məsələn, 1 m qaldırmaq üçün, blokun üstünə atılan kabelin ucunu 2 m qaldırmaq lazımdır.
Hərəkətli blokun ikiqat qazanc verməsi təcrübəyə müraciət etmədən sübut edilə bilər (Aşağıdakı hissəyə baxın: "Niyə hərəkət edən blok iki qat güc verir?").
Bloklar sadə mexanizmlər kimi təsnif edilir. Qüvvələrin çevrilməsinə xidmət edən bu qurğular qrupunda bloklara əlavə olaraq bir qolu, meylli bir təyyarə daxildir.
Tərif
Blok - sabit bir ox ətrafında dönmə qabiliyyətinə malik olan möhkəm bir cisim.
Bloklar bir ipin (torso, ip, zəncir) keçdiyi bir yiv olan disklər şəklində (təkərlər, aşağı silindrlər və s.) Hazırlanır.
Sabit sabit bir oxlu bir blokdur (Şəkil 1). Bir yük qaldırarkən hərəkət etmir. Sabit blok bərabər çiyinləri olan bir qol kimi qəbul edilə bilər.
Blokun tarazlığı üçün şərt ona tətbiq olunan qüvvələrin anlarının tarazlığı şərtidir:
Şəkil 1-dəki blok, iplərin gərginlik qüvvələri bərabər olduqda tarazlıq içində olacaqdır:
bu qüvvələrin çiyinləri eyni olduğundan (OA \u003d OV). Sabit bir birlik güc qazanmır, ancaq qüvvənin hərəkət istiqamətini dəyişdirməyə imkan verir. Yuxarıdan gedən iplə çəkmək çox vaxt aşağıdan gedən ipdən çəkməkdən daha rahatdır.
Sabit blokun üstünə atılan ipin bir ucuna bağlanan yükün kütləsi m olarsa, qaldırmaq üçün ipin digər ucuna bərabər olan F qüvvə tətbiq olunmalıdır:
nəzərə alsaq blokdakı sürtünmə qüvvəsi. Blokdakı sürtünməni nəzərə almaq lazımdırsa, müqavimət əmsalı (k) tətbiq edilir, sonra:
Hamar hərəkətsiz dəstək bir blok əvəzi kimi xidmət edə bilər. Dəstək boyunca sürüşən belə bir dayağın üzərinə bir ip (ip) atılır, lakin sürtünmə artır.
Sabit blok işdə qazanc vermir. Qüvvələrin tətbiqi nöqtələrini keçən yollar eynidır, qüvvəyə bərabərdir, buna görə də işə bərabərdir.
Sabit bloklardan istifadə edərək güc qazanmaq üçün, bloklardan, məsələn, cüt blokdan istifadə olunur. Blokların fərqli diametrləri olmalıdır. Onlar öz aralarında hərəkətsiz şəkildə bağlanır və tək oxa quraşdırılırlar. Hər bir bloka bir ip bağlanır ki, sürüşmədən bloka sarılsın və ya kənarlaşdırılsın. Bu vəziyyətdə qüvvələrin çiyinləri qeyri-bərabər olacaqdır. İkiqat blok müxtəlif uzunluqlu çiyinlərlə bir qol kimi çıxış edir. Şəkil 2 cüt blok diaqramını göstərir.
Şəkil 2-də olan qol üçün tarazlıq şərti düstur olacaq:
İkiqat güc gücü çevirə bilər. Böyük bir radius blokunun ətrafındakı bir ipə daha az güc tətbiq etməklə, kiçik radiusun bir hissəsində ip yarasının tərəfində hərəkət edən bir qüvvə əldə edilir.
Daşınan bir blok oxu ilə birlikdə hərəkət edən bir blokdur. Əncirdə 2 daşınan blok müxtəlif ölçülü çiyinləri olan bir qol kimi qəbul edilə bilər. Bu vəziyyətdə O nöqtəsi qolun dolğunluqudur. OA gücün çiynidir; OB gücün çiynidir. Ənciri nəzərdən keçirək. 3. Qüvvənin çiyni qüvvənin çiyindən iki qat böyükdür, buna görə tarazlıq üçün F gücünün P qüvvəsinin modulundan iki dəfə az olması lazımdır:
Daşınan bir blokun köməyi ilə iki dəfə güc qazanacağımıza gələ bilərik. Sürtünmə qüvvəsi nəzərə alınmadan hərəkət edən blokun tarazlıq vəziyyəti aşağıdakı kimi yazılır:
Blokdakı sürtünmə qüvvəsini nəzərə almağa çalışırsınızsa, blokun müqavimət əmsalı (k) daxil edin və alın:
Bəzən daşınan və sabit bir blokun birləşməsi istifadə olunur. Bu birləşmədə rahatlıq üçün sabit bir vahid istifadə olunur. Güc bir qazanc vermir, ancaq qüvvənin istiqamətini dəyişdirməyə imkan verir. Səyyar vahid tətbiq olunan qüvvənin ölçüsünü dəyişdirmək üçün istifadə olunur. Bloku əhatə edən ipin ucları üfüqi ilə bərabər açılarsa, yükü təsir edən qüvvənin bədən çəkisinə nisbəti blokun radiusunun ipin əhatə etdiyi qövsün akkorduna nisbətinə bərabərdir. İplər paralel olarsa, yükü qaldırmaq üçün lazım olan qüvvə qaldırılacaq yükün ağırlığından iki qat az tələb olunur.
Mexanikanın Qızıl Qaydası
Sadə qazanc mexanizmləri olmur. Nə qədər güc qazanırıqsa, məsafədə eyni sayda itiririk. İş güc və yerdəyişmənin skalyar məhsuluna bərabər olduğundan, hərəkətli (həm də hərəkətsiz) bloklardan istifadə edərkən dəyişməyəcəkdir.
Formula şəklində "qızıl qayda" aşağıdakı kimi yazıla bilər:
güc tətbiq etmə nöqtəsinin keçdiyi yol haradadır - güc tətbiq etmə nöqtəsinin keçdiyi yol.
Qızıl qayda enerjinin qorunması qanununun ən sadə tərtibidir. Bu qayda mexanizmlərin vahid və ya demək olar ki, vahid hərəkəti hallarına aiddir. İplərin uclarının tərcümə hərəkətinin məsafələri blokların radiusu ilə əlaqələndirilir (və):
Bir cüt blok üçün "qızıl qayda" nı yerinə yetirmək üçün bunu əldə etməliyik:
Qüvvələr balanslıdırsa, blok yatır və ya bərabər hərəkət edir.
Problemlərin həllinə dair nümunələr
NÜMUNƏ 1
| Tapşırıq | İki daşınan və iki sabit blokdan istifadə edərək işçilər bina şüalarını qaldırır, 200 N-ə bərabər bir güc tətbiq edərkən şüaların kütləsi (m) nədir? Bloklarda sürtünmə hesab etməyin. |
| Həll yolu | Gəlin rəsm çəkək. Yük sisteminə tətbiq olunan yükün çəkisi qaldırıcı gövdəyə (şüa) tətbiq olunan cazibə qüvvəsinə bərabər olacaqdır:
Sabit qazanc blokları güc vermir. Hər hərəkətli blok iki dəfə güc qazanır, buna görə də bizim şərtlərimizdə dörd dəfə güc qazanacağıq. Bu o deməkdir ki, yaza bilərsiniz:
Şüanın kütləsinin bərabər olduğunu alırıq: Şüanın kütləsini hesablayırıq, götürürük:
|
| Cavab | m \u003d 80 kq |
NÜMUNƏ 2
| Tapşırıq | Birinci misalda işçilərin şüaları qaldıracağı hündürlük m-ə bərabər olsun. Fəhlələrin gördüyü işlər nədir? Yükün müəyyən bir yüksəkliyə doğru hərəkət etməsi nədir? |
| Həll yolu | Mexanikanın "qızıl qaydasına" uyğun olaraq, mövcud bloklar sistemindən istifadə edərək dörd dəfə güc qazansaq, hərəkət itkisi də dörd olar. Nümunəmizdə bu, işçilərin seçməli olduğu ipin uzunluğunun yükün gedəcəyi məsafədən dörd dəfə uzun olması deməkdir, yəni: |