Jednostavni mehanizmi. Blok mobilnog bloka donosi dobitak

Blok  je uređaj u obliku kotača s žljebom kroz koji se provlači konopac, sajla ili lanac. Postoje dvije glavne vrste blokova - pomični i nepomični. Os fiksnog bloka je fiksna i pri podizanju tereta se ne diže ili pada (Sl. 54), ali za pomični blok osovina se kreće s teretom (Sl. 55).

Fiksni blok ne daje dobitak na snazi.  Koristi se za promjenu smjera sile. Tako, na primjer, primjenjujući silaznu sila na konopac bačen preko takvog bloka, prisilimo teret da se podigne (vidi Sl. 54). S kretanjem je drugačija situacija. Ovaj blok omogućava vam da uravnotežite silu s malom silom, 2 puta većom. Da bismo to dokazali, okrećemo se slici 56. Primjenjujući silu F, nastojimo rotirati blok oko osi koja prolazi kroz točku O. Trenutak ove sile jednak je proizvodu Fl, gdje je l rame sile F, jednak promjeru OB jedinice. U isto vrijeme, opterećenje pričvršćeno na blok njegovom težinom P stvara trenutak jednak gdje je rame sile P jednako polumjeru bloka OA. Prema pravilu trenutka (21.2)

kao što je potrebno za dokazivanje.

Iz formule (22.2) proizlazi da je P / F \u003d 2. To znači dobitak na snazi \u200b\u200bdobiven upotrebom mobilne jedinice je 2. Eksperiment prikazan na slici 57 potvrđuje ovaj zaključak.

U praksi se često koristi kombinacija pomičnog bloka s fiksnim (Sl. 58). To vam omogućava da promijenite smjer sile uz istovremeno dvostruko povećanje snage.

Da bi se postigao veći dobitak u snazi, zove se mehanizam za podizanje blok remenica. Grčka riječ "polyspast" nastala je iz dva korijena: "poly" - puno i "spao" - povučem, tako da se općenito ispada "multi-pull".

Polispast je kombinacija dva isječka, od kojih se jedan sastoji od tri fiksna bloka, a drugi od tri pomična bloka (Sl. 59). Kako svaki od pomičnih blokova udvostručuje vučnu silu, općenito, lančana dizalica daje šest puta veću snagu.

1. Koje dvije vrste blokova poznajete? 2. Koja je razlika između mobilne jedinice i stacionarne? 3. U koju svrhu se koristi fiksni blok? 4. Zašto koristiti pokretnu jedinicu? 5. Šta je lančana dizalica? Koji dobitak od snage daje?

Opis uređaja

Blok je jednostavan mehanizam, koji je točak sa žljebom oko oboda za konop ili lanac, koji se može slobodno okretati oko svoje osi. Međutim, konopac bačen preko grane drveta također je u određenoj mjeri blok.

Zašto su nam potrebni blokovi?

Ovisno o njihovom dizajnu, blokovi vam mogu omogućiti promjenu smjera primijenjene sile (na primjer, kako biste podigli određeno opterećenje suspendirano na konopu bačenom preko grane stabla, morate povući drugi kraj užeta dolje ... ili u stranu). U isto vrijeme, ovaj uređaj neće dati dobitak na snazi. Takvi se blokovi nazivaju nepomično, jer je os rotacije bloka čvrsto fiksirana (naravno, ako se grana ne slomi). Takvi se blokovi koriste radi praktičnosti. Na primjer, kada podignete teret na visinu, mnogo je lakše povući konop s teretom bačenim preko blokadole primjenjujući na sebi njezinu tjelesnu težinu, nego da stane na vrhu i povuče teret konopom.

Pored toga, postoje blokovi koji ne samo da vam omogućavaju da promijenite smjer primijenjene sile, već također daju dobitak u snazi. Ovaj blok se zove pokretni  i djeluje upravo suprotno od pokretne jedinice.

Kako biste stekli snagu, potrebno je čvrsto fiksirati jedan kraj užeta (na primjer, vezati ga za granu). Dalje, na konop se postavlja kotač s koritom na koju je opterećeno opterećenje (to mora biti učinjeno na takav način da se kotač s teretom može slobodno voziti duž našeg konopa).Sada, povlačeći slobodni kraj užadi prema gore, vidjet ćemo da se i blok sa teretom počeo dizati.

Napori koji ćemo trebati potrošiti da podignemo teret na ovaj način će biti oko 2 puta manja od težine tereta zajedno sa jedinicom. Nažalost, ova vrsta bloka ne dopušta promjenu smjera sile u širokom rasponu, pa se često koristi zajedno s fiksnim (kruto fiksnim) blokom.

Opis iskustva

U početku, video prikazuje princip kretanja fiksnog bloka: opterećenja iste mase suspendiraju se iz čvrsto učvršćenog bloka, dok je blok u ravnoteži. Ali samo objesite jednu dodatnu težinu, čim prednost počne na sjajan način.

Nadalje, koristeći sustav pomičnih i fiksnih blokova, pokušavamo postići ravnotežno stanje odabirom optimalnog broja utega s obje strane. Kao rezultat, blok je uravnotežen kada broj utega visi od pomičnog bloka postane dvostruko veći od težine suspendirane na slobodnom kraju niti.

Dakle, možemo to zaključiti mobilni blok daje dvostruko povećanje snage.

Zanimljivo je

Znate li da se pokretni i fiksni blokovi naširoko koriste u zupčanicima automobila? Pored toga, blokovi se koriste od strane građevinara za podizanje velikih i malih tereta (dobro, ili sami. Na primjer, prilikom popravka vanjskih fasada zgrada, građevinari često rade u kolijevci koja se može kretati između spratova. Po završetku radova na podu, radnici mogu brzo pomicati kolijevku kat više, koristeći samo nečiju snagu. Blokovi su toliko rašireni zbog jednostavnosti njihovog sastavljanja i praktičnosti rada s njima.

Tim "Fizički pirati"

Istraživački zadatak

Koristeći blokovski sistem, dobijete jačinu od 2,3,4 puta. Koja je druga pobjeda? Predstaviti blok dijagrame i fotografije .

Namjena:   Koristeći blokovski sistem, dobijete jačinu od 2,3,4 puta.

Plan:

    Istražite što su blokovi, čemu služe.

    Provedite eksperimente sa blokovima, a dobijete jačinu 2,3,4 puta.

    Da izdaju rad.

    Napravite foto reportažu.

Izvještaj:

Proučavali smo da fiksni blok ne daje dobitak na snazi, a pokretni blok daje dobitak snage dva puta.

Iznesite hipotezu :

Iskustvo br. 1 2 puta se pojača pomoću mobilne jedinice .

Oprema   stativ, 2 spojnice, 1 noga, šipka, 1 pomični blok, 1 fiksni blok, težine 1 kg (težine 10 N), dinamometar, konop.

Eksperiment:

1. Na stativu učvrstite fiksni blok, šipku, tako da ravnina fiksnog bloka i kraj štapa leže u istoj ravnini.

2. Pričvrstite jedan kraj užeta na šipku, prebacite konopac kroz pokretni blok i kroz fiksni blok.

3. Objesite uteg na kuku pokretnog bloka i pričvrstite dinamometar na slobodni kraj užeta.

5. Napravite zaključak.

Rezultati merenja:

Zaključak: F  \u003d P / 2, dobitak na snazi \u200b\u200bje 2 puta.

Oprema. Instalacija za iskustvo br. 1

Izvođenje eksperimenta br. 1.

Iskustvo br. 2 4 puta povećajte snagu koristeći 2 pokretna bloka.

Oprema   stativ, 2 pomična bloka, 2 fiksna bloka, 2 težine od 1 kg (10 N) svaki, dinamometar, konop.

Eksperiment:

1. Na tronožac pomoću 3 spojke i 2 šape učvrstite 2 fiksna bloka i šipku, tako da ravnina blokova i kraj štapa leže u istoj ravnini.

2. Pričvrstite jedan kraj užeta na šipku, premjestite konop uzastopno kroz 1. pokretni blok, 1. stacionarni blok, 2. pokretni blok, 2. stacionarni blok.

3. Objesite uteg na kuku svakog pomičnog bloka i pričvrstite dinamometar na slobodni kraj užeta.

4. Izmjerite vučnu silu (ruku) dinamometrom, uporedite je s težinom utega.

5. Napravite zaključak.

Instalacija za iskustvo br. 2

Rezultati merenja:

Zaključak:F  \u003d P / 4, dobitak na snazi \u200b\u200bje 4 puta.

Iskustvo br. 3. Dobijanje trostrukog porasta snage uz pomoć prvog pomičnog bloka.

Da biste dobili trostruku korist, potrebno je upotrijebiti 1,5 pokretna bloka. Pošto je nemoguće odvojiti polovicu od pokretnog bloka, trebate koristiti konop dvaput: jednom bacite uže kroz njega, drugi put pričvrstite kraj užeta na njegovu polovicu, tj. do centra.

Oprema   stativ, 1 pomični blok s dvije kuke, 1 fiksni blok, 1 težina 1 kg (težina 10 N), dinamometar, konop.

Eksperiment:

1. Na stativu pričvrstite 1 fiksni blok pomoću kvačila.

2. Pričvrstite jedan kraj užeta na gornju kuku pokretnog bloka, pričvrstite težinu na donji kuk pokretnog bloka.

3. Gurnite konop uzastopno s gornje kuke pokretnog bloka kroz fiksni blok, ponovo oko pokretnog bloka i ponovo kroz fiksni blok, zakačite dinamometar na slobodni kraj užeta. Trebali biste dobiti 3 užadi na kojima počiva pomični blok - 2 na rubovima (puni blok) i jedan u njegovom središtu (pola bloka). Tako da koristimo 1,5 pokretnu jedinicu.

4. Izmjerite vučnu silu (ruku) dinamometrom, uporedite je s težinom utega.

5. Napravite zaključak.

Instalacija za eksperiment br. 3. Izvođenje eksperimenta br. 3.

Rezultati merenja:

Zaključak:F  \u003d P / 3, pojačana snaga je 3 puta.

Zaključak:

Obavivši eksperimente br. 1-3, testirali smo hipotezu koja je iznesena pre studije. Ona je potvrdila. Prema rezultatima eksperimenata, utvrdili smo sledeće činjenice:

    da biste dobili dvostruko povećanje snage, trebate upotrijebiti 1 pokretni blok;

    da biste pobijedili u vlasti 4 puta, trebate koristiti 2 pokretna bloka;

    da biste pobijedili 3 puta, trebate upotrijebiti 1.5 pokretnih blokova.

Također smo primijetili da je pojačani udio jednak broju užadi na kojima počivaju pokretni blokovi:

    u eksperimentu br. 1: 1 pokretni blok je zasnovan2   konopci - dobitak u snazi \u200b\u200bu2   puta;

    u eksperimentu br. 2: 2 pomični blok zasnovan je4 konopci - dobitak u snazi \u200b\u200bu4   puta;

    u eksperimentu br. 3, zasnovana je pomična jedinica3   konopci - dobitak u snazi \u200b\u200bu3   puta.

Ovaj se obrazac može primijeniti za dobivanje bilo kojeg broja jačanja čvrstoće. Na primjer, da biste dobili 8 puta pobjedu, morate koristiti 4 pokretna bloka, tako da se odmaraju na 8 užadi.

Primjena:

Blok dijagrami za eksperimente br. 1–3.

Pogledajte sljedeću stranicu.

Blokovi se koriste za podizanje tereta. Blok je točak sa žlebom, postavljen u kavez. Uže, kabel ili lanac prolazi kroz kanal za oluk. Nepomičan  nazivaju takav blok, čija je os fiksirana, a pri podizanju robe ona se ne diže ili pada (Sl. 1, a, b).

Fiksni blok može se smatrati ravnopravnom rukom, u kojoj su ramena primijenjene sile jednaka polumjeru kotača. Stoga iz pravila trenutaka proizlazi da nepokretni blok ne daje dobit na snazi. Omogućuje vam promjenu smjera sile.

Slika 2, a, b pokazuje pokretni blok  (os bloka se diže i pada sa teretom). Takav se blok okreće oko trenutne ose O. Pravilo trenutaka za to imaće oblik

Na taj način, pokretna jedinica dvaput daje na snazi \u200b\u200bdobitak.

Obično se u praksi koristi kombinacija fiksnog bloka sa pokretnim blokom (Sl. 3). Fiksna jedinica služi samo radi praktičnosti. On, mijenjajući smjer sile, omogućava, na primjer, podizanje tereta, stojeći na zemlji.

U savremenoj tehnologiji mehanizmi za podizanje tereta široko se koriste za prenošenje robe na gradilištima i preduzećima, čiji su neizostavni sastojci jednostavni mehanizmi. Među njima su najstariji izumi čovječanstva: blok i poluga. Drevni grčki naučnik Arhimed je olakšao rad čovjeka dajući mu snagu prilikom upotrebe njegovog izuma i naučio ga da mijenja smjer sile.

Blok je kotač s utorom oko kruga za konop ili lanac čija je osovina čvrsto pričvršćena na zid ili stropnu gredu.

Podizni uređaji obično koriste ne jedan, već nekoliko blokova. Sistem blokova i kablova dizajniranih da povećaju nosivost naziva se lančana dizalica.

Pomični i fiksni blok su isti drevni jednostavni mehanizmi kao i poluga. Već 212. godine prije Krista, Sirakužani su uz pomoć kuka i hvata spojenih na blokove, oduzeli opsadno oružje od Rimljana. Izgradnju vojnih vozila i odbranu grada vodio je Arhimed.

Fiksni blok Arhimed se smatra jednakom rukom.

Trenutak sile koji djeluje na jednu stranu bloka jednak je momentu sile koji se primjenjuje na drugoj strani bloka. Sile koje stvaraju u ovim trenucima su iste.

Ne postoji dobitak na snazi, ali takav blok omogućava vam da promijenite smjer sile, što je ponekad potrebno.

Arhimedes je mobilni blok uzeo kao nejednaku polugu, dajući snagu dva puta. U odnosu na središte rotacije, postoje trenuci sila koji moraju biti jednaki u ravnoteži.

Arhimed je proučavao mehanička svojstva pokretnog bloka i sproveo ga u praksu. Prema Ateneju, "mnogo je metoda osmišljeno za pokretanje gigantskog broda kojeg je izgradio sirakunski tiranin Hieron, ali je mehaničar Arhimed pomoću jednostavnih mehanizama uspio pomeriti brod uz pomoć nekolicine ljudi. Arhimed je izumio blok i lansirao ogroman brod na njega" .

Blok ne daje dobit u radu, potvrđujući zlatno pravilo mehanike. Ovo se lako može provjeriti obraćanjem na udaljenosti koja su pređena rukom i težinu.

Sportski jedrenjaci, poput jedrenjaka prošlosti, ne mogu bez blokova prilikom postavljanja i upravljanja jedrima. Modernim brodovima trebaju blokovi za podizanje signala, čamci.

Ova kombinacija pomičnih i fiksnih blokova na elektrificiranoj željezničkoj pruzi za podešavanje napetosti žica.

Takav sustav blokova mogu koristiti jedrilice da podignu svoja vozila u zrak.