Η κινητή μονάδα διαφέρει από την ακίνητη στο ότι ο άξονάς της δεν είναι σταθερός και μπορεί να ανέβει και να πέσει με το φορτίο.
Σχήμα 1. Κινητή μονάδα
Όπως και το σταθερό μπλοκ, το κινούμενο μπλοκ αποτελείται από τον ίδιο τροχό με ένα καλωδιακό αγωγό. Ωστόσο, το ένα άκρο του καλωδίου στερεώνεται εδώ και ο τροχός είναι κινητός. Ο τροχός κινείται με το φορτίο.
Όπως σημειώνει ο Αρχιμήδης, η κινητή μονάδα είναι ουσιαστικά μοχλός και λειτουργεί με την ίδια αρχή, δίνοντας κέρδος σε δύναμη λόγω της διαφοράς στους ώμους.
Σχήμα 2. Δυνάμεις και ώμοι δυνάμεων σε κινούμενο μπλοκ
Η κινητή μονάδα κινείται με το φορτίο · είναι σαν να βρισκόταν σε ένα σχοινί. Σε αυτή την περίπτωση, το υπομόχλιο σε κάθε στιγμή του χρόνου θα βρίσκεται στο σημείο όπου το μπλοκ έρχεται σε επαφή με το σχοινί στη μία πλευρά, το φορτίο θα εφαρμοστεί στο κέντρο του μπλοκ, όπου είναι συνδεδεμένο με τον άξονα και η δύναμη έλξης θα εφαρμοστεί στο σημείο επαφής με το σχοινί στην άλλη πλευρά του μπλοκ . Δηλαδή, η ακτίνα του μπλοκ θα είναι ο ώμος του σωματικού βάρους, και η διάμετρος θα είναι ο ώμος της δύναμης της έλξης μας. Ο κανόνας των στιγμών στην περίπτωση αυτή θα μοιάζει με:
$$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $$
Έτσι, η κινητή μονάδα δίνει ένα κέρδος σε ισχύ δύο φορές.
Συνήθως στην πράξη, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός σταθερού μπλοκ με κινούμενο μπλοκ (Σχήμα 3). Η σταθερή μονάδα είναι μόνο για λόγους ευκολίας. Αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης, επιτρέπει, για παράδειγμα, την ανύψωση του φορτίου, στέκεται στο έδαφος και η κινητή μονάδα παρέχει κέρδος στη δύναμη.
Σχήμα 3. Συνδυασμός σταθερών και κινούμενων τεμαχίων
Εξετάσαμε τα ιδανικά τετράγωνα, δηλαδή εκείνα στα οποία δεν ελήφθη υπόψη η δράση των δυνάμεων τριβής. Για πραγματικά μπλοκ, είναι απαραίτητο να εισαχθούν συντελεστές διόρθωσης. Χρησιμοποιήστε τους παρακάτω τύπους:
Σταθερό μπλοκ
$ F \u003d f 1/2 mg $
Σε αυτούς τους τύπους: $ F $ είναι η εφαρμοζόμενη εξωτερική δύναμη (συνήθως είναι η δύναμη των χεριών ενός ατόμου), $ m $ είναι η μάζα του φορτίου, $ g $ είναι ο συντελεστής βαρύτητας, $ f $ είναι ο συντελεστής αντίστασης στο μπλοκ (για κυκλώματα περίπου 1,05, και για σχοινιά 1.1).
Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κινητών και σταθερών μπλοκ, ο φορτωτής ανυψώνει το κιβώτιο εργαλείων σε ύψος $ S_1 \u003d 7 m, εφαρμόζοντας μια δύναμη $ F $ \u003d 160 N. Ποια είναι η μάζα του κιβωτίου και πόσα μέτρα σχοινιού πρέπει να επιλέξετε όσο αυξάνεται το φορτίο; Τι έργο θα κάνει ο φορτωτής ως αποτέλεσμα; Συγκρίνετε με το έργο που εκτελέστηκε στο φορτίο για να το μετακινήσετε. Η τριβή και η μάζα του κινούμενου μπλοκ παραμελούνται.
$ m, S_2, A_1, A_2 $ -;
Η κινητή μονάδα δίνει διπλό κέρδος στη δύναμη και διπλή απώλεια κίνησης. Μια σταθερή μονάδα δεν δίνει κέρδος στη δύναμη, αλλά αλλάζει την κατεύθυνση της. Έτσι, η εφαρμοζόμενη δύναμη θα είναι το ήμισυ του βάρους του φορτίου: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, από όπου βάζουμε τη μάζα του κιβωτίου: $ m \u003d \\ frac (2F) , 8) \u003d 32,65 \\ kg $
Η κίνηση του φορτίου θα είναι κατά το ήμισυ όσο το μήκος του επιλεγμένου σχοινιού:
Η εργασία που εκτελείται από τον φορτωτή είναι ίση με το προϊόν της εφαρμοζόμενης προσπάθειας μεταφοράς του φορτίου: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.
Εργασίες που εκτελούνται στο φορτίο:
Απάντηση: Η μάζα του κιβωτίου είναι 32,65 kg. Το μήκος του επιλεγμένου σχοινιού είναι 14 m. Η εργασία που εκτελείται είναι 2240 J και δεν εξαρτάται από τη μέθοδο ανύψωσης του φορτίου, αλλά μόνο από τη μάζα του φορτίου και το ύψος του ανελκυστήρα.
Εργασία 2
Ποιο φορτίο μπορεί να ανυψωθεί χρησιμοποιώντας κινητό μπλοκ βάρους 20 Ν, εάν τραβάτε σχοινί με δύναμη 154 Ν;
Γράφουμε τον κανόνα των στιγμών για το κινούμενο μπλοκ: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, όπου $ f $ είναι ο συντελεστής διόρθωσης για το σχοινί.
Στη συνέχεια $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ N $
Απάντηση: Βάρος φορτίου 260 Ν.
Στη σύγχρονη τεχνολογία, οι μηχανισμοί ανύψωσης φορτίων χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μεταφορά αγαθών σε εργοτάξια και επιχειρήσεις, τα απαραίτητα στοιχεία των οποίων μπορούν να ονομαστούν απλοί μηχανισμοί. Ανάμεσά τους είναι οι παλαιότερες εφευρέσεις της ανθρωπότητας: μπλοκ και μοχλός. Ο αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Αρχιμήδης χαλάρωσε τη δουλειά του ανθρώπου, δίνοντάς του κέρδος σε δύναμη όταν χρησιμοποίησε την εφεύρεσή του και τον διδάσκει να αλλάξει την κατεύθυνση της δύναμης.
Ένα μπλοκ είναι ένας τροχός με μια αυλάκωση γύρω από έναν κύκλο για ένα σχοινί ή αλυσίδα του οποίου ο άξονας είναι σταθερά συνδεδεμένος με μια δέσμη τοίχου ή οροφής.
Οι συσκευές ανύψωσης συνήθως δεν χρησιμοποιούν ένα, αλλά αρκετά μπλοκ. Το σύστημα των φραγμών και των καλωδίων, που έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν τη φέρουσα ικανότητα, ονομάζεται ανυψωτήρας αλυσίδας.
Το κινητό και σταθερό μπλοκ είναι οι ίδιοι αρχαίοι απλοί μηχανισμοί με τον μοχλό. Ήδη το 212 π.Χ., με τη βοήθεια αγκιστριών και λαβών που συνδέονται με τα μπλοκ, οι Συρακουσάνοι κατέλαβαν όπλα πολιορκίας από τους Ρωμαίους. Η κατασκευή στρατιωτικών οχημάτων και η υπεράσπιση της πόλης ήταν υπό την ηγεσία του Αρχιμήδη.
Το σταθερό μπλοκ του Αρχιμήδη θεωρούσε ίσο βραχίονα.
Η στιγμή της δύναμης που ασκείται στη μία πλευρά του μπλοκ είναι ίση με τη στιγμή της δύναμης που ασκείται στην άλλη πλευρά του μπλοκ. Οι δυνάμεις που δημιουργούν αυτές τις στιγμές είναι οι ίδιες.
Δεν υπάρχει κέρδος στη δύναμη, αλλά ένα τέτοιο μπλοκ σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης, η οποία είναι μερικές φορές απαραίτητη.
Ο Αρχιμήδης πήρε το κινητό μπλοκ ως έναν άνισο μοχλό, δίνοντας κέρδος σε δύναμη 2 φορές. Σχετικά με το κέντρο περιστροφής, υπάρχουν στιγμές δυνάμεων που πρέπει να είναι ίσες στην ισορροπία.
Ο Αρχιμήδης μελέτησε τις μηχανικές ιδιότητες του κινούμενου συγκροτήματος και το έθεσε σε εφαρμογή. Σύμφωνα με τον Αθηναίο, "καταρτίστηκαν πολλές μέθοδοι για την εκτόξευση ενός γιγαντιαίου πλοίου που χτίστηκε από τον Συρακούσιο τύραννο Ιερόν, αλλά ο μηχανικός Αρχιμήδης, με απλούς μηχανισμούς, κατάφερε να μεταφέρει το πλοίο με τη βοήθεια μερικών ανθρώπων." Ο Αρχιμήδης εφευρέθηκε ένα μπλοκ και ξεκίνησε ένα τεράστιο πλοίο " .
Το μπλοκ δεν δίνει κέρδος στην εργασία, επιβεβαιώνοντας τον χρυσό κανόνα της μηχανικής. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί εύκολα δίνοντας προσοχή στις αποστάσεις που διανύονται από το χέρι και το βάρος.
Τα αθλητικά ιστιοφόρα πλοία, όπως τα ιστιοφόρα πλοία του παρελθόντος, δεν μπορούν να κάνουν χωρίς μπλοκ κατά την τοποθέτηση και τη διαχείριση πανιών. Τα σύγχρονα πλοία χρειάζονται μπλοκ για να σηκώνουν σήματα, σκάφη.
Αυτός ο συνδυασμός κινητών και σταθερών μπλοκ σε ηλεκτροκίνητη σιδηροδρομική γραμμή για τη ρύθμιση της τάσης των συρμάτων.
Ένα τέτοιο σύστημα μπλοκ μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ανεμόπτερα για να ανυψώσει τα οχήματα τους στον αέρα.
Ο όρος "μπλοκ" σημαίνει κάποια μηχανική συσκευή, η οποία είναι ένας κύλινδρος που είναι τοποθετημένος σε έναν κάθετο άξονα.Αυτός ο κύλινδρος ή μπορεί να κινείται ελεύθερα, ή αντίστροφα - είναι σταθερά στερεωμένος. Απλοποιήστε τον ορισμό - αν ο άξονας περιστροφής του κυλίνδρου μετακινείται στο διάστημα, τότε το μπλοκ είναι κινητό. Στον κύλινδρο υπάρχει μια αυλάκωση στην οποία εισάγεται ένα σχοινί ή ένα καλώδιο. Η παρακάτω εικόνα δείχνει την εμφάνιση του μπλοκ.
Αν ο κύλινδρος είναι σταθερός, για παράδειγμα, στην οροφή, είναι ένα σταθερό μπλοκ. Εάν ο κύλινδρος κινείται με το φορτίο, είναι μια κινητή μονάδα. Με μια γενική έννοια, η μόνη διαφορά είναι αυτή.
Η έννοια της χρήσης μιας κινητής μονάδας είναι μια αύξηση της δύναμης κατά την ανύψωση ή τη μετακίνηση φορτίων και φυσικών σωμάτων. Το σταθερό μπλοκ δεν δίνει κέρδος, ωστόσο συχνά απλοποιεί πολύ την κίνηση του σώματος και χρησιμοποιείται σε συστήματα σε συνδυασμό με το κινούμενο μπλοκ.
Η χρήση κινητών και σταθερών μπλοκ
Το σύστημα μπλοκ είναι πανταχού παρόν. Αυτοί είναι γερανοί και διάφορες συσκευές για τη μετακίνηση αγαθών στο γκαράζ, ακόμα και ιμάντες οδήγησης σε ένα σύγχρονο αυτοκίνητο. Συχνά χρησιμοποιείται ένα μπλοκ ακόμη και χωρίς σαφή κατανόηση ότι αυτός είναι ο μηχανισμός.
Σίγουρα σε εργοτάξια συναντήσατε κινητούς τροχούς που είναι στερεωμένοι στους επάνω ορόφους μιας υπό κατασκευή κατοικίας. Ένα σχοινί ή μια αλυσίδα ρίχνεται πάνω από έναν τέτοιο τροχό και ο εργαζόμενος, στερεώνοντας έναν κάδο στον πρώτο όροφο, τον ανεβάζει στον επάνω όροφο κινούμενο με το σχοινί. Αυτό είναι ένα απλό παράδειγμα χρήσης ενός σταθερού μπλοκ. Αν προσθέσετε έναν ακόμα τροχό στον κάδο, θα έχετε ένα σύστημα μπλοκ - κινούμενο και ακίνητο.
Ένα άλλο σπάνιο παράδειγμα χρήσης ενός σταθερού μπλοκ. Όταν ένας άνθρωπος τραβήξει ένα αυτοκίνητο από τη λάσπη, περιτύλιγμα ενός σχοινιού ρυμούλκησης γύρω από έναν κορμό δέντρου. Αυτό γίνεται για περισσότερη ευκολία, καθώς το βαρούλκο ρυμούλκησης συνδέεται εύκολα στο μικρό άκρο του καλωδίου που τυλίγεται γύρω από τον κορμό. Δεν υπάρχει κέρδος από ένα τέτοιο μπλοκ, και δεδομένου ότι το δέντρο δεν περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, η δύναμη αντίστασης αυξάνει το φορτίο.
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα χρήσης αυτών των απλών μηχανισμών γύρω μας.
Η πιο διάσημη συσκευή που λειτουργεί με την αρχή των μπλοκ είναι ένας αλυσοπρίονας. Χρησιμοποιείται ενεργά σε μηχανισμούς ανύψωσης. Το σύστημα μπλοκ μειώνει την ισχύ και η συνολική εργασία μειώνεται κατά 4-8 φορές.
Επίλυση προβλημάτων με κινούμενα και σταθερά μπλοκ
Στα προβλήματα φυσικής, είναι συχνά απαραίτητο να προσδιοριστεί ποιο θα είναι το συνολικό όφελος στη δύναμη όταν χρησιμοποιούμε μπλοκ. Στον φοιτητή προσφέρεται ένα πολύπλοκο σχέδιο όπου διάφορα μπλοκ διαφορετικών τύπων συνδέονται σε μια σειρά.
Το κλειδί για την επίλυση τέτοια καθήκοντα έγκειται στην ικανότητα κατανόησης της αλληλεπίδρασης αυτών των συσκευών. Κάθε τεμάχιο υπολογίζεται χωριστά και στη συνέχεια προστίθεται στον γενικό τύπο. Ο τύπος υπολογισμού για ολόκληρο το έργο καταρτίζεται σύμφωνα με το σχέδιο που ο μαθητής επέστησε διαβάζοντας την κατάσταση.
Για καλύτερη κατανόηση τέτοιων εργασιών, θυμηθείτε αυτό το μπλοκ είναι ένα είδος μοχλού. Η δύναμη που κέρδισε δίνει μια απώλεια σε απόσταση (στην περίπτωση ενός κινούμενου μπλοκ).
Ο τύπος υπολογισμού είναι πολύ απλός.
Για σταθερή μονάδα F \u003d fmg, όπου F είναι η δύναμη, f είναι ο συντελεστής αντίστασης του μπλοκ, m είναι η μάζα του φορτίου, g είναι η βαρυτική σταθερά. Με άλλα λόγια, το F είναι η δύναμη που πρέπει να εφαρμοστεί για την ανύψωση, για παράδειγμα, ενός κουτιού από το έδαφος χρησιμοποιώντας ένα σταθερό μπλοκ. Όπως μπορείτε να δείτε, η εξάρτηση είναι άμεση και δεν υπάρχει συντελεστής.
Για κινητή μονάδα έχουμε μια διπλή νίκη στην εξουσία. Ο τύπος υπολογισμού είναι F \u003d 0.5fmg, όπου οι χαρακτήρες γράμματος είναι παρόμοιοι με τον τύπο ακριβώς παραπάνω. Συνεπώς, όταν χρησιμοποιείται ένα κινητό μπλοκ, ένα τέτοιο κιβώτιο με μάζα m θα ανυψώνεται δύο φορές πιο εύκολα με το μπλοκ απ 'ό, τι χρησιμοποιώντας μόνο τη δική του πλάτη.
Σημειώστε ότι συντελεστή αντίστασης - αυτή είναι η αντίδραση που συμβαίνει στο μπλοκ κατά τη μετακίνηση του σχοινιού κατά μήκος του. Συνήθως, αυτές οι ποσότητες καθορίζονται στην κατάσταση του προβλήματος ή είναι πίνακες. Μερικές φορές στα σχολικά προβλήματα, αυτοί οι συντελεστές παραλείπονται εντελώς και δεν λαμβάνονται υπόψη.
Επιπλέον, μην το ξεχνάτε εάν η δύναμη εφαρμόζεται σε μια γωνία, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε την τυπική μέθοδο υπολογισμού του τριγώνου των δυνάμεων. Εάν το καθήκον λέει ότι ένα άτομο τραβά ένα φορτίο σε ένα σχοινί που βρίσκεται σε 30 μοίρες προς τον ορίζοντα, τότε αυτό πρέπει σίγουρα να ληφθεί υπόψη και να υποδειχθεί στο διάγραμμα σχεδίασης.
Προς το παρόν, υποθέτουμε ότι η μάζα του μπλοκ και του καλωδίου, καθώς και η τριβή στο μπλοκ, μπορεί να παραμεληθεί. Στην περίπτωση αυτή, η δύναμη εφελκυσμού του καλωδίου μπορεί να θεωρηθεί ως η ίδια σε όλα τα μέρη της. Επιπλέον, το καλώδιο θα θεωρηθεί μη εκτάσιμο και η μάζα του είναι αμελητέα.
Σταθερό μπλοκ
Το σταθερό μπλοκ χρησιμοποιείται για την αλλαγή της κατεύθυνσης της δύναμης. Στο σχ. 24.1, α δείχνει πώς να χρησιμοποιήσετε το σταθερό μπλοκ για να αντιστρέψετε την κατεύθυνση της δύναμης. Ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει η κατεύθυνση της δύναμης όπως θέλετε.
Σχεδιάστε ένα διάγραμμα χρησιμοποιώντας ένα σταθερό μπλοκ, με το οποίο μπορείτε να περιστρέψετε την κατεύθυνση της δύναμης κατά 90 °.
Μήπως ένα σταθερό μπλοκ δίνει κέρδος στη δύναμη; Σκεφτείτε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα που φαίνεται στο σχ. 24.1 α. Το καλώδιο τραβιέται από τη δύναμη που ασκεί ο ψαράς στο ελεύθερο άκρο του καλωδίου. Η δύναμη τάνυσης του καλωδίου παραμένει σταθερή κατά μήκος του καλωδίου, οπότε από την πλευρά του καλωδίου το φορτίο (ψάρι) επηρεάζεται από την ίδια δύναμη modulo. Ως εκ τούτου, ένα σταθερό μπλοκ δεν δίνει κέρδος στη δύναμη.
Όταν χρησιμοποιείτε μια σταθερή μονάδα, το φορτίο αυξάνεται όσο το πέρας του καλωδίου πέφτει, στο οποίο ο ψαράς εφαρμόζει δύναμη. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιώντας ένα σταθερό μπλοκ, δεν κερδίζουμε ή χάνουμε στο δρόμο.
Κινητή μονάδα
Βάλτε την εμπειρία
Κατά την ανύψωση φορτίου με τη χρήση ενός ελαφρού κινούμενου συγκροτήματος, παρατηρούμε ότι αν η τριβή είναι χαμηλή, τότε για να ανυψωθεί το φορτίο, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί μια δύναμη που είναι περίπου 2 φορές μικρότερη από το βάρος του φορτίου (Εικ. 24.3). Έτσι, η κινητή μονάδα δίνει κέρδος σε ισχύ 2 φορές.
Το Σχ. 24.3. Όταν χρησιμοποιούμε την κινητή μονάδα, κερδίζουμε 2 φορές στη δύναμη, αλλά χάνουμε τον ίδιο αριθμό φορές κατά μήκος της διαδρομής
Ωστόσο, για ένα διπλό κέρδος σε ισχύ πρέπει να πληρώσετε την ίδια απώλεια στο δρόμο: για να αυξήσετε το φορτίο, για παράδειγμα, κατά 1 m, θα πρέπει να σηκώσετε το άκρο του καλωδίου που ρίχνεται πάνω από το μπλοκ κατά 2 m.
Το γεγονός ότι το κινούμενο μπλοκ δίνει ένα διπλό κέρδος δύναμης μπορεί να αποδειχθεί χωρίς να καταφύγει σε εμπειρία (βλ. Την ενότητα παρακάτω "Γιατί το κινούμενο μπλοκ δίνει διπλό κέρδος στη δύναμη;").
Τα μπλοκ ταξινομούνται ως απλοί μηχανισμοί. Στην ομάδα αυτών των συσκευών, οι οποίες χρησιμεύουν για τη μετατροπή δυνάμεων, εκτός από τα μπλοκ περιλαμβάνουν ένα μοχλό, ένα κεκλιμένο επίπεδο.
Ορισμός
Αποκλεισμός - ένα συμπαγές σώμα που έχει τη δυνατότητα να περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα.
Τα μπλοκ κατασκευάζονται με τη μορφή δίσκων (τροχών, χαμηλών κυλίνδρων κ.λπ.) που έχουν ένα αυλάκι μέσω του οποίου διέρχεται ένα σχοινί (κορμός, σχοινί, αλυσίδα).
Σταθερό είναι ένα μπλοκ με σταθερό άξονα (εικόνα 1). Δεν κινείται κατά την ανύψωση φορτίου. Το σταθερό μπλοκ μπορεί να θεωρηθεί ως μοχλό που έχει ίσους ώμους.
Η συνθήκη για την ισορροπία του μπλοκ είναι η συνθήκη για την ισορροπία των ροπών δυνάμεων που ασκούνται σ 'αυτήν:
Το μπλοκ στο σχήμα 1 θα είναι σε ισορροπία εάν οι δυνάμεις εφελκυσμού των σπειρωμάτων είναι ίσες με:
αφού οι ώμοι αυτών των δυνάμεων είναι οι ίδιοι (ΟΑ \u003d Ον). Μια σταθερή μονάδα δεν δίνει κέρδος στη δύναμη, αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δράσης της δύναμης. Το τράβηγμα του σχοινιού που πηγαίνει από πάνω είναι συχνά πιο βολικό από το τράβηγμα του σχοινιού που πηγαίνει από κάτω.
Εάν η μάζα του φορτίου που συνδέεται με το ένα άκρο του σχοινιού που ρίχνεται πάνω από το σταθερό μπλοκ είναι m, τότε για να τον ανυψώσουμε πρέπει να εφαρμοστεί μια δύναμη F ίση με την άλλη άκρη του σχοινιού:
υπό την προϋπόθεση ότι η δύναμη τριβής στο μπλοκ δεν λαμβάνουμε υπόψη. Αν είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η τριβή στο μπλοκ, τότε εισάγεται ο συντελεστής αντίστασης (k), στη συνέχεια:
Η ομαλή ακίνητη υποστήριξη μπορεί να χρησιμεύσει ως αντικατάσταση μπλοκ. Ένα σχοινί (σχοινί) ρίχνεται πάνω σε ένα τέτοιο στήριγμα, το οποίο ολισθαίνει κατά μήκος του υποστηρίγματος, αλλά η τριβή αυξάνεται.
Το σταθερό μπλοκ δεν δίνει κέρδος στην εργασία. Τα μονοπάτια που περνούν από τα σημεία εφαρμογής των δυνάμεων είναι τα ίδια, ίσα με τη δύναμη, επομένως, ίσα με την εργασία.
Προκειμένου να αποκτηθεί κέρδος στη δύναμη, χρησιμοποιώντας σταθερά μπλοκ, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός μπλοκ, για παράδειγμα ένα διπλό μπλοκ. Όταν τα τεμάχια πρέπει να έχουν διαφορετικές διαμέτρους. Συνδέονται ακίνητα μεταξύ τους και συναρμολογούνται σε έναν μόνο άξονα. Ένα συρματόσχοινο προσαρτάται σε κάθε μπλοκ έτσι ώστε να μπορεί να τυλιχτεί πάνω ή έξω από το μπλοκ χωρίς ολίσθηση. Οι ώμοι των δυνάμεων σε αυτή την περίπτωση θα είναι άνισοι. Το διπλό μπλοκ λειτουργεί ως μοχλός με ώμους διαφορετικού μήκους. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα διπλού μπλοκ.
Η κατάσταση ισορροπίας για το μοχλό στο σχήμα 2 θα είναι ο τύπος:
Η διπλή μονάδα μπορεί να μετατρέψει την ισχύ. Με την εφαρμογή λιγότερης δύναμης σε ένα τραυματισμένο σχοινί γύρω από ένα μπλοκ μεγάλης ακτίνας, επιτυγχάνεται μια δύναμη η οποία ενεργεί στην πλευρά του περιτυλιγμένου σχοινιού σε ένα μπλοκ μικρότερης ακτίνας.
Ένα κινητό μπλοκ είναι ένα μπλοκ του οποίου ο άξονας κινείται μαζί με το φορτίο. Στο σχ. 2 κινητό μπλοκ μπορεί να θεωρηθεί ως μοχλός με ώμους διαφορετικών μεγεθών. Σε αυτή την περίπτωση, το σημείο O είναι το υπομόχλιο του μοχλού. Η ΟΑ είναι ο ώμος της εξουσίας. OB είναι ο ώμος της εξουσίας. Ας εξετάσουμε το σύκο. 3. Ο ώμος της δύναμης είναι δύο φορές μεγαλύτερος από τον ώμο της δύναμης, επομένως, για ισορροπία είναι απαραίτητο το μέγεθος της δύναμης F να είναι δύο φορές μικρότερο από το μέτρο της δύναμης Ρ:
Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι με τη βοήθεια ενός κινητού μπλοκ έχουμε ένα κέρδος σε δύναμη δύο φορές. Η κατάσταση ισορροπίας του κινούμενου μπλοκ χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η δύναμη τριβής γράφεται ως εξής:
Εάν προσπαθήσετε να λάβετε υπόψη τη δύναμη τριβής στο μπλοκ, εισάγετε τον συντελεστή αντίστασης του μπλοκ (k) και πάρτε:
Μερικές φορές χρησιμοποιείται συνδυασμός κινητού και σταθερού μπλοκ. Σε αυτόν τον συνδυασμό χρησιμοποιείται μια σταθερή μονάδα για ευκολία. Δεν δίνει κέρδος στη δύναμη, αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης. Η κινητή μονάδα χρησιμοποιείται για να αλλάξει το μέγεθος της εφαρμοζόμενης δύναμης. Εάν τα άκρα του σχοινιού που καλύπτει το μπλοκ κάνουν ίσες γωνίες με τον ορίζοντα, τότε ο λόγος της δύναμης που επηρεάζει το φορτίο στο βάρος σώματος είναι ίσος με την αναλογία της ακτίνας του μπλοκ προς τη χορδή του τόξου που καλύπτει το σχοινί. Αν τα σχοινιά είναι παράλληλα, η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση του φορτίου θα απαιτηθεί δύο φορές μικρότερη από το βάρος του προς ανύψωση φορτίου.
Ο Χρυσός Κανόνας της Μηχανικής
Απλοί μηχανισμοί κέρδους στην εργασία δεν είναι. Πόσο κερδίζουμε με δύναμη, χάνουμε τον ίδιο αριθμό αποστάσεων σε απόσταση. Δεδομένου ότι η εργασία είναι ίση με το βαθμιαίο προϊόν της δύναμης και της μετατόπισης, επομένως, δεν θα αλλάξει όταν χρησιμοποιούμε κινητά (καθώς και ακίνητα) μπλοκ.
Με τη μορφή του τύπου "χρυσός κανόνας" μπορεί να γραφτεί ως εξής:
όπου είναι η διαδρομή που περνά το σημείο εφαρμογής της δύναμης - το μονοπάτι που διανύει το σημείο εφαρμογής της δύναμης.
Ο χρυσός κανόνας είναι η απλούστερη διατύπωση του νόμου για τη διατήρηση της ενέργειας. Ο κανόνας αυτός ισχύει για περιπτώσεις ομοιόμορφης ή σχεδόν ομοιόμορφης μετακίνησης μηχανισμών. Οι αποστάσεις της μεταφορικής κίνησης των άκρων των συρματόσχοινων συνδέονται με τις ακτίνες των τεμαχίων (και) ως:
Το καταφέρουμε αυτό για να εκπληρώσουμε τον "χρυσό κανόνα" για ένα διπλό μπλοκ, είναι απαραίτητο:
Εάν οι δυνάμεις είναι ισορροπημένες, τότε το μπλοκ στηρίζεται ή κινείται ομοιόμορφα.
Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1
| Εργασία | Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα δύο κινούμενων και δύο σταθερών μπλοκ, οι εργαζόμενοι ανυψώνουν τις δοκούς δοκών, εφαρμόζοντας μια δύναμη ίση με 200 Ν. Ποια είναι η μάζα (m) των δοκών; Μην θεωρείτε την τριβή σε μπλοκ. |
| Λύση | Ας κάνουμε ένα σχέδιο. Το βάρος του φορτίου που εφαρμόζεται στο σύστημα φορτίου θα είναι ίσο με τη δύναμη βαρύτητας που εφαρμόζεται στο σώμα ανύψωσης (δοκός):
Σταθερά μπλοκ κέρδους δεν δίνουν δύναμη. Κάθε κινητό μπλοκ δίνει κέρδος στη δύναμη δύο φορές, επομένως, κάτω από τις συνθήκες μας, θα έχουμε κέρδος σε ισχύ τέσσερις φορές. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να γράψετε:
Έχουμε ότι η μάζα της δέσμης είναι ίση με: Υπολογίζουμε τη μάζα της δέσμης, παίρνουμε:
|
| Η απάντηση | m \u003d 80 kg |
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2
| Εργασία | Ας το ύψος στο οποίο οι εργαζόμενοι ανυψώνουν τις δοκούς στο πρώτο παράδειγμα να είναι ίσο με m. Ποιο είναι το έργο που κάνουν οι εργαζόμενοι; Ποιο είναι το έργο του φορτίου που μετακινείται σε ένα δεδομένο ύψος; |
| Λύση | Σύμφωνα με τον "χρυσό κανόνα" της μηχανικής, εάν εμείς, χρησιμοποιώντας το υπάρχον σύστημα μπλοκ, έχουμε κερδίσει ισχύ τέσσερις φορές, τότε η απώλεια στην κίνηση θα είναι επίσης τέσσερα. Στο παράδειγμά μας, αυτό σημαίνει ότι το μήκος του σχοινιού (l) που επιλέγουν οι εργαζόμενοι είναι τέσσερις φορές όσο η απόσταση που θα φτάσει το φορτίο, δηλαδή: |