مزیت بلوک ثابت چیست. بلوک ها چگونه کار می کنند؟ بلوک های متحرک منفرد

بلوک شامل یک یا چند چرخ (غلتک) است که توسط یک زنجیر ، تسمه یا کابل در اطراف خم می شوند. دقیقاً مانند اهرم ، بلوک نیروی مورد نیاز برای بلند کردن بار را کاهش می دهد ، اما به علاوه می تواند جهت نیروی وارد شده را تغییر دهد.

بازده در قدرت مسافت است: هرچه تلاش برای بلند کردن بار کمتر شود ، مسافت بیشتری که نقطه اعمال این تلاش باید طی کند. سیستم بلوک با استفاده از زنجیره های حمل بار بیشتر ، قدرت را افزایش می دهد. چنین دستگاه های کم مصرفی طیف وسیعی از کاربردها را دارند - از جابجایی تیرهای فولادی عظیم تا ارتفاع در سایت های ساختمانی تا بالا بردن پرچم ها.

همانند سایر سازوکارهای ساده ، مخترعان این بلوک ناشناخته هستند. اگرچه بلوک ها ممکن است قبلاً وجود داشته باشند ، اما اولین ذکر آنها در ادبیات به قرن 5 قبل از میلاد برمی گردد و با استفاده از بلوک ها توسط یونانیان باستان در کشتی ها و تئاترها همراه است.

سیستم های بلوک کشویی نصب شده بر روی یک ریل تعلیق (تصویر بالا) به طور گسترده ای در خطوط مونتاژ استفاده می شود ، زیرا حرکت قطعات سنگین را بسیار تسهیل می کند. نیروی اعمال شده (F) برابر است با ضریب تقسیم وزن بار (W) بر تعداد زنجیرهای مورد استفاده برای پشتیبانی آن (n).

بلوک های ثابت تک

این ساده ترین نوع بلوک باعث کاهش نیروی لازم برای بلند شدن بار نمی شود ، بلکه در عوض جهت نیروی وارد شده را تغییر می دهد ، همانطور که در شکل های بالا و بالا سمت راست نشان داده شده است. بلوک ثابت در بالای میله پرچم با کشیدن بند ناف به پایین ، بالا بردن پرچم را آسان تر می کند.

بلوک های متحرک منفرد

بلوک منفرد متحرک تلاش لازم برای بالا بردن بار را به نصف کاهش می دهد. با این حال ، به نصف رساندن نیروی اعمال شده به این معنی است که نقطه اعمال آن باید دو برابر مسافت را طی کند. در این حالت نیرو برابر با نیمی از وزن است (F \u003d 1 / 2W).

سیستم های بلوک

هنگام استفاده از ترکیبی از یک بلوک ثابت با یک بلوک متحرک ، نیروی وارد شده یک ضرب است کل زنجیرهای حمل بار. در این حالت نیرو برابر با نیمی از وزن است (F \u003d 1 / 2W).

بار، به صورت عمودی از طریق بلوک معلق است ، اجازه می دهد سیم های الکتریکی افقی محکم شوند.

بالابر سربار (تصویر بالا) شامل زنجیری است که به دور یک بلوک متحرک و دو بلوک ثابت پیچیده شده است. بلند کردن بار مستلزم اعمال نیرویی است که فقط نیمی از وزن آن باشد.

Polyspastمعمولاً در جرثقیل های بزرگ (تصویر سمت راست) استفاده می شود ، این مجموعه شامل مجموعه ای از بلوک های متحرک است که بار به آنها معلق است و مجموعه ای از بلوک های ثابت متصل به لبه جرثقیل. بهره مندی از چنین تعداد زیادی بلوک ها ، جرثقیل می تواند بارهای بسیار سنگین مانند تیرهای فولادی را بلند کند. در این حالت ، نیرو (F) برابر است با ضریب تقسیم وزن بار (W) بر تعداد کابل های پشتیبانی (n).

یک بلوک متحرک از نظر ثابت بودن محور آن متفاوت است و می تواند با بار بالا و پایین شود.

شکل 1. بلوک کشویی

پسندیدن بلوک ثابت، بلوک متحرک از همان چرخ دارای شیار برای کابل تشکیل شده است. با این حال ، در اینجا یک انتهای کابل ثابت است و چرخ متحرک است. چرخ با بار حرکت می کند.

همانطور که ارشمیدس اشاره کرد ، بلوک متحرک اساساً یک اهرم است و با همان اصل کار می کند و به دلیل تفاوت شانه ها ، قدرت بیشتری می گیرد.

شکل 2. نیروها و بازوهای نیروها در بلوک متحرک

بلوک متحرک با بار حرکت می کند ، مثل اینکه روی طناب قرار دارد. در این حالت ، تکیه گاه در هر لحظه از زمان در نقطه تماس بلوک با طناب از یک طرف خواهد بود ، ضربه بار به مرکز بلوک وارد می شود ، جایی که به محور متصل می شود ، و نیروی کشش در نقطه تماس با طناب در طرف دیگر بلوک اعمال می شود ... یعنی شانه وزن بدن شعاع بلوک خواهد بود و شانه نیروی کششی ما قطر خواهد بود. قانون لحظه ها در این مورد به شرح زیر خواهد بود:

$$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $ $

بنابراین ، بلوک متحرک دو برابر افزایش قدرت می یابد.

معمولاً ، در عمل ، از ترکیبی از یک بلوک ثابت با یک متحرک استفاده می شود (شکل 3). بلوک ثابت فقط برای راحتی کار است. او ، جهت نیرو را تغییر می دهد ، اجازه می دهد ، به عنوان مثال ، یک بار را هنگام ایستادن روی زمین بلند کند ، و بلوک متحرک قدرت را افزایش می دهد.

شکل 3. ترکیبی از واحدهای ثابت و متحرک

ما بلوک های ایده آل را در نظر گرفتیم ، یعنی آنهایی که در آن عمل نیروهای اصطکاک مورد توجه قرار نگرفته است. برای بلوک های واقعی ، معرفی فاکتورهای تصحیح ضروری است. فرمول های زیر استفاده می شود:

بلوک ثابت

$ F \u003d f 1/2 میلی گرم $

در این فرمول ها: $ F $ نیروی خارجی اعمال شده است (معمولاً این نیروی دست یک شخص است) ، $ m $ جرم بار است ، $ g $ ضریب گرانش است ، $ f $ ضریب مقاومت در بلوک است (برای زنجیرهای حدود 1.05 ، و برای طناب 1.1).

با کمک یک سیستم از بلوک های متحرک و ثابت ، لودر جعبه ابزار را به ارتفاع S_1 $ \u003d 7 متر $ بر می دارد ، و نیرویی برابر با 160 $ \u200b\u200bF $ اعمال می کند. وزن جعبه چقدر است و هنگام بلند شدن بار باید چند متر طناب را انتخاب کنید؟ در نتیجه لودر چه کاری انجام خواهد داد؟ برای جابجایی آن را با کار انجام شده روی بار مقایسه کنید. اصطکاک و جرم بلوک متحرک را نادیده بگیرید.

$ m ، S_2 ، A_1 ، A_2 $ -؟

یک بلوک متحرک به شما قدرت دو برابر و از دست دادن حرکت دو برابر می دهد. یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود ، اما جهت آن را تغییر می دهد. بنابراین ، نیروی اعمال شده نیمی از وزن بار خواهد بود: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $ ، از این رو جرم جعبه را پیدا می کنیم: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9 ، 8) \u003d 32.65 \\ کیلوگرم دلار

حرکت بار نصف طناب انتخاب شده خواهد بود:

کار انجام شده توسط لودر برابر است با حاصل تلاش اعمال شده برای جابجایی بار: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

کار انجام شده بر روی محموله:

پاسخ: وزن جعبه 32.65 کیلوگرم است. طول طناب انتخاب شده 14 متر است. کار انجام شده 2240 J است و به روش بلند کردن بار بستگی ندارد ، بلکه فقط به وزن بار و ارتفاع بالابر بستگی دارد.

مسئله 2

اگر طناب با نیروی 154 N کشیده شود ، چه وزنی را می توان با یک بلوک متحرک 20 N بلند کرد؟

بیایید قانون لحظه ها را برای بلوک متحرک بنویسیم: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $ ، جایی که $ f $ عامل تصحیح طناب است.

سپس $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1،1) -20 \u003d 260 \\ H $

پاسخ: وزن محموله 260 N.

4.1 عناصر ایستا

4.1.7. مقداری مکانیسم های ساده: بلوک

به دستگاههایی که برای جابجایی (بالا بردن ، کاهش) بارها با استفاده از چرخ و نخ ریخته شده بر روی آن طراحی شده و نیروی خاصی به آنها وارد می شود ، بلوک گفته می شود. بین بی حرکت و بلوک های متحرک.

این بلوک ها برای جابجایی بار P designed با استفاده از نیروی F → وارد شده به طناب پرتاب شده روی چرخ طراحی شده اند.

برای هر نوع بلوک (ثابت و متحرک) شرایط تعادل برآورده می شود:

d 1 F \u003d d 2 P ،

جایی که d 1 شانه نیروی F است که به طناب وارد می شود. d 2 - بازوی نیروی P → (وزن بار منتقل شده توسط این بلوک).

که در بلوک ثابت (شکل 4.8) بازوهای نیروهای F → و P → یکسان و برابر با شعاع بلوک هستند:

d 1 \u003d d 2 \u003d R ،

بنابراین ، ماژول های نیروها با یکدیگر برابر هستند:

F \u003d P

شکل: 4.8

با کمک یک بلوک ثابت ، می توان جسمی با وزن P by را با اعمال نیرویی F moved حرکت داد که مقدار آن با مقدار وزن بار منطبق است.

در بلوک متحرک (شکل 4.9) بازوهای نیروهای F → و P → متفاوت است:

d 1 \u003d 2R و d 2 \u003d R ،

جایی که d 1 شانه نیروی F است که به طناب وارد می شود. d 2 - بازوی نیروی P → (وزن بار با کمک این بلوک حرکت می کند) ،

بنابراین ، ماژول های نیرو از برابری پیروی می کنند:

شکل: 4.9

با کمک یک بلوک متحرک ، می توان جسمی با وزن P applying را با اعمال نیرویی F moved حرکت داد ، که مقدار آن نصف مقدار وزن بار است.

بلوک ها به شما امکان می دهند بدن را تا فاصله ای حرکت دهید:

• یک بلوک ثابت افزایش قدرت نمی دهد. این فقط جهت نیروی اعمال شده را تغییر می دهد.
• بلوک متحرک 2 برابر افزایش قدرت می یابد.

با این حال ، هر دو بلوک متحرک و ثابت برنده نشوید کار: چند بار در قدرت پیروز می شویم ، چند بار در مسافت از دست می دهیم (" قانون طلایی»مکانیک).

مثال 22. این سیستم از دو بلوک بدون وزن تشکیل شده است: یکی متحرک و دیگری ثابت. باری به وزن 40/0 کیلوگرم از محور بلوک متحرک معلق شده و کف را لمس می کند. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، مقداری نیرو به انتهای آزاد طناب وارد می شود ، که روی یک بلوک ثابت پرتاب می شود. تحت تأثیر این نیرو ، بار از حالت سکون به ارتفاع 4.0 متر در 2.0 ثانیه می رسد. مدول نیروی وارد شده به طناب را پیدا کنید.

2 T → ′ + P → \u003d m a ،

2 T ′ - m g \u003d m a ،

a \u003d 2 F - m g m.

مسیری که توسط بار طی می شود با ارتفاع آن از سطح کف همزمان است و با فرمول مربوط به زمان حرکت آن است

یا با در نظر گرفتن بیان برای ماژول شتاب

h \u003d a t 2 2 \u003d (2 F - m g) t 2 2 m.

اجازه دهید نیروی مورد نیاز را از اینجا بیان کنیم:

F \u003d m (h t 2 + g 2)

و مقدار آن را محاسبه کنید:

F \u003d 0.40 (4.0 (2.0) 2 + 10 2) \u003d 2.4 N.

مثال 23. این سیستم از دو بلوک بدون وزن تشکیل شده است: یکی متحرک و دیگری ثابت. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، مقداری از وزن از محور بلوک ثابت معلق است. تحت تأثیر یک نیروی ثابت که به انتهای آزاد طناب وارد می شود ، بار با شتاب ثابت شروع به حرکت می کند و در فاصله 3.0 متر در 2.0 ثانیه به سمت بالا حرکت می کند. در حین حرکت بار ، نیروی وارد شده توان متوسط \u200b\u200b12 وات را ایجاد می کند. جرم بار را پیدا کنید.

تصمیم گیری نیروهای وارد بر بلوک های متحرک و ثابت در شکل نشان داده شده است.

دو نیرو T از طرف طناب (در دو طرف بلوک) روی بلوک ثابت عمل می کنند. تحت عمل این نیروها ، هیچ حرکتی ترجمه ای از بلوک وجود ندارد. هر یک از این نیروها برابر با نیروی F → اعمال شده به انتهای طناب است:

سه نیرو بر روی بلوک متحرک عمل می کنند: دو نیروی کششی طناب T → ′ (در دو طرف بلوک) و وزن بار P → \u003d m g →. تحت عمل این نیروها ، بلوک (همراه با بار معلق از آن) با شتاب به سمت بالا حرکت می کند.

بیایید قانون دوم نیوتن را برای یک بلوک متحرک به شکل زیر بنویسیم:

2 T → ′ + P → \u003d m a ،

یا در طرح بر روی محور مختصات به صورت عمودی به سمت بالا ،

2 T ′ - m g \u003d m a ،

که در آن T mod مدول نیروی کشش طناب است. m جرم بار (جرم بلوک متحرک همراه با بار) است. g - ماژول شتاب سقوط آزاد ؛ a ماژول شتاب بلوک است (بار همان شتاب را دارد ، بنابراین ، بیشتر در مورد شتاب بار صحبت خواهیم کرد).

مدول کشش طناب T to برابر با مدول نیروی T است:

بنابراین ، مدول شتاب بار توسط عبارت تعیین می شود

a \u003d 2 F - m g m.

از طرف دیگر ، شتاب بار توسط فرمول مسافت طی شده تعیین می شود:

جایی که t زمان حرکت بار است.

برابری

2 F - m g m \u003d 2 S t 2

به شما امکان می دهد عبارتی برای مدول نیروی اعمال شده بدست آورید:

F \u003d m (S t 2 + g 2).

بار در حال حرکت یکنواخت است ، بنابراین ماژول سرعت آن با بیان تعیین می شود

v \u003d در ،

و میانگین سرعت حرکت است

〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.

مقدار متوسط \u200b\u200bتوان توسعه یافته توسط نیروی اعمال شده توسط فرمول تعیین می شود

〈N〉 \u003d F 〈v〉 ،

یا با در نظر گرفتن عبارات برای مدول نیرو و سرعت متوسط:

〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t.

از اینجا جرم مورد نیاز را بیان می کنیم:

m \u003d 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).

بیایید عبارت را برای شتاب (a \u003d 2S / t 2) در فرمول حاصل جایگزین کنیم:

m \u003d 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)

و ما محاسبه خواهیم کرد:

m \u003d 2 ⋅ (2.0) 3 ⋅ 12 3.0 (2 ⋅ 3.0 + 10 ⋅ (2.0) 2) ≈ 1.4 کیلوگرم.

غالباً ، از مکانیزم های ساده برای قدرت گرفتن استفاده می شود. یعنی با نیروی کمتر برای حرکت دادن وزن بیشتر در مقایسه با آن. در این حالت ، کسب قدرت "به صورت رایگان" حاصل نمی شود. قیمت آن از دست دادن مسافت است ، یعنی حرکت بیش از استفاده از مکانیزم ساده مورد نیاز است. با این حال ، هنگامی که نیروها محدود شوند ، "تجارت" مسافت برای قدرت مفید است.

بلوک های متحرک و ثابت یکی از انواع مکانیسم های ساده است. علاوه بر این ، آنها یک اهرم اصلاح شده هستند ، که همچنین یک مکانیسم ساده است.

بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود ، بلکه به سادگی جهت کاربرد آن را تغییر می دهد. تصور کنید که باید یک بار سنگین را با طناب به سمت بالا بردارید. باید آن را بالا بکشید. اما اگر از یک بلوک ثابت استفاده می کنید ، باید پایین بیایید ، در حالی که بار بالا می رود. در این حالت ، برای شما راحت تر خواهد بود ، زیرا قدرت مورد نیاز شامل قدرت عضلات و وزن شما خواهد بود. بدون استفاده از یک بلوک ثابت ، همان نیرو باید اعمال شود ، اما منحصراً به دلیل قدرت عضلات حاصل می شود.

بلوک ثابت یک چرخ است که دارای یک دریچه طناب است. چرخ ثابت است ، می تواند به دور محور خود بچرخد ، اما نمی تواند حرکت کند. انتهای طناب (کابل) آویزان می شود ، باری به یکی متصل می شود و به دیگری نیرو وارد می شود. اگر طناب را پایین بکشید ، بار بالا می رود.

از آنجا که هیچ گونه افزایشی در قدرت حاصل نمی شود ، از دست دادن فاصله نیز وجود نخواهد داشت. در چه مسافتی بار افزایش می یابد ، باید طناب را به همان فاصله پایین آورد.

استفاده كردن بلوک نورد دو برابر (در حالت ایده آل) قدرت می گیرد. این بدان معنی است که اگر وزن بار F است ، برای بلند کردن آن باید نیروی F / 2 را اعمال کنید. بلوک متحرک از همان چرخ دارای شیار کابل تشکیل شده است. با این حال ، در اینجا یک انتهای کابل ثابت است و چرخ متحرک است. چرخ با بار حرکت می کند.

وزن بار نیروی رو به پایین است. با دو نیروی رو به بالا متعادل می شود. یکی توسط پشتیبانی ایجاد می شود ، کابل به آن متصل می شود و دیگری توسط کابل کشیده می شود. نیروی کشش کابل در هر دو طرف یکسان است ، به این معنی که وزن بار به طور مساوی بین آنها توزیع می شود. بنابراین ، هر یک از نیروها 2 برابر کمتر از وزن بار است.

در شرایط واقعی ، افزایش قدرت کمتر از 2 برابر است ، زیرا نیروی بالابری تا حدی "صرف" وزن طناب و بلوک و همچنین اصطکاک می شود.

بلوک متحرک ، تقریباً دو برابر افزایش قدرت ، از دست دادن فاصله دو برابر می کند. برای بلند کردن بار به ارتفاع معین h لازم است که طنابهای هر طرف بلوک با این ارتفاع کاهش یابد ، یعنی کل 2 ساعت باشد.

معمولاً از ترکیب بلوک های ثابت و متحرک - بلوک های قرقره - استفاده می شود. آنها می توانند از نظر قدرت و جهت به دست آورند. هرچه تعداد بلوک های متحرک در بلوک قرقره بیشتر باشد ، افزایش قدرت نیز بیشتر خواهد بود.

شرح کتابشناسی: Shumeiko A. V. ، Vetashenko O. G. نمایی مدرن از یک سازوکار ساده "بلوک" ، مطالعه شده از کتابهای درسی فیزیک برای کلاس 7 // دانشمند جوان. - 2016. - شماره 2 - S. 106-113..07.2019).

کتابهای درسی فیزیک کلاس 7 ، هنگام مطالعه یک مکانیسم ساده بلوک ، سود حاصل را تفسیر می کنند هنگام بلند کردن بار با با استفاده از این مکانیسم ، به عنوان مثال: در کتاب درسی پریشکین و B. برنده ها در قدرت با حاصل می شود با استفاده از چرخ بلوک ، که نیروهای اهرم بر روی آن عمل می کنند ، و در کتاب درسی گندنشتاین ال. E. همان سود با با استفاده از یک کابل ، که نیروی کشش کابل بر روی آن عمل می کند. کتابهای مختلف موضوعات مختلف و نیروهای مختلف - برای دریافت جایزه در هنگام بلند کردن بار ، نیرو وارد کنید. بنابراین ، هدف این مقاله جستجوی اشیا و نیروها ، با با استفاده از آن سود نیرو ، هنگام بلند کردن بار با مکانیزم بلوک ساده.

کلید واژه ها:

ابتدا ، بیایید آشنا شویم و مقایسه کنیم که چگونه قدرت خود را افزایش می دهند ، هنگامی که یک بار را با یک مکانیزم ساده بلوک می گیریم ، در کتابهای فیزیکی درجه 7 ، برای این مطلب گزیده ای از کتابهای درسی با همان مفاهیم را برای وضوح در جدول قرار می دهیم.

A. V. Peryshkin فیزیک. درجه 7 ام. 61 § کاربرد قانون تعادل اهرم به بلوک ، ص 180-183.	Gendenshtein L.E. فیزیک. درجه 7 ام. § 24. سازوکارهای ساده ، صص 188-196.
"مسدود کردن چرخ با شیار است که در یک قفس تقویت شده است. یک طناب ، کابل یا زنجیر از ناودان بلوک عبور می کند. "بلوک ثابتچنین بلوکی محوری است که ثابت است و هنگام بلند شدن بارها بالا یا پایین نمی رود (شکل 177). بلوک ثابت را می توان یک اهرم بازوی برابر دانست که در آن بازوهای نیروها برابر با شعاع چرخ هستند (شکل 178): ОА \u003d ОВ \u003d r. چنین بلوکی قدرت را افزایش نمی دهد. (F1 \u003d F2) ، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. "	"آیا یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت می شود؟ ... در شکل 24.1a طناب توسط نیرویی که ماهیگیر به انتهای آزاد طناب وارد می کند ، کشیده می شود. نیروی کششی کابل در امتداد کابل ثابت می ماند ، بنابراین ، از کنار کابل تا بار (ماهی) ) همان مدول نیرو عمل می کند. بنابراین ، یک بلوک ثابت افزایش قدرت را ایجاد نمی کند. 6. چگونه می توان از یک بلوک ثابت برای افزایش قدرت استفاده کرد؟ اگر شخصی بلند شود خودت ،همانطور که در شکل 24.6 نشان داده شده است ، سپس وزن شخص به طور مساوی بین دو قسمت کابل توزیع می شود (در دو طرف مخالف بلوک). بنابراین ، فرد با اعمال نیرویی که نصف وزن او است ، خود را بلند می کند "،.
"بلوک متحرک بلوکی است که محور آن با بار بالا می رود و می افتد (شکل 179). شکل 180 اهرم مربوطه را نشان می دهد: О - تکیه گاه اهرم ، AO - بازوی نیروی P و OB - بازوی نیروی F از آنجا که شانه OB 2 برابر بزرگتر از شانه OA است ، سپس نیروی F 2 برابر کمتر از نیروی P است: F \u003d P / 2. به این ترتیب بلوک متحرک برنده می شودقدرت 2 بار ".	"پنج چرا بلوک متحرک یک پیروزی را به همراه داردقدرت دردو برابر؟ وقتی بار به طور یکنواخت بلند می شود ، بلوک متحرک نیز به طور یکنواخت حرکت می کند. این بدان معنی است که حاصل تمام نیروهایی که به آن وارد می شود صفر است. اگر بتوان جرم بلوک و اصطکاک موجود در آن را نادیده گرفت ، در این صورت می توان سه نیرو به بلوک وارد کرد: وزن بار P که به سمت پایین هدایت می شود و دو نیروی کشش کابل F مشابه ، که به سمت بالا هدایت می شوند. از آنجا که حاصل این نیروها صفر است ، بنابراین P \u003d 2F ، یعنی وزن بار 2 برابر کشش کابل است. اما نیروی کششی کابل دقیقاً همان نیرویی است که با بلند شدن بار با کمک بلوک متحرک اعمال می شود. بنابراین ما ثابت کردیم که بلوک متحرک در آن سود می برد قدرت 2 بار ".
"معمولاً ، در عمل ، از ترکیبی از یک بلوک ثابت با یک متحرک استفاده می شود (شکل 181). بلوک ثابت فقط برای راحتی کار است. این باعث افزایش قدرت نمی شود ، اما جهت عمل نیرو را تغییر می دهد ، به عنوان مثال ، به شما این امکان را می دهد که هنگام ایستادن روی زمین ، بار را بلند کنید. شکل 181 ترکیبی از بلوک های متحرک و ثابت - بلوک قرقره ”.	"12. شکل 24.7 سیستم را نشان می دهد بلوک چند بلوک متحرک و چند بلوک ثابت وجود دارد؟ اگر اصطکاک و. چنین سیستم بلوکی چه قدرت بیشتری می یابد آیا می توان از توده بلوک غافل شد؟ " ... شکل 24.7 پاسخ در صفحه 240: "12. سه بلوک متحرک و یک درست شد؛ 8 بار "

بیایید بررسی و مقایسه متون و تصاویر را در کتاب های درسی خلاصه کنیم:

اثبات به دست آوردن قدرت در کتاب درسی A. V. Peryshkin بر روی چرخ بلوک انجام می شود و نیروی عمل کننده نیروی اهرم است. هنگام بلند کردن یک بار ، یک بلوک ثابت افزایش قدرت نمی دهد ، و یک بلوک متحرک در 2 برابر افزایش قدرت می دهد. از کابلی که بار روی آن روی بلوک ثابت و بلوک متحرک همراه با بار آویزان باشد ، خبری نیست.

از طرف دیگر ، در کتاب درسی L. Gendenstein ، اثبات افزایش قدرت بر روی کابل انجام می شود که یک بار یا یک بلوک متحرک با بار روی آن آویزان است و نیروی عمل کننده نیروی کشش کابل است. هنگام بلند کردن بار ، یک بلوک ثابت می تواند 2 برابر افزایش قدرت یابد و در متن اشاره ای به اهرم چرخ بلوک نشده است.

جستجوی متون توصیف چگونگی به دست آوردن قدرت با استفاده از یک بلوک و یک اتصال اتصال منجر به "کتاب درسی مقدماتی فیزیک" شد که توسط آکادمیک GS Landsberg ویرایش شد ، در سال 84. ماشینهای ساده در صفحات 168–175 توضیحات داده شده است: "تک بلوک ، بلوک دوتایی ، دروازه ، بالابر زنجیره ای و بلوک دیفرانسیل". در واقع ، با توجه به طراحی آن ، "یک بلوک دو برابر هنگام بلند شدن بار ، به دلیل تفاوت در طول شعاع بلوک ها ، قدرت را افزایش می دهد" ، که با کمک آن بار برداشته می شود ، و یک بلوک قرقره هنگام بلند کردن بار ، به علت طناب ، قدرت را افزایش می دهد ، در قسمتهای مختلفی از محموله آویزان است. " بنابراین ، می توان فهمید که چرا بلوک و کابل (طناب) به طور جداگانه هنگام بالا بردن بار افزایش قدرت می دهند ، اما نمی توان فهمید که بلوک و کابل چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و وزن بار را به یکدیگر منتقل می کنند ، زیرا بار می تواند روی کابل معلق شود ، و کابل روی بلوک پرتاب می شود یا بار می تواند روی بلوک آویزان شود و بلوک روی کابل آویزان می شود. معلوم شد که نیروی کشش کابل ثابت است و در کل طول کابل عمل می کند ، بنابراین انتقال وزن بار توسط کابل به بلوک در هر نقطه تماس کابل و بلوک و همچنین انتقال وزن بار معلق روی بلوک به کابل خواهد بود. برای روشن کردن اثر متقابل بلوک با کابل ، با استفاده از تجهیزات کلاس درس فیزیک مدرسه: دینامومترها ، بلوک های آزمایشگاهی و مجموعه ای از وزن ها در 1N (102 گرم) آزمایشاتی را در مورد افزایش قدرت توسط بلوک متحرک انجام می دهیم. ما آزمایشات خود را با بلوک متحرک آغاز خواهیم کرد ، زیرا ما سه نسخه مختلف داریم که چگونه این بلوک می تواند قدرت خود را بدست آورد. اولین نسخه "شکل 180 است. یک بلوک متحرک به عنوان یک اهرم با شانه های نابرابر "- کتاب درسی A. V. Peryshkin ، دوم" شکل 24.5 ... دو نیروی کششی یکسان کابل F "، - طبق کتاب درسی L. E. Gendenstein ، و در نهایت سوم" شکل 145. Polyspast " ... بلند کردن بار با قفس متحرک بالابر زنجیری در چندین قسمت از یک طناب - طبق کتاب درسی توسط G.S Landsberg.

شماره 1 را تجربه کنید. "شکل 183"

برای انجام آزمایش شماره 1 ، کسب قدرت در بلوک متحرک "با یک اهرم با بازوهای نابرابر OAV fig.180" طبق کتاب درسی A. V. Peryshkin ، موقعیت 1 در بلوک متحرک "شکل 183" ، ما یک اهرم با بازوهای نابرابر OAV ترسیم خواهیم کرد ، به عنوان در "شکل 180" ، و ما شروع به بلند کردن بار از موقعیت 1 به موقعیت 2. در همان لحظه ، بلوک شروع به چرخش می کند ، در خلاف جهت عقربه های ساعت ، در اطراف محور خود در نقطه A و نقطه B - انتهای اهرم ، که بالاتر از آن بلند شدن اتفاق می افتد ، می رود فراتر از نیم دایره ، که در امتداد آن کابل از پایین به اطراف بلوک متحرک می رود. نقطه O - نقطه اتمام اهرم ، که باید ثابت شود ، پایین می رود ، به "شکل 183" مراجعه کنید - موقعیت 2 ، یعنی اهرم با بازوهای نابرابر OAB به عنوان یک اهرم با بازوهای برابر تغییر می کند (نقاط O و B از همان مسیرها عبور می کنند).

بر اساس داده های به دست آمده در آزمایش شماره 1 در مورد تغییر موقعیت اهرم OAB در بلوک متحرک هنگام بلند کردن بار از موقعیت 1 به موقعیت 2 ، می توان نتیجه گرفت که نمایش بلوک متحرک به عنوان یک اهرم با شانه های نابرابر در "شکل 180" ، هنگام بلند کردن بار ، با چرخش بلوک در اطراف محور خود ، مربوط به یک اهرم با بازوهای مساوی است ، که هنگام برداشتن بار افزایش قدرت نمی دهد.

آزمایش شماره 2 با اتصال دینامومترها به انتهای کابل آغاز می شود ، که ما یک بلوک متحرک را با وزن 102 گرم آویزان می کنیم ، که مربوط به جاذبه 1 N است. ما یکی از انتهای کابل را به سیستم تعلیق تعمیر خواهیم کرد ، و برای انتهای دیگر کابل بار را بر روی بلوک متحرک بلند می کنیم. قبل از صعود ، میزان خواندن هر دو دینامومتر با 0.5 نیوتن متر ، در ابتدای افزایش ، خواندن دینامومتر ، که برای آن افزایش می یابد ، به 0.6 نیوتن تغییر می کند و در طی صعود ثابت باقی می ماند ، در پایان صعود ، قرائت به 0.5 نیوتن بر می گردد. خواندن دینامومتر ثابت است برای تعلیق ثابت در طول صعود تغییری نکرده و برابر با 0.5 N باقی مانده است. بیایید نتایج آزمایش را تجزیه و تحلیل کنیم:

1. قبل از بلند کردن ، هنگامی که یک بار 1 N (102 گرم) بر روی بلوک متحرک آویزان می شود ، وزن بار روی کل چرخ توزیع می شود و توسط کابل نیم دایره چرخ به کابل ، که از پایین به اطراف بلوک می رود ، منتقل می شود.
2. قبل از بلند کردن ، قرائت هر دو دینامومتر هر كدام 0.5 نانومتر است كه نشان دهنده توزیع وزن بار 1 N (102 گرم) بر روی دو قسمت كابل (قبل و بعد از بلوك) یا نیروی كشش كابل 0.5 N است و همان است در طول کل کابل (که در ابتدا در انتهای کابل یکسان است) - هر دو این عبارت ها درست هستند.

اجازه دهید تجزیه و تحلیل تجربه شماره 2 را با نسخه های کتاب های درسی در مورد به دست آوردن 2 برابر قدرت در بلوک متحرک مقایسه کنیم. بیایید با این عبارت در کتاب درسی L. E. Gendenstein شروع کنیم "... که سه نیرو در بلوک اعمال می شود: وزن بار P به سمت پایین و دو نیروی کششی کابل به سمت بالا (شکل 24.5)". به عبارت دقیق تر ، این عبارت است که وزن محموله در "شکل. 14.5 ”قبل و بعد از بلوک به دو قسمت کابل تقسیم می شود ، زیرا نیروی کشش کابل یک است. تجزیه و تحلیل امضا در زیر "شکل 181" از کتاب درسی A. V. Peryshkin "ترکیبی از بلوک های متحرک و ثابت - بلوک قرقره" باقی مانده است. شرح دستگاه و به دست آوردن قدرت هنگام بلند كردن بار با بالابر زنجیری در كتاب فیزیك مقدماتی آورده شده است. Lansberg G.S که در آن گفته شده است: "هر قطعه طناب بین بلوک ها با یک نیروی متحرک بر روی یک بار متحرک عمل می کنند و تمام قطعات طناب با یک نیروی nT عمل می کنند ، جایی که n تعداد مقاطع جداگانه طناب است که هر دو قسمت بلوک را به هم متصل می کند." به نظر می رسد اگر در "شکل 181" از "طناب متصل کننده هر دو قسمت" بلوک قرقره از کتاب درسی فیزیک ابتدایی توسط G.S Landsberg ، قدرت را اعمال کنیم ، سپس توضیحات افزایش قدرت توسط بلوک متحرک در "شکل 179 و بر این اساس ، شکل. 180 "خطا خواهد بود.

با تجزیه و تحلیل چهار کتاب درسی فیزیک ، می توان نتیجه گرفت که توضیحات موجود در مورد به دست آوردن قدرت توسط یک مکانیزم بلوک ساده با وضعیت واقعی امور مطابقت ندارد و بنابراین نیاز به توصیف جدیدی از عملکرد یک مکانیسم ساده بلوک دارد.

دستگاه بالابر ساده شامل یک بلوک و یک کابل (طناب یا زنجیر) است.

بلوک های این مکانیسم بلند کردن به موارد زیر تقسیم می شوند:

با طراحی ساده و پیچیده ؛

با روش بالا بردن بار به حالت متحرک و ثابت.

بیایید آشنایی خود را با ساخت بلوک با شروع کنیم بلوک ساده، یک چرخ است که به دور محور خود می چرخد \u200b\u200b، دارای یک شیار در اطراف محیط یک کابل (طناب ، زنجیر) است. شکل 1 و می توان آن را به عنوان یک اهرم بازوی برابر در نظر گرفت ، بازوهای آن برابر با شعاع چرخ است: ОА \u003d ОВ \u003d r. چنین بلوکی قدرت را افزایش نمی دهد ، اما به شما امکان می دهد جهت حرکت کابل (طناب ، زنجیر) را تغییر دهید.

بلوک دوتایی شامل دو بلوک از شعاع های مختلف است که به سختی به یکدیگر محکم شده و روی آن سوار شده اند محور مشترک شکل 2 شعاع بلوکهای r1 و r2 متفاوت است و هنگام بلند کردن بار مانند اهرمی با بازوهای نابرابر عمل می کنند و افزایش قدرت برابر با نسبت طول شعاعهای یک بلوک با قطر بزرگتر به یک بلوک با قطر کوچکتر F \u003d P · r1 / r2 خواهد بود.

دروازه از یک سیلندر (درام) و یک دسته متصل به آن تشکیل شده است که به عنوان یک بلوک عمل می کند قطر بزرگ، افزایش نیروی داده شده توسط گیت با توجه به نسبت شعاع دایره R ، توصیف شده توسط دسته ، به شعاع استوانه r تعیین می شود ، که طناب روی آن پیچیده شده است F \u003d P · r / R.

بیایید به روش بالا بردن بار در بلوک برویم. از توصیف سازه ، همه بلوک ها محوری دارند که به دور آن می چرخند. اگر محور بلوک ثابت باشد و هنگام بلند شدن بارها بالا یا پایین نرود ، چنین بلوکی نامیده می شود بلوک ثابت ،بلوک ساده ، بلوک دو ، دروازه.

دارند بلوک نوردمحور همراه با شکل بار بالا و پایین می رود. 10 و هدف اصلی آن از بین بردن پیچ خوردگی کابل در محلی است که بار به حالت تعلیق درآمده است.

بیایید با قسمت دوم یک مکانیسم آسانسور ساده با دستگاه و روش بلند کردن بار آشنا شویم - این یک کابل ، طناب یا زنجیره است. طناب از سیم های فولادی پیچ خورده ، طناب از نخ یا رشته پیچ خورده است و زنجیره از پیوندهای متصل به یکدیگر تشکیل شده است.

روش های تعلیق بار و به دست آوردن قدرت هنگام بلند کردن بار با طناب:

در شکل 4 ، بار در یک انتهای کابل ثابت می شود و اگر بار را از انتهای دیگر کابل بلند کنید ، بلند کردن این بار به نیرویی کمی بیشتر از وزن بار نیاز دارد ، زیرا یک افزایش ساده قدرت باعث F \u003d P نمی شود.

در شکل 5 ، کارگر توسط کابل بلند می شود ، که از بالا به دور یک بلوک ساده خم می شود ، در یک انتهای قسمت اول کابل یک صندلی وجود دارد که کارگر روی آن قرار دارد و برای قسمت دوم کابل ، کارگر با نیرویی 2 برابر کمتر از وزن خود را بلند می کند ، زیرا وزن کارگر به دو قسمت کابل تقسیم شده است ، قسمت اول از صندلی تا بلوک ، و قسمت دوم از بلوک به دستان کارگر F \u003d P / 2.

در شکل 6 ، بار توسط دو کارگر با استفاده از دو طناب برداشته می شود و وزن بار به طور مساوی بین طناب ها توزیع می شود و بنابراین هر کارگر بار را با نیروی نصف وزن بار F \u003d P / 2 بلند می کند.

در شکل 7 ، کارگران باری را بلند می کنند که به دو قسمت یک کابل آویزان است و وزن بار به طور مساوی بین قسمتهای این کابل توزیع می شود (مانند بین دو کابل) و هر کارگر بار را با نیرویی برابر با نصف وزن بار F \u003d P / 2 برمی دارد.

در شکل 8 ، انتهای کابل ، که یکی از کارگران بار را برای آن بالا برد ، بر روی یک سیستم تعلیق ثابت ثابت شد و وزن بار به دو قسمت کابل تقسیم شد ، و هنگامی که کارگر بار را از انتهای دیگر کابل بلند کرد ، نیرویی که کارگر با آن بار را بلند می کند دو برابر است وزن کمتر بار F \u003d P / 2 و بلند کردن بار 2 برابر کندتر خواهد بود.

در شکل 9 ، بار روی 3 قسمت از یک کابل آویزان است ، یک انتهای آن ثابت است و افزایش قدرت در هنگام بارگیری برابر با 3 خواهد بود ، زیرا وزن بار به سه قسمت کابل F \u003d P / 3 تقسیم می شود.

برای از بین بردن خم شدن و کاهش نیروی اصطکاک ، یک بلوک ساده در محل تعلیق بار نصب می شود و نیروی مورد نیاز برای بلند کردن بار تغییر نکرده است ، زیرا یک بلوک ساده قدرت مقاومت در شکل 10 و شکل 11 را ایجاد نمی کند ، و بلوک خود نامیده می شود بلوک متحرک، از آنجا که محور این بلوک همراه با بار بالا و پایین می رود.

از لحاظ تئوری ، بار را می توان روی تعداد نامحدودی از قطعات یک کابل به حالت تعلیق درآورد ، اما در عمل به شش قسمت محدود می شود و چنین مکانیزم بالابری نامیده می شود بلوک قرقره، که شامل یک گیره ثابت و متحرک با بلوک های ساده است ، که به طور متناوب توسط یک کابل خم می شوند ، یک انتهای آن به یک گیره ثابت ثابت می شود و بار در انتهای دیگر کابل برداشته می شود. افزایش قدرت به تعداد قطعات کابل بین گیره های ثابت و متحرک ، معمولاً 6 قطعه کابل و افزایش قدرت 6 برابر بستگی دارد.

این مقاله در مورد فعل و انفعالات واقعی بین بلوک ها و یک کابل هنگام بلند کردن بار بحث می کند. روال موجود در این تعریف که "یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود ، و یک بلوک متحرک باعث افزایش 2 برابر مقاومت می شود" به اشتباه تعامل کابل و بلوک را در مکانیزم بالابر تفسیر کرد و منعکس کننده انواع طرح های بلوک نبود ، که منجر به توسعه ایده های اشتباه یک طرفه مسدود کردن. در مقایسه با حجم زیادی از مطالب موجود برای مطالعه یک مکانیسم ساده بلوک ، حجم مقاله دو برابر شده است ، اما این امر امکان توضیح واضح و روشن فرآیندهای رخ داده در یک مکانیسم آسانسور ساده را نه تنها برای دانش آموزان ، بلکه برای معلمان نیز فراهم کرده است.

ادبیات:

1. پریشکین ، A. V. فیزیک ، کلاس 7: کتاب درسی / A. V. Peryshkin. - ویرایش سوم ، اضافی - م.: Drofa ، 2014 ، - 224 ثانیه ،: مریض. شابک 978-5-358-14436-1. 61 Application کاربرد قانون تعادل اهرم به بلوک ، ص 181–183.
2. Gendenstein ، L.E. فیزیک. درجه 7 ام. در 2 ساعت قسمت 1. کتاب درسی برای موسسات آموزشی / L. E. Gendenshten، AB Kaidalov، VB Kozhevnikov؛ ویرایش شده V. A. Orlova، I.، I. Roysen. - چاپ دوم ، Rev. - م.: منموسینا ، 2010. - 254 ص.: بیمار شابک 978-5-346-01453-9. § 24. سازوکارهای ساده ، صص 188-196.
3. کتاب درسی مقدماتی فیزیک ، ویرایش شده توسط آکادمیکین GS Landsberg جلد 1. مکانیک. حرارت. فیزیک مولکولی - چاپ دهم - م.: ناوکا ، 1985. § 84. ماشین های ساده ، صص 168–175.
4. Gromov، S. V. فیزیک: کتاب درسی. برای 7 کلری آموزش عمومی. موسسات / S. V. Gromov ، N. A. Rodina. - چاپ سوم - م.: آموزش ، 2001. - 158 ثانیه ،: مریض. ISBN-5-09-010349-6. 22 § بلوک ، ص 55 -57.

کلید واژه ها: بلوک ، بلوک دوتایی ، بلوک ثابت ، بلوک متحرک ، بلوک قرقره..

حاشیه نویسی: کتابهای فیزیکی کلاس 7 ، هنگام مطالعه یک مکانیسم ساده بلوک ، افزایش قدرت هنگام بلند کردن بار را با استفاده از این مکانیزم به روشهای مختلف تفسیر می کنند ، به عنوان مثال: در کتاب درسی A. V. Peryshkin ، افزایش قدرت با استفاده از چرخ بلوک حاصل می شود ، که توسط نیروهای اهرم عمل می شود و در کتاب درسی L.E. Gendenstein ، همان سود با کمک کابل به دست می آید ، که نیروی کششی کابل بر روی آن عمل می کند. کتابهای درسی مختلف ، اشیا different مختلف و نیروهای مختلف - برای به دست آوردن قدرت هنگام بلند کردن بار. بنابراین ، هدف از این مقاله جستجوی اشیا و نیروهایی است که به کمک آنها هنگام بلند کردن بار با مکانیزم بلوک ساده ، قدرت افزایش می یابد.