بلوک متحرک. بلوک می کند قانون طلایی مکانیک چگونه یک بلوک ثابت به شما پیروزی می دهد

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.

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

شکل 1. بلوک کشویی

مانند بلوک ثابت ، بلوک متحرک نیز 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.

شکل 2. نیروها و بازوهای نیروها در بلوک متحرک

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

بنابراین ، بلوک متحرک دو برابر افزایش قدرت می یابد.

شکل 3. ترکیبی از واحدهای ثابت و متحرک

بلوک ثابت

$ F \u003d f 1/2 میلی گرم $

$ m ، S_2 ، A_1 ، A_2 $ -؟

حرکت بار نصف طناب انتخاب شده خواهد بود:

کار انجام شده بر روی محموله:

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.

مضامین رمزگذار USE: مکانیسم های ساده ، کارایی مکانیسم.

سازوکار وسیله ای برای تبدیل نیرو (افزایش یا کاهش آن) است.
مکانیزم های ساده یک اهرم و یک صفحه مایل است.

بازوی اهرمی.

بازوی اهرمی یک بدن جامد است که می تواند حول یک محور ثابت بچرخد. در شکل 1) اهرمی با محور چرخش را نشان می دهد. نیرو می گیرد و به انتهای اهرم (نقاط و) اعمال می شود. شانه های این نیروها به ترتیب برابر هستند و.

شرایط تعادل اهرم با قاعده لحظه ها مشخص می شود: از کجا

شکل: 1. اهرم

از این نسبت به این نتیجه می رسد که اهرم قدرت یا مسافت (بسته به هدفی که برای آن استفاده می شود) هر چند برابر شانه بزرگتر از شانه کوچکتر افزایش می یابد.

به عنوان مثال ، برای بلند کردن وزن 700 N با نیروی 100 N ، باید اهرمی با نسبت شانه 7: 1 برداشته و وزن را روی بازوی کوتاه قرار دهید. ما 7 بار در قدرت پیروز خواهیم شد ، اما در فاصله چند برابر خواهیم شکست: انتهای بازوی بلند قوس 7 برابر بیشتر از انتهای بازوی کوتاه (یعنی وزن) را توصیف می کند.

نمونه هایی از اهرم هایی که مزیت نیرو می دهند بیل ، قیچی ، انبر است. پاروی قایقران اهرمی است که به شما فاصله می دهد. و مقیاس های تیرآهن معمولی اهرمهای بازوی مساوی هستند که هیچ دوری از نظر فاصله و قدرت ندارند (در غیر این صورت می توانند برای توزین مشتریان استفاده شوند).

بلوک ثابت

یک نوع مهم اهرم نیرو است مسدود کردن - چرخ تقویت شده در قفس با شیاری که طناب از آن عبور می کند. در بیشتر کارها ، طناب یک نخ غیر قابل وزن و غیر قابل انکار است.

در شکل 2 یک بلوک ثابت را نشان می دهد ، یعنی یک بلوک با محور چرخش ثابت (عبور عمود از صفحه شکل از یک نقطه).

در انتهای سمت راست نخ ، وزنه ای در یک نقطه ثابت می شود. به یاد بیاورید که وزن بدن نیرویی است که بدن با آن تکیه گاه را فشار می دهد یا سیستم تعلیق را می کشد. در این حالت ، وزن به نقطه ای که وزن به رشته متصل می شود اعمال می شود.

در انتهای سمت چپ نخ در یک نقطه نیرو وارد می شود.

شانه نیرو برابر است ، شعاع بلوک کجاست. شانه وزن برابر است. این بدان معنی است که بلوک ثابت یک اهرم بازوی مساوی است و بنابراین نه از نظر استحکام و نه از راه دور سود نمی برد: اولاً ، ما برابری داریم و ثانیاً ، در روند حرکت بار و نخ ، حرکت نقطه برابر با حرکت بار است.

پس چرا اصلاً به یک بلوک ثابت نیاز است؟ از این نظر مفید است که به شما امکان می دهد جهت تلاش را تغییر دهید. معمولاً یک بلوک ثابت به عنوان بخشی از سازوکارهای پیچیده تر استفاده می شود.

بلوک متحرک.

در شکل 3 به تصویر کشیده شده است بلوک متحرک، محور آن با بار حرکت می کند. نخ را با نیرویی می کشیم که در یک نقطه وارد شود و به سمت بالا هدایت شود. بلوک می چرخد \u200b\u200bو در عین حال به سمت بالا حرکت می کند ، وزن معلق روی نخ را بلند می کند.

که در این لحظه با گذشت زمان ، یک نقطه ثابت یک نقطه است ، و در اطراف آن است که بلوک می چرخد \u200b\u200b(آن "روی نقطه" "غلت می خورد"). آنها همچنین می گویند که محور آنی چرخش بلوک از نقطه عبور می کند (این محور عمود بر صفحه نقاشی هدایت می شود).

وزن بار در محلی که بار به نخ متصل می شود اعمال می شود. شانه نیرو برابر است.

اما معلوم می شود که شانه نیرویی که نخ را با آن می کشیم دو برابر بیشتر است: برابر است. بر این اساس ، شرط تعادل بار برابری است (که در شکل 3 می بینیم: بردار دو برابر کوتاه تر از بردار است).

در نتیجه ، بلوک متحرک یک افزایش قدرت دو برابر می کند. در عین حال ، در مسافت دو بار ضرر می کنیم: برای اینکه بار را یک متر بالا ببریم ، باید نقطه را دو متر منتقل کنیم (یعنی برای بیرون آوردن دو متر از نخ).

بلوک در شکل 3 یک اشکال وجود دارد: کشیدن نخ به بالا (فراتر از نقطه) بیشترین نیست بهترین ایده... موافقت کنید که کشیدن نخ به پایین بسیار راحت تر است! این جایی است که بلوک ثابت به کمک ما می آید.

در شکل 4 یک مکانیسم بلند کردن را نشان می دهد ، که ترکیبی از یک واحد متحرک با یک واحد ثابت است. یک بار از بلوک متحرک به حالت تعلیق درآمده است ، و کابل علاوه بر آن روی بلوک ثابت پرتاب می شود ، که کشیدن کابل برای بالا بردن بار را ممکن می کند. نیروی خارجی وارد شده بر روی کابل دوباره توسط بردار نشان داده می شود.

در اصل ، این دستگاه تفاوتی با واحد متحرک ندارد: با کمک آن ، ما نیز قدرت دوبرابر می گیریم.

سطح شیب دار.

همانطور که می دانیم غلتاندن بشکه سنگین روی رمپ آسانتر از بلند کردن عمودی آن است. بنابراین پل ها مکانیزمی هستند که باعث افزایش قدرت می شوند.

در مکانیک به چنین مکانیزمی صفحه شیب دار گفته می شود. سطح شیب دار یک سطح صاف مسطح است که در زاویه ای نسبت به افق قرار دارد. در این حالت ، آنها مختصر می گویند: "صفحه مایل با زاویه".

بگذارید نیرویی را که باید به وزن جرم وارد شود تا بتوانیم آن را در امتداد یک صفحه شیبدار صاف و با زاویه بلند کنیم ، پیدا کنیم. این نیرو البته در امتداد صفحه شیب دار هدایت می شود (شکل 5).

اجازه دهید محور را همانطور که در شکل نشان داده شده است ، انتخاب کنیم. از آنجا که بار بدون شتاب حرکت می کند ، نیروهای وارد بر آن متعادل هستند:

ما در محور پروژه می کنیم:

این نیرویی است که باید برای انتقال بار به سطح شیب دار اعمال شود.

به منظور بالا بردن یکنواخت همان بار به صورت عمودی ، نیرویی برابر است. دیده می شود که از آن زمان به بعد صفحه شیب دار قدرت افزایش می یابد و هرچه زاویه کوچکتر باشد بیشتر است.

انواع صفحه شیب دار که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند گوه و پیچ.

قانون طلایی مکانیک.

یک مکانیزم ساده می تواند قدرت یا مسافت را بدست آورد ، اما نمی تواند عملکردی را کسب کند.

به عنوان مثال ، اهرمی با نسبت شانه 2: 1 قدرت را دو برابر می کند. برای بلند کردن وزنه روی شانه کوچکتر ، باید به شانه بزرگتر نیرو وارد کنید. اما برای بالا بردن بار به ارتفاع ، شانه بزرگتر باید پایین بیاید و کار انجام شده برابر است با:

یعنی همان مقدار بدون استفاده از اهرم.

در مورد صفحه شیب دار ، از آنجا که نیرویی را به بار وارد می کنیم که کمتر از نیروی جاذبه است ، قدرت می گیریم. اما برای اینکه بار را به ارتفاعی بالاتر از موقعیت شروع برسانیم ، باید مسیری را در امتداد صفحه شیب دار طی کنیم. در همان زمان ، ما کار را انجام می دهیم

یعنی همان بلند کردن عمودی بار.

این حقایق مظاهر قاعده به اصطلاح طلایی مکانیک است.

قانون طلایی مکانیک هیچ یک از مکانیزم های ساده عملکردی ندارند. چند بار در قدرت پیروز می شویم ، چند بار در مسافت از دست می دهیم و بالعکس.

قانون طلایی مکانیک چیزی بیش از یک نسخه ساده از قانون صرفه جویی در انرژی نیست.

کارایی مکانیزم.

در عمل ، شما باید بین کار مفید تفاوت قائل شوید آ مفید است که با ماشین در شرایط ایده آل ، بدون از دست دادن کار و کار کامل انجام شود آپر شده،
که برای اهداف مشابه در یک موقعیت واقعی انجام می شود.

کار کامل برابر با جمع است:
-کار مفید
- کار در برابر نیروهای اصطکاک در قسمتهای مختلف مکانیزم ؛
کار انجام شده برای انتقال اجزای سازوکار

بنابراین ، هنگام بلند کردن بار با یک اهرم ، علاوه بر این ، لازم است کارهایی انجام شود که بر نیروی اصطکاک در محور اهرم غلبه کرده و خود اهرم که دارای وزن خاصی است ، حرکت کند.

کار کامل همیشه پاداش بیشتری دارد. نسبت کار مفید به کل کار را ضریب کارایی (کارایی) سازوکار می نامند:

=آمفید / وپر شده

کارایی معمولاً به صورت درصد بیان می شود. کارایی مکانیسم های واقعی همیشه کمتر از 100٪ است.

بیایید کارایی یک صفحه مایل را با یک زاویه در حضور اصطکاک محاسبه کنیم. ضریب اصطکاک بین سطح صفحه مایل و بار است.

بگذارید وزن جرم تحت تأثیر نیرو از نقطه به نقطه به ارتفاع به طور یکنواخت در امتداد صفحه مایل افزایش یابد (شکل 6). در جهت مخالف جابجایی ، نیروی اصطکاک کشویی بر روی بار تأثیر می گذارد.

هیچ شتابی وجود ندارد ، بنابراین نیروهای وارد بر بار متعادل هستند:

ما در محور X پروژه می کنیم:

. (1)

ما در محور Y پروژه می کنیم:

. (2)

بعلاوه،

, (3)

از (2) ما داریم:

سپس از (3):

با جایگزینی این در (1) ، بدست می آوریم:

کل کار برابر با نیروی نیروی F توسط مسیری است که توسط بدن در امتداد سطح صفحه شیب پیموده می شود:

آکامل \u003d.

کار مفید بدیهی است که برابر است با:

ومفید \u003d.

برای بهره وری مورد نیاز ، ما به دست می آوریم.

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:

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.
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 جمله در کتاب درسی L. Gendenstein شروع کنیم "... که سه نیرو به بلوک وارد می شود: وزن بار P ، به سمت پایین هدایت شده و دو نیروی کششی کابل یکسان ، که به سمت بالا هدایت می شوند (شکل 24.5)." به عبارت دقیق تر ، این عبارت است که وزن محموله در "شکل. 5/14 "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 بار متحرک با نیروی T عمل می کند 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." معلوم می شود که اگر در "شکل 181" از یک "طناب متصل کننده هر دو قسمت" بالابر زنجیره ای از کتاب درسی مقدماتی فیزیک توسط G.S Landsberg ، یک افزایش قدرت بدست آوریم ، سپس توضیحات افزایش قدرت توسط یک 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 برای یک کابل (طناب ، زنجیر) شکل 1 است و می توان آن را به عنوان یک اهرم بازوی برابر در نظر گرفت ، که در آن بازوهای نیروها برابر با شعاع چرخ هستند: 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 از یک نگهدارنده ثابت و متحرک با تشکیل شده است بلوک های ساده، که به طور متناوب توسط یک کابل خم می شوند ، یک انتهای آن بر روی یک نگهدارنده 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:

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.
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.
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.
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.