با یک بلوک ثابت ، قدرت پیدا می کنید. واحد متحرک و ثابت. بلوک های ثابت تک

که در فن آوری پیشرفته برای انتقال کالا در سایت های ساختمانی و شرکت ها ، مکانیزم های بالابر به طور گسترده ای استفاده می شود ، اجزای ضروری آن را می توان مکانیسم های ساده نامید. در میان آنها قدیمی ترین اختراعات بشریت وجود دارد: بلوک و اهرم. ارشمیدس دانشمند یونانی باستان کار انسان را آسان تر کرد و هنگام استفاده از اختراع خود به او قدرت بیشتری بخشید و به او آموخت که جهت عمل نیرو را تغییر دهد.

بلوک چرخ است که در اطراف محیط یک شیار برای یک طناب یا زنجیر دارد ، که محور آن به طور محکم به یک تیر یا دیوار یا سقف متصل شده است.

دستگاه های بالابر معمولاً از یک بلوک استفاده نمی کنند. به سیستم بلوک ها و کابل هایی که برای افزایش ظرفیت حمل و نقل طراحی شده اند ، بالابر زنجیری گفته می شود.

بلوک متحرک و ثابت همان مکانیزم های ساده باستان مانند اهرم هستند. قبلاً در سال 212 قبل از میلاد ، سیراکوسی ها با کمک قلاب و چنگال متصل به بلوک ها ، وسایل محاصره را از رومی ها بدست گرفتند. ارشمیدس کار ساخت وسایل نقلیه نظامی و دفاع از شهر را بر عهده داشت.

ارشمیدس بلوک ثابت را به عنوان یک اهرم بازوی برابر در نظر گرفت.

لحظه نیرویی که در یک طرف بلوک وارد می شود برابر با لحظه نیروی وارد شده از طرف دیگر بلوک است. نیروهایی که این لحظات را به وجود می آورند همان هستند.

هیچ افزایشی در قدرت وجود ندارد ، اما چنین بلوکی به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید ، که گاهی اوقات لازم است.

بلوک متحرک ارشمیدس اهرم نابرابر را در اختیار گرفت و 2 برابر قدرت کسب کرد. لحظه های نیروها نسبت به مرکز چرخش عمل می کنند ، که باید از نظر تعادل برابر باشد.

ارشمیدس تحصیل کرد ویژگی های مکانیکی بلوک متحرک و آن را در عمل به گفته آتنائوس ، "راههای زیادی برای پرتاب کشتی عظیم الجثه ساخته شده توسط هیرون ستمگر سیراكوز ابداع شد ، اما ارشمیدس ، مکانیك ، با استفاده از سازوكارهای ساده ، به تنهایی موفق شد كشتی را با كمك چند نفر به حركت درآورد. ...

تأیید ، بلوک در کار سود ندارد قانون طلایی مکانیک تأیید این مسئله با توجه به مسافت های پوشانده شده توسط دست و کتری آسان است.

کشتی های بادبانی ورزشی ، مانند قایق های بادبانی گذشته ، هنگام تنظیم و هدایت بادبان نمی توانند بدون بلوک کار کنند. کشتی های مدرن برای بلند کردن سیگنال ها ، قایق ها به بلوک نیاز دارند.

این ترکیب از واحدهای متحرک و ثابت روی یک خط الکتریکی است راه آهن برای تنظیم کشش سیمها.

چنین سیستمی از بلوک ها توسط خلبانان گلایدر می تواند برای بلند کردن وسایل نقلیه خود به هوا استفاده شود.

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 برای بلند کردن بار تلاش کمتری انجام 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 دیگران مکانیسم های ساده، مخترعان این بلوک ناشناخته هستند. اگرچه این 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 های یونانیان باستان در کشتی ها و تئاترها همراه است.

سیستم های بلوک کشویی نصب شده بر روی 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 ، نیروی مورد نیاز برای بلند شدن بار را کاهش نمی دهد ، اما 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 طنابی که پرچم به آن بسته شده است ، بالا بردن پرچم را آسانتر می کند.

بلوک های متحرک منفرد

بلوک منفرد ، که می تواند جابجا شود ، تلاش لازم برای بلند کردن 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 یک زنجیره پیچ خورده در اطراف یک بلوک متحرک و دو بلوک ثابت است. بلند کردن بار مستلزم اعمال نیرویی است که فقط نیمی از وزن آن باشد.

Polyspast، که معمولاً در جرثقیل های بزرگ استفاده می شود (تصویر سمت راست) ، شامل مجموعه ای از بلوک های متحرک است که بار از آن به حالت تعلیق درآمده و مجموعه ای از بلوک های ثابت ، متصل به بوم 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).

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 ، به دست آوردن قدرت "بصورت 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 مکانیزم 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 این انحصار 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 برای وزن طناب و بلوک و همچنین اصطکاک "صرف" می شود.

بلوک متحرک ، تقریباً دو برابر افزایش قدرت ، از دست دادن فاصله دو برابر می کند. برای بالا بردن 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 استفاده می شود - بلوک های قرقره. 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.

فعلاً فرض خواهیم کرد که می توان از جرم بلوک و کابل و همچنین اصطکاک در بلوک غافل شد. در این حالت می توان نیروی کششی کابل را در تمام قسمتهای آن یکسان در نظر گرفت. علاوه بر این ، کابل غیر قابل انعطاف در نظر گرفته خواهد شد ، و جرم آن ناچیز است.

بلوک ثابت

برای تغییر جهت نیرو از یک بلوک ثابت استفاده می شود. در شکل 24.1 ، اما نشان داده شده که چگونه ، با استفاده از یک بلوک ثابت ، جهت نیرو را به سمت مخالف تغییر دهید. با این حال ، با کمک آن می توانید جهت نیرو را هر طور که دوست دارید تغییر دهید.

نمودار استفاده از یک بلوک ثابت را بکشید ، که می توانید جهت حرکت نیرو را 90 درجه تغییر دهید.

آیا یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت می شود؟ بیایید به نمونه نشان داده شده در شکل نگاه کنیم. 24.1 ، الف. 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 ، همان نیرو بر بار وارد می شود (ماهی). بنابراین ، یک بلوک ثابت افزایش قدرت را ایجاد نمی کند.

هنگام استفاده از یک بلوک ثابت ، بار به همان میزان پایان کابل افزایش می یابد که ماهیگیر به آن فشار وارد می کند ، کاهش می یابد. این بدان معناست که با استفاده از یک بلاک ثابت ، در این راه برنده یا باخت نیستیم.

بلوک متحرک

بگذارید تجربه بگذاریم

هنگام بلند کردن بار با استفاده از یک بلوک متحرک سبک ، متوجه خواهیم شد که اگر اصطکاک کم باشد ، برای بلند کردن بار ، باید نیرویی وارد شود که تقریباً 2 برابر کمتر از وزن بار است (شکل 24.3). بنابراین ، بلوک متحرک قدرت 2 برابر افزایش می یابد.

شکل: 24.3 هنگام استفاده از یک بلوک متحرک ، 2 بار قدرت کسب می کنیم ، اما در راه همان مقدار را از دست می دهیم

با این حال ، برای افزایش دو برابر قدرت ، شخص باید با همان ضرر در راه بپردازد: برای بالا بردن بار ، به عنوان مثال 1 متر ، لازم است که انتهای طناب پرتاب شده روی بلوک را 2 متر افزایش دهید.

این واقعیت که بلوک متحرک دو برابر افزایش قدرت دارد ، بدون توسل به تجربه قابل اثبات است (به بخش زیر مراجعه کنید "چرا بلوک متحرک دو برابر افزایش قدرت می یابد؟").

اصطلاح "بلوک" به معنی است برخی از دستگاه های مکانیکی ، که یک غلتک است ، که در یک محور عمود ثابت شده است.این غلتک می تواند آزادانه حرکت کند ، یا برعکس ، به سختی ثابت شده است. بیایید تعریف را ساده کنیم - اگر محور چرخش غلتک در فضا حرکت کند ، بلوک متحرک است. غلتک دارای یک شیار است که یک طناب یا کابل در آن قرار می گیرد. تصویر زیر نشان می دهد ظاهر مسدود کردن.

اگر غلتک مثلاً روی سقف نصب شده باشد ، یک واحد ثابت است. اگر غلتک با بار حرکت کند ، یک بلوک متحرک است. به معنای کلی ، تنها تفاوت در این است.

هدف از استفاده از یک واحد متحرک ، افزایش قدرت هنگام بلند کردن یا حرکت دادن بارها و اجسام فیزیکی است. بلوک ثابت هیچ بردی نمی دهد ، با این حال ، اغلب حرکت بدن را بسیار ساده می کند و در سیستم ها همراه با بلوک متحرک استفاده می شود.

کاربرد بلوک های متحرک و ثابت

سیستم بلوک در همه جا وجود دارد. اینها جرثقیل و وسایل مختلف برای جابجایی کالا در گاراژ و حتی کمربند رانندگی در یک ماشین مدرن هستند. غالباً حتی بدون درک صحیح از این بلوک استفاده می شود که این سازوکار است.

مطمئناً در سایت های ساختمانی با چرخ های متحرکی روبرو شده اید که در طبقات فوقانی یک خانه در حال ساخت ثابت شده اند. یک طناب یا زنجیره روی چنین چرخی انداخته می شود و کارگر ، سطل را در طبقه اول ثابت می کند ، آن را به طبقه فوقانی بلند می کند ، طناب را حرکت می دهد. این یک مثال ساده از استفاده از یک بلوک ثابت است. اگر یک چرخ دیگر به سطل اضافه کنید ، یک سیستم بلوک - متحرک و ثابت خواهید داشت.

مثال نادر دیگر استفاده از بلاک ثابت. وقتی شخصی با پیچیدن طناب یدک کش به دور تنه درخت ماشین را از گل بیرون می کشد. این کار برای راحتی بیشتر انجام می شود ، زیرا وینچ یدک کشی به راحتی در انتهای کوچک کابل پیچیده شده در اطراف بشکه قرار می گیرد. خود چنین بلوکی هیچ منفعتی ندارد و از آنجا که درخت به دور محور خود نمی چرخد \u200b\u200b، نیروی مقاومت بار را افزایش می دهد.

نمونه های زیادی از استفاده از این مکانیزم های ساده در اطراف ما وجود دارد.

معروف ترین دستگاهی که بر روی اصل بلوک کار می کند ، بالابر زنجیری است. این به طور فعال در مکانیسم های بالابر استفاده می شود. سیستم بلوک نیرو را کاهش می دهد و کل کار 4-8 برابر کاهش می یابد.

حل مشکلات واحدهای متحرک و ثابت

در مسائل فیزیک ، اغلب لازم است تعیین شود که در صورت استفاده از بلوک ، کل قدرت افزایش به دست خواهد آمد. دانشجو دعوت می شود طرح پیچیده، جایی که چندین بلوک از انواع مختلف در یک ردیف به هم متصل می شوند.

کلید راه حل چنین وظایفی در توانایی درک تعامل این دستگاه ها نهفته است. هر بلوک جداگانه محاسبه می شود و سپس به فرمول کلی اضافه می شود. فرمول محاسبه کل مسئله با توجه به دیاگرافی که دانشجو هنگام خواندن شرط ترسیم کرده است ، تهیه می شود.

برای درک بهتر چنین وظایفی ، آن را بخاطر بسپارید بلوک نوعی اهرم است... قدرت به دست آمده باعث از دست دادن فاصله می شود (در مورد یک بلوک متحرک).

فرمول محاسبه بسیار ساده است.

برای یک بلوک ثابت F \u003d fmg ، جایی که F نیرو است ، f ضریب مقاومت بلوک است ، m جرم بار است ، g ثابت جاذبه است. به عبارت دیگر F نیرویی است که باید برای بلند کردن مثلاً یک جعبه از زمین با استفاده از بلوک ثابت اعمال شود. همانطور که مشاهده می کنید رابطه مستقیم است و ضریبی وجود ندارد.

برای بلوک متحرک ما دو برابر قدرت داریم فرمول محاسبه F \u003d 0.5fmg ، در کجا نامگذاری نامه ها دقیقاً مشابه فرمول فوق است. بر این اساس ، هنگام استفاده از یک بلوک متحرک ، چنین جعبه ای با جرم m دو برابر آسانتر از یک پشتی بلند می شود.

توجه داشته باشید که ضریب درگ - این تقاربی است که هنگام حرکت طناب در امتداد آن ایجاد می شود. معمولاً این مقادیر در بیانیه مسئله مشخص می شوند یا یک مقدار جدولی هستند. گاهی در مشکلات مدرسه این ضرایب کاملاً حذف می شوند و مورد توجه قرار نمی گیرند.

همچنین ، آن را فراموش نکنید اگر نیرو در یک زاویه اعمال شود ، باید از روش استاندارد برای محاسبه مثلث نیروها استفاده شود... اگر مسئله می گوید که شخصی باری را با طنابی که در 30 درجه تا افق قرار دارد می کشد ، مطمئناً باید این مورد را در نظر گرفت و در نمودار طراحی نشان داد.