افزایش بلوک متحرک و ثابت مکانیزم های ساده مسدود کردن قانون طلایی مکانیک

بلوک متحرک متفاوت از ثابت است که محور آن ثابت نشده است و می تواند با بار افزایش یابد و سقوط کند.

شکل 1. واحد متحرک

بلوک متحرک مانند یک بلوک ثابت شامل تمام چرخ های یکسان با یک قطره کابل است. با این حال، یک پایان یک کابل ثابت وجود دارد، و چرخ متحرک است. چرخ با بار حرکت می کند.

همانطور که Archimedes اشاره کرد، واحد متحرک عمدتا یک اهرم است و با همان اصل کار می کند، به دلیل تفاوت در شانه ها، قدرت را افزایش می دهد.

شکل 2: نیروها و شانه های نیرو در یک واحد متحرک

بلوک متحرک با بار حرکت می کند، مثل اینکه روی یک طناب دروغ می گویند. در این حالت، نقطه محوری در هر لحظه از زمان در نقطه تماس بلوک با طناب در یک طرف قرار می گیرد، بار به مرکز بلوک اعمال می شود، جایی که به محور متصل می شود، و نیروی محرک در نقطه تماس با طناب در طرف دیگر بلوک قرار می گیرد . یعنی، شانه وزن بدن شعاع بلوک خواهد بود، و شانه نیروی قطار ما قطر خواهد بود. حکومت لحظات در این مورد خواهد بود:

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

بنابراین، واحد حرکتی می دهد افزایش در قدرت دو بار.

معمولا در عمل آنها ترکیبی از یک بلوک ثابت با یک متحرک را استفاده می کنند (شکل 3). واحد ثابت تنها برای راحتی استفاده می شود. او، جهت نیروی را تغییر می دهد، به عنوان مثال، اجازه می دهد تا بار را بلند کند، ایستاده روی زمین، و واحد متحرک نیرویی را به دست می آورد.

شکل 3. ترکیبی از بلوک های ثابت و متحرک

ما بلوک های ایده آل را در نظر گرفتیم، یعنی کسانی که عمل نیروهای اصطکاک را در نظر نگرفتند. برای بلوک های واقعی، لازم است که عوامل تصحیح را معرفی کنیم. از فرمول زیر استفاده کنید:

بلوک ثابت

$ F = f 1/2 میلیارد دلار

در این فرمول: $ F $ نیروی خارجی اعمال شده است (معمولا نیروی دست فرد)، $ m $ جرم بار است، $ g $ ضریب جاذبه است، $ f $ ضریب مقاومت در بلوک است (برای زنجیره حدود 1.05، و برای طناب 1.1).

با استفاده از یک سیستم بلوک متحرک و ثابت، لودر جعبه ابزار را به ارتفاع S $ = 7 متر افزایش می دهد، با استفاده از نیروی $ F $ = 160 N. چه وزن جعبه و چند متر طناب شما باید انتخاب کنید در حالی که بار افزایش می یابد؟ در نتیجه کار لودر چه کار خواهد کرد؟ آن را با کار انجام شده در بار بر روی حرکت آن مقایسه کنید. اصطکاک و جرم بلوک نورد غفلت می شوند.

$ m، S_2، A_1، A_2 $ -؟

یک بلوک متحرک باعث افزایش دو برابر قدرت و دو برابر شدن در حرکت می شود. واحد ثابت قدرت را به دست نمی آورد، اما جهت آن را تغییر می دهد. بنابراین، نیروی اعمال شده، نصف وزن بار است: $ F = 1 / 2P = 1 / 2mg $، از آنجا که جرم جعبه را پیدا می کنیم: $ m = \\ frac (2F) (g) = \\ frac (2 \\ cdot 160) (9 ، 8) = 32.65 \\ kg $

بارگذاری نصف طول طناب انتخاب شده خواهد بود:

کار انجام شده توسط لودر برابر محصول تلاش اعمال شده برای حرکت بار است: $ A_2 = F \\ cdot S_2 = 160 \\ cdot 14 = 2240 \\ J \\ $.

کار بر روی بار انجام شده است:

جواب: وزن جعبه 32.65 کیلوگرم است. طول طناب انتخاب شده 14 متر است. کار انجام شده برابر با 2،240 J است و به روش برداشتن بار بستگی ندارد، بلکه تنها بر وزن بار و ارتفاع بالابر بستگی دارد.

وظیفه 2

چه نوع بار را می توان با استفاده از یک بلوک قابل جابجایی با وزن 20 نیت افزایش داد، اگر یک طناب را با نیروی 154 N بکشید؟

ما قانون لحظه ای برای بلوک متحرک نوشتیم: $ F = f 1/2 (P + P_B) $، جایی که $ f $ عامل اصلاح طناب است.

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

جواب: بار وزن 260 نان است.

4.1 عناصر استاتیک

4.1.7 برخی از مکانیزم های ساده: بلوک ها

دستگاه های طراحی شده برای حرکت (بلند کردن، پایین آوردن) با کمک یک چرخ و یک موضوع پر از آن، که برخی از نیروها اعمال می شود، بارها بارها نامیده می شوند. بلوک های ثابت و متحرک وجود دارد.

بلوک ها برای جابجایی وزن P → با کمک نیروی F → اعمال شده به طناب پرتاب شده روی چرخ در نظر گرفته شده اند.

برای هر نوع بلوک (بی حرکت و تلفن همراه) شرایط تعادل راضی است:

d 1 F = d 2 P،

جایی که d1 شانه نیروی F → به طناب اعمال می شود؛ D 2 شانه نیروی P → (وزن بار نقل مکان شده توسط این بلوک) است.

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

d 1 = d 2 = R،

بنابراین، ماژول های قدرت با هم برابرند:

F = P.

شکل 4.8

با استفاده از یک بلوک ثابت، بدن با وزن P → می تواند با اعمال نیروی F →، مقدار که با مقدار وزن بار همراه است.

در بلوک متحرک (شکل 4.9) شانه های نیروها F → و P → متفاوت هستند:

d 1 = 2R و d 2 = R،

جایی که d1 شانه نیروی F → به طناب اعمال می شود؛ d 2 شانه نیروی P → (وزن بار نقل مکان شده توسط این واحد)،

بنابراین، ماژول های قدرت مطابق با برابری:

شکل 4.9

با کمک بلوک متحرک، بدن با وزن P → می تواند با استفاده از نیروی F → که نصف وزن وزن است، منتقل شود.

بلوک به شما اجازه می دهد که بدن را از فاصله دور حرکت دهید:

بلوک ثابت در قدرت برنده نمی شود؛ این فقط جهت نیروی اعمال تغییر می کند؛
واحد تلفن همراه 2 برابر افزایش می یابد.

با این حال، هر دو بلوک تلفن همراه و ثابت پیروز نباشید کار: چند بار ما قدرت را برنده می کنیم، چند بار در فاصله از دست می دهیم ("قانون طلایی" مکانیک).

مثال 22. سیستم شامل دو بلوک بدون وزن است: یک تلفن همراه و یک ثابت. وزن از 0.40 کیلوگرم از محور واحد متحرک محفوظ است و به کف دست می زند. بعضی از نیروها به انتهای آزاد طناب اعمال می شود، که بر روی بلوک ثابت قرار می گیرد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. تحت عمل این نیرو، بار از حالت استراحت به ارتفاع 4.0 متر در 2.0 ثانیه افزایش می یابد. مدول نیروی اعمال شده به طناب را پیدا کنید.

2 T → '+ P → = m a →،

2 T '- m g = m a،

a = 2 F - m g m.

فاصله ای که تحت بار قرار می گیرد با ارتفاع آن بالای سطح کف همخوانی دارد و با زمان حرکت آن با فرمول ارتباط دارد

و یا با توجه به بیان ماژول شتاب

h = a t 2 2 = (2 F - m g) t 2 2 m.

اکسپرس از اینجا نیروی مورد نظر:

F = m (h t 2 + g 2)

و محاسبه ارزش آن:

F = 0.40 (4.0 (2.0) 2 + 10 2) = 2.4 نانومتر

مثال 23. سیستم شامل دو بلوک بدون وزن است: یک تلفن همراه و یک ثابت. بعضی از وزن ها از محور بلوک ثابت به حالت تعلیق در می آیند. تحت عمل یک نیرو ثابت که به پایان آزاد طناب اعمال می شود، بار شروع به حرکت با شتاب ثابت می کند و تا فاصله 3.0 متر در 2.0 ثانیه حرکت می کند. در طول حرکت نیروی بار اعمال می شود به طور متوسط توان 12 وات. توده بار را پیدا کنید.

تصمیم نیروهایی که روی بلوک متحرک و ثابت قرار دارند در شکل نشان داده شده اند.

دو نیرو T → (در هر دو طرف بلوک) بر روی بلوک ثابت از طرف طناب عمل می کنند؛ تحت عمل این نیروها، حرکت رو به جلو بلوک وجود ندارد. هر یک از این نیروها با نیروی F → اعمال شده به انتهای طناب برابر است:

سه نیرو در بلوک متحرک عمل می کنند: دو نیروی کششی طناب T → '(در هر دو طرف بلوک) و وزن بار P → = m g →؛ تحت عمل نیروهای مشخص شده، بلوک (همراه با بار معلق در آن) با شتاب حرکت می کند.

ما قانون دوم نیوتون را برای واحد متحرک در شکل زیر می نویسیم:

2 T → '+ P → = m a →،

یا بر روی یک محور مختصات که عمودی به سمت بالا حرکت می کند،

2 T '- m g = m a،

جایی که T 'مدول نیروی کششی طناب است؛ m جرم بار است (جرم واحد متحرک با بار) g ماژول شتاب گرانشی است؛ a ماژول شتاب واحد است (بار شتاب مشابهی دارد، بنابراین ما در مورد شتاب بار صحبت خواهیم کرد).

مدول تنش طناب طناب T 'برابر مدول نیروی T است:

بنابراین، مدول شتاب بار با بیان بیان می شود

a = 2 F - m g m.

از سوی دیگر، شتاب بار توسط فرمول برای راه دور تعیین می شود:

جایی که زمان حرکت محموله است.

برابری

2 F - m g m = 2 S t 2

به شما اجازه می دهد تا عبارت مدول نیروی اعمال شده را بدست آورید:

F = m (S t 2 + g 2).

بار حرکت می کند به طور یکنواخت شتاب، بنابراین ماژول سرعت آن با بیان بیان می شود

v = در

و سرعت متوسط -

\u003cV\u003e = S t = a t 2.

قدرت متوسط توسعه یافته توسط نیروی اعمال شده توسط فرمول تعیین می شود

\u003cN\u003e = F \u003cv\u003e،

و یا با توجه به اصطلاحات حساب برای مدول نیروی و سرعت متوسط:

\u003cN\u003e = m a (2 S + g t 2) 4 t.

از اینجا ما توده مورد نظر را بیان می کنیم:

m = 4 t \u003cN\u003e a (2 S + g t 2).

جایگزین در فرمول بیان شتاب (a = 2S / t 2):

m = 2t 3 \u003cN\u003e S (2 S + g t 2)

و محاسبه کنید:

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

توصیف کتابشناسی: Shumeiko A.V.، Vettashenko O. G. دید مدرن در مکانیزم ساده "بلوک"، در کتاب های درسی فیزیک برای کلاس 7 مطالعه شد // دانشمند جوان. ؟؟؟ 2016. ؟؟ №2 ؟؟؟ ص. 106-113..07.2019).

کتابهای درسی فیزیک برای کلاس هفتم هنگام مطالعه مکانیسم بلوک ساده تفسیر روش های مختلفی را به دست می آورند نیروی محرکه هنگام بارگیری از محموله با استفاده از این مکانیزم، به عنوان مثال: در کتاب پریشین الف V. به دست آوردن قدرت با آن به دست آمده است با استفاده از چرخ های بلوک که نیروهای اهرم عمل می کنند، و در کتاب درسی Gendenstein ل E. همان برنده ها با با استفاده از یک کابل، که نیروی یک کابل عمل می کند. کتاب های درسی مختلف، موضوعات مختلف و نیروهای مختلف - برای پیروزی در نیروی، هنگام بلند کردن بار. بنابراین، هدف این مقاله جستجوی اشیاء و نیروهای با با استفاده از آن سود در نیروی، زمانی که بلند کردن کامیون ساده مکانیسم بلوک.

کلمات کلیدی:

اولا، در بارگیری مکانیسم بلوک ساده، در کتاب های درسی فیزیک کلاس هفتم، به بررسی و مقایسۀ نحوه دست یابی به قدرت می پردازیم. برای این منظور، گزیده ای از کتاب های درسی کتاب های درسی با مفاهیم مشابه برای وضوح در جدول ارائه خواهیم داد.

Perushkin A.V. فیزیک. درجه 7

§ 61. استفاده از قانون تعادل اهرمی به یک بلوک، ص. 180-183.

Gendenshtein L. É. فیزیک. درجه 7

§ 24. مکانیسم ساده، ص. 1888-196.

"بلوک" یک چرخ با شیار است که در قفس تقویت شده است. در بلوک قرقره، طناب، کابل یا زنجیر را از بین ببرید.

"واحد ثابتآنها یک بلوک را که محور آن ثابت است و در هنگام بلند کردن بارها افزایش و سقوط نمی کند (شکل 177).

بلوک ثابت می تواند به عنوان یک اهرم برابر با بازو مشاهده شود، که در آن شانه های نیرو برابر با شعاع چرخ (شکل 178) است: OA = S = r.

چنین واحد ایجابی قدرت را به دست نمی آورد.

(F1 = F2)، اما اجازه می دهد تا جهت نیرو را تغییر دهید. "

"آیا بلوک ثابت باعث افزایش قدرت می شود؟ ... در شکل 24.1a، کابل توسط نیرویی که توسط ماهیگیر به انتهای آزاد کابل اعمال می شود، تحت فشار قرار می گیرد. تنش کابل در طول کابل ثابت است، بنابراین از طرف کابل در بار (ماهی ) همان قدرت را به صورت یکسان اجرا می کند. بنابراین، یک بلوک ثابت قدرت را افزایش نمی دهد.

6. چگونه می توان از یک بلوک ثابت بهره برداری کرد؟ اگر یک نفر بالا برود خودتهمانطور که در شکل 4.2 نشان داده شده است، در این مورد، وزن فرد به طور مساوی به دو قسمت کابل (در طرف مقابل بلوک) تقسیم می شود. بنابراین، فردی با اعمال نیرویی که نصف وزن اوست، خود را افزایش می دهد. "

"یک واحد تلفن همراه یک واحد است که محور آن با بار افزایش می یابد (شکل 179).

شکل 180 نشانگر اهرم مربوطه است: O محوری اهرم است

AO - شانه نیروی P و OM - شانه نیروی F.

از آنجا که OB شانه 2 بار بازو OA است،

سپس نیروی F 2 برابر نیروی P است: F = P / 2.

بنابراین، واحد تلفن همراه سود می برد2 بار قوی تر.

"5 چرا واحد تلفن همراه برنده استقدرت دردو بار

با حرکت یکنواخت بار، بلوک متحرک نیز یکنواخت حرکت می کند. بنابراین نتیجه نیروهای اعمال شده به صفر است. اگر توده بلوک و اصطکاک در آن را نادیده بگیریم، می توانیم فرض کنیم که سه نیرو به بلوک اعمال می شود: وزن بار P به سمت پایین و دو نیروی کششی کابل F به سمت بالا حرکت می کند. از آنجا که نتیجه این نیروها صفر است، P = 2F، یعنی وزن بار 2 برابر نیروی کششی کابل است. اما نیروی کششی کابل - این دقیقا نیرویی است که برای بالا بردن بار با استفاده از واحد متحرک اعمال می شود. بنابراین ما ثابت کردیم که واحد تلفن همراه در آن سود می برد 2 بار قوی تر.

"معمولا در عمل آنها ترکیبی از بلوک ثابت با یک تلفن همراه را استفاده می کنند (شکل 181).

واحد ثابت تنها برای راحتی استفاده می شود. این باعث افزایش قدرت نمی شود، اما جهت نیرو را تغییر می دهد، به عنوان مثال، آن را به شما اجازه می دهد بار را در هنگام ایستاده روی زمین بردارید.

شکل 181. ترکیبی از بلوک های موبایل و ثابت پلیساست. "

"12. شکل 24.7 سیستم را نشان می دهد

بلوک ها چه تعداد بلوک متحرک و چه تعداد ثابت؟

مزایای چنین سیستم بلوکی، اگر با اصطکاک و

بلوک های وزن را می توان نادیده گرفت؟ "

شکل 27.7. پاسخ به p.240: "12. سه واحد متحرک و یک بی حرکت 8 بار. "

اجازه دهید ما آشنایی و مقایسه متون و نقاشی ها را در کتاب های درسی خلاصه کنیم:

شواهد دریافت جایزه در کتاب درسی A.V.Pyoryshkina بر روی چرخ بلوک انجام می شود و نیروی عمل نیروی اهرم است؛ هنگامی که بلند کردن بلوک ثابت افزایش قدرت را به دست نمی دهد، بلوک متحرک می تواند قدرت را 2 بار افزایش دهد. هیچ اشاره ای به کابل که بار آن روی بلوک ثابت و بلوک متحرک با بار آویزان است.

از سوی دیگر، در کتاب الکترونیکی E. E. Gendenshteyn، اثبات افزایش قدرت بر روی کابل انجام می شود که در آن یک بار یا واحد متحرک با بارگیری آویزان شده و نیروی اعمال نیروی کششی کابل است؛ در هنگام بلند کردن بار، بلوک ثابت ممکن است 2 بار افزایش یابد و هیچ اشاره ای به اهرم در چرخ بلوک وجود ندارد.

جستجوی ادبیات که در آن چگونگی به دست آوردن قدرت در قدرت با یک بلوک و یک کابل منجر به "کتاب مکاتبه ابتدایی فیزیک" ویرایش شده توسط ژنرال G. S. Landsberg در § 84. ماشین های ساده در صفحات 1668-175 توضیح می دهند: "یک بلوک ساده، بلوک دوتایی، دروازه، پلیسپست و بلوک دیفرانسیل". در حقیقت، با طراحی آن، "یک بلوک دو برابر می شود، افزایش بار، به علت تفاوت در طول شعاع بلوک"، که با آن بار برداشته می شود، و "polispast می شود افزایش قدرت در هنگام بلند کردن بار، به علت طناب ، در چند بخش از آن، بار آویزان است. " به این ترتیب، امکان برداشتن قدرت بارگیری، جدا کردن یک بلوک و یک کابل (طناب) وجود داشت، اما معلوم نبود که چگونه بلوک و کابل با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و وزن بار را به یکدیگر انتقال می دهند، زیرا بار را می توان بر روی کابل تعلیق کرد ، و کابل بیش از بلوک پرتاب می شود یا بار می تواند در بلوک آویزان شود، و بلوک آویزان بر روی کابل. معلوم شد نیروی کششی کابل ثابت است و در سراسر طول کابل عمل می کند، بنابراین انتقال وزن بار توسط کابل به بلوک در هر نقطه از تماس بین کابل و بلوک و انتقال وزن بار بر روی بلوک - طناب معلق است. برای روشن ساختن تعامل واحد با کابل، ما آزمایش های لازم برای به دست آوردن قدرت را از طریق واحد متحرک انجام می دهیم، در حالی که بلند کردن بار با استفاده از تجهیزات دفتر فیزیک مدرسه: دینامومترها، واحدهای آزمایشگاهی و مجموعه ای از بارها در 1H (102 گرم) انجام می شود. ما آزمایشات را با بلوک متحرک آغاز خواهیم کرد، زیرا ما سه نسخه مختلف برای به دست آوردن قدرت در این بلوک داریم. اولین نسخه "شکل 180" است. بلوک متحرک به عنوان یک اهرم با شانه های نابرابر "- کتاب درسی A. V. Pyryshkina، دوم" شکل 4.25 ... دو نیروی کششی از کابل F "، - مطابق کتاب کتاب L. E. Gendenshtein و در نهایت سوم" Fig.145.Polispast " . بلند کردن بار توسط قفس تسمه متحرک در چند بخش از همان طناب - بر اساس کتاب G. S. Landsberg

تجربه شماره 1 "شکل 183"

برای آزمایش شماره 1، بدست آوردن قدرت در بلوک متحرک "اهرم با شانه های نابرابر OAV pic.180" با توجه به کتاب درسی A. V. Peryshkin، در بلوک متحرک "pic.183" موقعیت 1، یک اهرم با اهرم های نابرابر OAB، مانند در "ris.180" و ما بار بار را از موقعیت 1 به موقعیت 2. شروع می کنیم. در همان لحظه، بلوک چرخش را به عقب، به دور محور خود در نقطه A، و نقطه B - پایان اهرمی که آسانسور عبور می کند شروع می کند، فراتر از نیمکره، که در آن کابل اطراف پایین بلوک متحرک است. نقطه O نقطه ای از حمایت از اهرم است که باید ثابت شود، پایین می رود، نگاه کنید به شکل "198.1" - موقعیت 2، یعنی اهرم با سلاح های نابرابر OAV تغییر می کند به عنوان یک اهرم با سلاح برابر (همان مسیر ها عبور O و B).

بر اساس داده هایی که در آزمایشی شماره 1 بر روی تغییر در موقعیت اهرم OAB بر روی بلوک متحرک هنگام بلند کردن بار از موقعیت 1 به موقعیت 2، می توان نتیجه گرفت که نمایندگی بلوک متحرک به عنوان یک اهرم با شانه های نامتعادل در شکل "180"، هنگام بلند کردن محموله، با چرخش بلوک در اطراف محور خود، مربوط به یک اهرم با شانه برابر است، که در هنگام بلند کردن بار، افزایش قدرت را نمی دهد.

تجربه شماره 2 با اتصال دینامومتر به انتهای کابل شروع می شود که ما بلوک متحرک را با وزن 102 گرم آویزان می کنیم که مربوط به گرانش 1 نانومتر است. یک پایان کابل را در تعلیق ثابت می کنیم و برای پایان دوم کابل، بار بر روی بلوک متحرک را بارگیری می کنیم. قبل از آسانسور، خوانش هر دو دینامومتر در 0.5 نان، ابتدا بلند کردن خواندن دینامومتر که برای آن بالابر انجام شد، به 0.6 N تغيير يافت و در طول بالابر همچنان باقی می ماند، پس از بلند شدن کامل، خواندن ها به 0.5 ن رسيد. خواندن دينامومتر ثابت برای تعلیق ثابت در طول صعود تغییر نکرده و باقی مانده برابر با 0.5 نانومتر است. بگذارید نتایج آزمایشات را تجزیه و تحلیل کنیم:

قبل از بلند شدن، هنگامی که یک بار از 1 نان (102 گرم) بر روی یک بلوک متحرک آویزان می شود، وزن بار بر روی کل چرخ توزیع می شود و به کابل منتقل می شود که در اطراف بلوک از پایین، با کل نیم گرد چرخ قرار می گیرد.
قبل از بلند شدن، خوانش هر دو دینامومتر 0.5 نان است که نشان می دهد وزن بار 1 نان (102 گرم) به دو بخش کابل (قبل و بعد از بلوک) تقسیم شده است یا نیروی کششی کابل 0.5 نان و همان در سراسر طول کابل (که در ابتدا، همان در انتهای کابل) - هر دو این اظهارات درست است.

ما تجزیه و تحلیل آزمایش شماره 2 را با نسخه های کتاب های درسی در مورد افزایش قدرت در برابر دو برابر بلوک در حال حرکت مقایسه خواهیم کرد. بیایید با بیانیه ای در کتاب الفبای ال.ای. گندنشتین شروع کنیم "... که سه نیرو به بلوک اعمال می شود: وزن بار P به سمت پایین و دو نیروی کشش یکسان کابل، به سمت بالا حرکت می کند (شکل 4.25)". دقیق تر می توان گفت وزن بار در شکل fig. 14.5 "به دو بخش کابل قبل و بعد از بلوک تقسیم شده است، زیرا نیروی کششی کابل یکی است. باقی مانده است که امضا را تحت "ris.181" از کتاب درسی A. A. Pyoryshkin "ترکیب از بلوک تلفن همراه و ثابت - polispast" تجزیه و تحلیل. شرح دستگاه و افزایش قدرت، هنگام بلند کردن بار، polyspast در کتاب مقدماتی فیزیک، ویرایش شده است. G.S. Lansberg جایی که گفته می شود: "هر قطعه طناب بین بلوک ها بر روی بار متحرک با نیروی T عمل می کند و تمام قطعات طناب با نیروی nT عمل می کنند، در حالی که n تعداد بخش های جداگانه طناب است که هر دو بخش بلوک را متصل می کنند." به نظر می رسد که اگر نیرویی را به دست آوریم که "از یک طناب متصل هر دو قسمت" polispast از کتابچه فیزیک ابتدایی Landsberg G. S به "شکل 181"، سپس توضیح افزایش در قدرت واحد متحرک در شکل 179 و به ترتیب شکل. 180 "اشتباه است

پس از تجزیه و تحلیل چهار کتاب درسی فیزیک، می توان نتیجه گرفت که توصیف موجود چگونگی به دست آوردن قدرت در قدرت با یک مکانیزم ساده، با وضعیت واقعی مطابقت ندارد و بنابراین نیازمند توصیف جدیدی از عملکرد مکانیسم بلوک ساده است.

مکانیسم ساده سازی از یک بلوک و یک کابل (طناب یا زنجیر) تشکیل شده است.

بلوک های این مکانیسم بلند کردن به تقسیم می شوند:

با طراحی ساده و پیچیده؛

با توجه به روش بارگیری بر روی تلفن همراه و ثابت.

آشنایی با ساخت بلوک ها آغاز خواهد شد بلوک سادهکه یک چرخ چرخش در اطراف محور خود با یک شیار در اطراف دور برای یک کابل (طناب، زنجیره ای) در شکل 1 و آن را می توان به عنوان یک اهرم برابر دست بازو که برابر با شعاع چرخ است: OA = OB = r. چنین بلوکی باعث افزایش قدرت نمی شود، اما به شما اجازه می دهد مسیر حرکت کابل (طناب، زنجیر) را تغییر دهید.

دو بلوک متشکل از دو بلوک از شعاع های مختلف، به سادگی به یکدیگر متصل شده و نصب شده بر روی یک محور مشترک از شکل 2. شعاع بلوک های r1 و r2 متفاوت است و در هنگام بلند کردن بار، به عنوان یک اهرمی با شانه های نابرابر عمل می کند و افزایش قدرت برابر با نسبت طول شعاع بلوک قطر بزرگتر به بلوک قطر کوچکتر F = P · r1 / r2 خواهد بود.

دروازه شامل یک سیلندر (درام) و دسته ای متصل به آن است که به عنوان یک بلوک بزرگ قطر عمل می کند. افزایش قدرت داده شده توسط یقه به وسیله نسبت شعاع دور R مشخص شده توسط دسته به شعاع سیلندر R که در آن طناب زخم است F = P · r / ر

اجازه دهید ما به روش برداشت بار در بلوک ها تبدیل شویم. از توضیحات طراحی، تمام بلوک ها یک محور دارند که در اطراف آنها چرخ می شود. اگر محور بلوک ثابت است و در هنگام بارگیری بلند نمی شود، این بلوک نامیده می شود بلوک ثابتبلوک ساده، بلوک دوگانه، دروازه.

داشتن بلوک نوردمحور با بار از شکل 10 بالا می رود و می افتد و عمدتا به منظور از بین بردن خم شدن کابل در نقطه تعلیق بار است.

بیایید با وسیله و روش برداشتن بار با بخش دوم مکانیسم آسانسور ساده آشنا شویم - این یک کابل، طناب یا زنجیر است. کابل از سیمهای فولادی پیچ خورده است، طناب پیچیده از موضوعات یا رشته ها است، و زنجیره ای از لینک ها متصل به یکدیگر است.

روش های تعلیق محموله و افزایش قدرت در بلند کردن بار توسط کابل:

در انجیل 4 بار در یک انتهای کابل ثابت می شود و اگر بار را از انتهای دیگر کابل بلند کنید، سپس برای بالا بردن این بار نیاز به نیروی کمی بیشتر از وزن بار، از آنجا که یک بلوک ساده از افزایش می دهد F = R.

در شکل 5، بار کارگر از طریق کابل، که در اطراف بلوک ساده خم می شود، خود را بالا می برد، در یک انتهای بخش اول کابل صندلی که کارگر قرار دارد، ثابت می شود و برای بخش دوم کابل، کارگر خود را با نیروی 2 بار کمتر از وزن خود می گیرد، زیرا وزن کارگر به دو قسمت کابل تقسیم شد، اول از صندلی به بلوک و دوم از بلوک به دست کارگر F = P / 2.

در شکل 6 بار توسط دو کارگر برای دو کابل برداشته می شود و وزن بار به طور مساوی بین کابل توزیع می شود و بنابراین هر کارگر بار را با نیروی نصف وزن بار F = P / 2 بلند می کند.

در شکل 7، کارگران یک بار بارگیری می کنند که در دو بخش کابل مشابه قرار می گیرد و وزن بار به طور مساوی بین قسمت هایی از این کابل (بین دو کابل) توزیع می شود و هر کارگر بار را با نیروی برابر نیمی از وزن بار F = P / 2 بلند می کند.

در شکل 8، انتهای کابل، که یکی از کارگران بار را برداشته بود، بر روی یک تعلیق ثابت ثابت شد و وزن بار به دو بخش کابل تقسیم شد و وقتی کارگر بار را در انتهای کابل بلند کرد، نیرویی که کارگر دو بار کمتر از وزن بار F = P / 2 و بلند شدن بار خواهد بود 2 بار کندتر است.

در شکل 9، بار در 3 قسمت از یک کابل آویزان می شود، یک انتهای آن ثابت است و افزایش قدرت در هنگام بلند شدن بار برابر با 3 است، زیرا وزن بار به سه قسمت کابل F = P / 3 تقسیم می شود.

برای از بین بردن خم شدن و کاهش نیروی اصطکاک در محل تعلیق بار، یک بلوک ساده نصب شده است و نیروی مورد نیاز برای بلند کردن بار تغییر نکرده است، زیرا یک بلوک ساده در شکل 10 و 11 نشان نمی دهد و بلوک به صورت نامیده می شود واحد متحرک، از آنجا که محور این بلوک بالا و بار با بار می افتد.

از لحاظ نظری، بار را می توان به تعداد نامحدودی از قطعات یک کابل آویزان کرد، اما عملا به شش قسمت محدود می شود و چنین مکانیسم بلند کردن پولیسپست، که شامل قفس ثابت و متحرک با بلوک های ساده است که به طور متناوب در اطراف کابل خم می شود، یک انتهای ثابت به دارنده ثابت، و بارگیری در انتهای دوم کابل انجام می شود. افزایش نیرو بستگی به تعداد قطعات کابل بین نگهدارندگان ثابت و متحرک دارد، به طوریکه 6 قسمت کابل و قدرت 6 برابر قدرت است.

در این مقاله، تعامل واقعی بین بلوک ها و کابل هنگام بلند کردن بار بحث می شود. تمرین موجود در تعیین اینکه "یک بلوک ثابت باعث افزایش قدرت نمی شود و یک بلوک متحرک به میزان 2 برابر می شود" اشتباه تعامل کابل را در مکانیسم بلند کردن تعبیر می کند و تمام تنوع ساخت بلوک را منعکس نمی کند، که منجر به توسعه ایده های اشتباه یک طرفه در مورد بلوک در مقایسه با حجم موجود مواد برای مطالعه مکانیسم ساده بلوک، حجم مقاله 2 برابر افزایش یافته است، اما این به طور واضح و کارآمد می تواند فرآیندهای رخ می دهد که در یک مکانیزم ساده آسان، نه تنها برای دانش آموزان بلکه برای معلمان نیز توضیح داده شود.

ادبیات:

Perushkin، A.V. فیزیک، کلاس 7: کتاب درسی / A.V. Perishkin .- 3rd ed.، Dopoln .- M .: Drofa، 2014، - 224 c،: il. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. استفاده از قانون تعادل اهرمی به یک بلوک، ص. 1881-183.
Gendenshtein، L. E. فیزیک. درجه 7 در 2 ساعت. قسمت اول. یک کتاب درسی برای موسسات آموزشی / ال. E. Gendenshten، A. B. Kaidalov، V. B. Kozhevnikov؛ توسط ed. V. A. Orlova، I.، I. Roizen - ویرایش دوم، Rev. - م.: مینهوزینا، 2010 - 254 پ.، ایلیا. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. مکانیسم ساده، ص. 1888-196.
کتاب های ابتدایی فیزیک، ویرایش توسط آکادمی G.S. Landsberg دوره 1. مکانیک. گرما فیزیک مولکولی- دهمین ویرایش .- مسکو: نوکا، 1985. § 84. ماشین آلات ساده، ص. 168-175.
Gromov، S.V. فیزیک: کتاب درسی. برای 7 cl obobrazovat موسسات / S.V. Gromov، N.A. Rodina .- 3rd ed. - م.: روشنگری، 2001. 158: بیمار. ISBN-5-09-010349-6. §22 بلوک، صص 55-57.

کلمات کلیدی: بلوک، بلوک دوگانه، بلوک ثابت، بلوک متحرک، polispast..

حاشیه نویسی: کتاب های درسی فیزیک برای کلاس هفتم هنگام مطالعه بلوک مکانیزم ساده به طور متفاوتی تفسیر می کنند که چگونه برای به دست آوردن سود در بلند کردن بار با استفاده از این مکانیزم، به عنوان مثال: در کتاب درسی A.V. Pyoryshkin و در کتابچه ی E.L. Gendenshtein، همان افزایش با کمک کابل، که توسط یک نیروی کشش کابل عمل می شود. کتاب های درسی مختلف، موضوعات مختلف و نیروهای مختلف - برای به دست آوردن قدرت در حالی که بلند کردن بار. بنابراین، هدف این مقاله جستجوی اشیاء و نیروها است، که با کمک آن می توان افزایش قدرت را هنگام بلند کردن بار با یک مکانیزم بلوک ساده به دست آورد.

بلوک ها به مکانیزم های ساده تعلق دارند. گروهی از این دستگاهها، که در خدمت تبدیل نیروها، علاوه بر بلوکها، شامل یک اهرم، یک هواپیما شیبدار هستند.

تعریف

مسدود کردن - بدن جامد است که توانایی چرخش در اطراف یک محور ثابت است.

بلوک ها به شکل دیسک ها ساخته می شوند (چرخ ها، سیلندرهای پایین و غیره) که شیارهایی دارند که از طریق آن طناب (تیغه، طناب، زنجیر) منتقل می شود.

بلوک ثابت با محور ثابت (شکل 1) نامیده می شود. هنگام بارگیری یک بار حرکت نمی کند. بلوک ثابت می تواند به عنوان یک اهرم باشد که دارای شانه های برابر است.

وضعیت تعادل بلوک وضعیت موازنه لحظات نیروهایی است که به آن اعمال می شود:

بلوک شکل 1 در صورت تعادل نیروهای کششی از موضوعات برابر خواهد بود.

از آنجا که شانه های این نیروها یکسان هستند (OA = OB). بلوک ثابت سبب افزایش قدرت نمی شود، اما به شما اجازه می دهد که جهت نیرو را تغییر دهید. کشیدن طناب که از بالای بالا می رود اغلب راحت تر از طناب است که از پایین می رود.

اگر جرم بار مربوط به یکی از انتهای طناب بر روی بلوک ثابت پرتاب شده برابر با متر باشد، سپس به منظور بلند کردن آن، نیروی F برابر با انتهای دیگر طناب باید اعمال شود:

به شرطی که ما نیروی اصطکاک در بلوک را در نظر نگیریم. اگر لازم است اصطكاك در بلوك را در نظر بگيريم، سپس ضريب مقاومت (k) معرفي مي شود، سپس:

جایگزینی بلوک می تواند به عنوان یک پشتیبانی صاف ثابت باشد. یک طناب (طناب) بر روی یک حیاط قرار می گیرد که بر پشت آن می شکافد، اما در همان زمان نیروی اصطکاک افزایش می یابد.

بلوک ثابت هیچ مزیتی در کار ندارد مسیرهایی که نیروهای استفاده از نیرو از آن عبور می کنند، یکسان هستند، نیروها برابرند، بنابراین کار برابر است.

برای افزایش قدرت، با استفاده از بلوک های ثابت، ترکیبی از بلوک ها، به عنوان مثال، بلوک دوگانه استفاده می شود. هنگامی که بلوک ها باید قطر های مختلف داشته باشند. آنها با یکدیگر متحرک هستند و در یک محور قرار می گیرند. طناب به هر بلوک متصل شده است، به طوری که می توان آن را بر روی بلوک زخم زد یا از آن بدون کشیدن خلاء کرد. شانه ها در این مورد نابرابر خواهند بود. بلوک دوگانه به عنوان یک اهرم با شانه های طول های مختلف عمل می کند. شکل 2 یک بلوک بلوک را نشان می دهد.

شرایط تعادل برای اهرم در شکل 2 به فرمول تبدیل می شود:

بلوک دوگانه می تواند قدرت را تبدیل کند. با استفاده از یک نیروی کوچکتر به یک زنجیر طناب بر روی یک بلوک از یک شعاع بزرگ، نیرویی را می گیرد که از طرف زون طناب بر روی یک بلوک از شعاع کوچکتر عمل می کند.

یک بلوک متحرک یک بلوک است که محور آن با بار حرکت می کند. در انجیل 2، واحد متحرک می تواند به عنوان یک اهرم با شانه های مختلف اندازه گیری شود. در این مورد، نقطه O است که پایه ای از اهرم است. OA - قدرت شانه؛ OB - قدرت شانه برنج را در نظر بگیرید. 3. قدرت شانه دو برابر بیشتر از قدرت شانه است، بنابراین برای تعادل لازم است که نیروی F دو برابر کوچکتر از مدول نیروی P باشد:

می توان نتیجه گرفت که با کمک بلوک متحرک ما توانایی دو بار افزایش می دهیم. وضعیت تعادل دستگاه متحرک بدون نیروی اصطکاک به صورت زیر نوشته می شود:

اگر سعی می کنید نیروی اصطکاک را در بلوک در نظر بگیرید، ضریب مقاومت بلوک (k) وارد می شود و شما دریافت می کنید:

گاهی اوقات ترکیبی از واحد تلفن همراه و ثابت استفاده می شود. در این ترکیب، یک بلوک ثابت برای راحتی استفاده می شود. این باعث افزایش قدرت نمی شود، اما به شما اجازه می دهد که جهت نیرو را تغییر دهید. واحد متحرک برای تغییر مقدار تلاش اعمال شده استفاده می شود. اگر انتهای طناب محصور شده بلوک زوایای مساوی با افق باشد، پس نسبت نیرویی که بر بار به وزن بدن تعلق دارد، برابر با نسبت شعاع بلوک به طناب قوس است که توسط طناب پوشیده شده است. در مورد طناب موازی، نیروی مورد نیاز برای بلند کردن بار دو بار کمتر از وزن بار برداشت شده است.

قانون طلایی مکانیک

مکانیسم ساده برای برنده شدن کار نمی کند. هنگامی که ما به دست آوردن قدرت می رسیم، ما از راه دور چندین بار از دست می دهیم. از آنجا که کار برابر با محصول اسکالر است، نیروی حرکتی، بنابراین، زمانی که با استفاده از بلوک متحرک (و همچنین ثابت) تغییر نمی کند.

در شکل فرمول "قانون طلایی" می تواند به صورت زیر نوشته شود:

کجا مسیری است که نقطه اعمال زور از آن عبور می کند - مسیری که از نقطه اعمال زور عبور می کند.

قانون طلایی ساده ترین فرمول قانون حفظ انرژی است. این قاعده مربوط به موارد حرکت یکنواخت یا تقریبا یکنواخت مکانیزم است. فاصله از حرکت انتقال انتهای طناب مربوط به شعاع بلوک ها به عنوان:

به دست آوردیم که برای تحقق «قانون طلایی» برای یک بلوک دوگانه، لازم است که:

اگر نیروها و متعادل باشند، بلوک در حالت استراحت یا حرکت به طور مساوی است.

نمونه هایی از حل مشکل

مثال 1

وظیفه

با استفاده از یک سیستم دو بلوک متحرک و دو ثابت، کارگران در حال پرتوهای ساختمانی هستند، در حالی که نیرویی برابر با 200 نانومتر دارند. جرم (m) پرتوها چیست؟ اصطکاک در بلوک ها را در نظر نمی گیرند.

راه حل

یک عکس بگیرید

وزن بار اعمال شده به سیستم بار برابر با نیروی گرانش است که به بدن برداشته (پرتو) اعمال می شود:

بلوک های ثابت باعث افزایش قدرت نمی شوند. هر واحد تلفن همراه دو برابر قدرت را به دست می آورد، بنابراین، تحت شرایط ما، سود چهار برابر افزایش می یابد. این به این معنی است که می توانید نوشت:

ما به دست آوردیم که جرم پرتو برابر است:

محاسبه جرم پرتو، ما را

پاسخ

m = 80 کیلوگرم

مثال 2