Блок нь нэг буюу хэд хэдэн дугуй (булны) хэсгээс бүрдэх бөгөөд гинж, туузан эсвэл кабелиар бэхлэгддэг. Хөшүүрэгтэй адилаар уг нэгж нь ачааллыг өргөхөд шаардагдах хүчийг бууруулдаг боловч нэмэхээс гадна хэрэглэсэн хүчний чиглэлийг өөрчилж болно.
Хүч чадлыг нэмэгдүүлэхийн тулд та зайг төлөх ёстой: ачааллыг өргөхөд бага хүчин чармайлт шаардагдах тусам энэ хүчин чармайлтын цэг нь явах ёстой зам байх ёстой. Блокны систем нь илүү их ачаалал өгдөг гинжийг ашиглах замаар хүч чадлын ололтыг нэмэгдүүлдэг. Ийм эрчим хүч хэмнэх төхөөрөмжүүд нь маш өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг - барилгын талбай дахь их хэмжээний ган туяанаас өндөр хүртэл далбааг өсгөх хүртэл.
Бусад энгийн механизмуудын нэгэн адил блокыг зохион бүтээгчид тодорхойгүй байна. Блокууд өмнө нь байсан байж болох ч уран зохиол дээр тэдгээрийг анх дурдах нь МЭӨ V зууны үеэс эхэлсэн бөгөөд эртний Грекчүүд усан онгоц, театрт блокуудыг ашиглаж байсантай холбоотой юм.
Өргөгдсөн төмөр зам дээр суурилуулсан хөдлөх блок систем (дээрх зураг) угсрах шугам дээр өргөн тархсан, учир нь энэ нь хүнд хэсгийн хөдөлгөөнийг ихээхэн хөнгөвчилдөг. Хэрэглэсэн хүч (F) нь ачааны жинг (W) түүнийг дэмжсэн ашигласан гинжүүдийн тоогоор (n) хуваах кванттай тэнцүү байна.
Нэг суурин блокууд
Энэхүү энгийн хэлбэрийн блок нь ачааллыг өргөхөд шаардагдах хүчийг бууруулдаггүй боловч дээрх ба баруун талын зураг дээр үзүүлсэн шиг хэрэглэсэн хүчний чиглэлийг өөрчилдөг. Суурин блок туг далбааны дээд талд туг далбаагаа өргөх нь илүү хялбар бөгөөд энэ нь далбааг уясан утсыг татах боломжийг олгоно.
Нэг хөдөлгөөнт блокууд
Хөдөлгөөний чадвартай нэг нэгж нь ачааллыг өргөхөд шаардагдах хүчийг хоёр дахин бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч хэрэглэсэн хүчийг хоёр дахин багасгах нь түүнийг хэрэглэх цэг хоёр дахин урт байх ёстой гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд хүч нь жингийн тэн хагастай тэнцүү (F \u003d 1 / 2W).
Блок системүүд
Тогтмол нэгжийг хөдөлж буй нэгжтэй хослуулах үед хэрэглэсэн хүч нь ачаалал даах нийт гинжнээс хэд дахин их байдаг. Энэ тохиолдолд хүч нь жингийн тэн хагастай тэнцүү (F \u003d 1 / 2W).
Ачаа, нэгжээр дамжуулан босоо чиглэлд түдгэлзсэн нь хэвтээ цахилгаан утсыг чангалах боломжийг олгодог.
Дээшээ өргөх (Дээрх зураг) нь нэг хөдлөх ба хоёр суурин блокоор хүрээлэгдсэн гинжээс бүрдэнэ. Ачааллыг өргөхөд түүний жингийн ердөө л хүч шаардагдана.
Полиспаст, том тогоруунд ихэвчлэн ашигладаг (баруун талд зураг) нь ачааллыг түдгэлзүүлж буй хөдлөх блокууд, краны үсрэлтэнд бэхлэгдсэн тогтмол блокуудаас бүрдэнэ. Маш олон блокоос хүч чадал олж авснаар кран нь маш их ачааллыг, жишээлбэл ган дам нурууг өргөж чаддаг. Энэ тохиолдолд хүч (F) нь ачааны жинг (W) дэмжих кабелийн тоогоор (n) хуваах квадраттай тэнцүү байна.
Хөдлөх хэсэг нь суурин байдлаас ялгаатай нь тэнхлэг нь тогтмол биш бөгөөд ачаалал нь дээшээ, доошоо бууж чаддаг.
Зураг 1. Гар утасны нэгж
Тогтмол блоктой адил хөдөлж буй блок нь кабелийн хоолойтой ижил дугуйнаас бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч кабелийн нэг үзүүрийг энд байрлуулсан бөгөөд дугуй нь хөдлөх боломжтой юм. Дугуй нь ачаатай хамт хөдөлдөг.
Архимедын хэлснээр хөдөлгөөнт төхөөрөмж нь үндсэндээ хөшүүрэг бөгөөд ижил зарчим дээр ажилладаг бөгөөд мөрний ялгаанаас болж хүч чадал өгдөг.
Зураг 2. Хөдөлж буй блок дахь хүч ба мөр
Хөдөлгөөнтэй хэсэг нь ачаатай хамт хөдөлдөг, энэ нь олс дээр хэвтэж байгаа юм шиг л байдаг. Энэ тохиолдолд цаг мөч бүрт фулкулум нь блок нь нэг талд олсоор холбогдсон газарт байх болно, ачааг блокны төв хэсэгт, тэнхлэгт суурилуулсан газарт байрлуулж, нөгөө талдаа олсоор холбогдсон газарт таталцлын хүчийг ашиглана. Байна. Өөрөөр хэлбэл, блокны радиус нь биеийн жингийн мор, диаметр нь бидний зүтгүүрийн хүчний мөр болно. Энэ тохиолдолд моментийн дүрмийг дараах байдлаар харуулна.
$$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $$
Тиймээс хөдлөх хэсэг нь хоёр дахин их ашиг олдог.
Ихэвчлэн практикт хөдөлгөөнт блок бүхий тогтмол блокийн хослолыг ашигладаг (Зураг 3). Тогтмол нэгж нь зөвхөн тохь тухтай байх болно. Энэ нь хүчний чиглэлийг өөрчилдөг, жишээлбэл, ачааллыг дээш өргөх, газар дээр зогсох боломжийг олгодог бөгөөд хөдлөх хэсэг нь хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Зураг 3. Тогтмол ба хөдлөх блокуудын хослол
Бид хамгийн тохиромжтой блокууд, өөрөөр хэлбэл үрэлтийн хүчний үйлдлийг харгалзан үзээгүй блокуудыг авч үзсэн. Бодит блокуудын хувьд залруулах хүчин зүйлийг нэвтрүүлэх шаардлагатай. Дараахь томъёог ашиглана уу.
Суурин блок
$ F \u003d f 1/2 мг $ байна
Эдгээр томъёонд: $ F $ нь хэрэглэсэн гадны хүч (ихэвчлэн хүний \u200b\u200bгар), $ m $ нь ачааллын жин, $ g $ бол таталцлын коэффициент, $ f $ нь блок дахь эсэргүүцлийн коэффициент юм (1.05 орчим хэлхээний хувьд, ба олс 1.1).
Хөдөлгөөнгүй болон суурийн блокуудын системийг ашиглан ачигч нь багажны хайрцгийг $ S_1 $ \u003d 7 м-ийн өндөрт өргөх ба $ F $ \u003d 160 Н. хүчийг ашиглана. Хайрцагны жин хэд вэ, ачаалал нэмэгдэхэд хэдэн метр олс сонгох хэрэгтэй вэ? Үүний үр дүнд ачигч ямар ажил хийх вэ? Үүнийг хөдөлгөхийн тулд ачаалал дээр хийсэн ажлыг харьцуулж үзээрэй. Хөдөлж буй блокны үрэлт ба массыг үл тоомсорлодог.
$ м, S_2, A_1, A_2 $ -?
Хөдөлгөөнт нэгж нь хүч чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлж, хөдөлгөөний үед хоёр дахин алдагдал өгдөг. Тогтмол нэгж нь хүч чадал өгөхгүй, харин чиглэлээ өөрчилдөг. Тиймээс хэрэглэсэн хүч нь ачааны жингийн хагасыг эзэлнэ: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, хайрцгийн массыг бид эндээс олоорой: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9) , 8) \u003d 32.65 \\ кг $
Ачааны хөдөлгөөн нь сонгосон олсны уртаас хагас урттай байна.
Ачаалагчийн гүйцэтгэсэн ажил нь ачааг зөөхөд зарцуулсан хүчин зүйлтэй тэнцүү байна: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.
Ачаалал дээр гүйцэтгэсэн ажил:
Хариулт: Хайрцагны жин 32.65 кг байна. Сонгосон олсны урт нь 14 м байна. Гүйцэтгэсэн ажил нь 2240 Ж бөгөөд ачааллыг өргөх аргаас хамаардаггүй, зөвхөн ачааллын масс ба өргөх өндрөөс хамаарна.
Даалгавар 2
Хэрэв та 154 Н хүчээр олс татвал 20 Н жинтэй хөдлөх блок ашиглан ямар ачааллыг өргөх вэ?
Бид хөдөлж буй блокийн моментуудын дүрмийг бичнэ: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, $ f $ нь олсоор залруулах коэффициент юм.
Дараа нь $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ N $
Хариулт: Ачаа жин 260 Н.
4.1. Статик элементүүд
4.1.7. Зарим энгийн механизмууд: блокууд
Дугуй болон түүн дээр шидсэн утас ашиглан ачааг зөөх (өсгөх, буулгах) зориулалттай төхөөрөмжийг блок гэж нэрлэдэг. Тогтмол ба хөдлөх блокуудыг ялгах.
Блокууд нь дугуйны дээгүүр шидсэн олсонд ашиглагддаг F → хүчийг ашиглан P → c жинтэй ачааг зөөх зориулалттай.
For аливаа төрлийн блокууд (хөдөлгөөнгүй ба хөдөлгөөнт) тэнцвэрийн байдал хангагдана.
d 1 F \u003d d 2 P,
энд d 1 нь олсонд хэрэглэсэн F → хүчний мөр юм; d 2 - хүчний тэнхлэг P → (энэ хэсгийн тусламжтайгаар зөөгдсөн ачааллын жин)
Дотроо суурин блок (Зураг 4.8) F → ба P → хүчний мөр нь ижил бөгөөд блокны радиустай тэнцүү байна.
d 1 \u003d d 2 \u003d R,
иймд хүчний модулиуд нь бие биетэйгээ ижил байна.
F \u003d P.
Зураг. 4.8
Тогтмол блок ашиглан P → жингийн биеийг F → хүчээр хөдөлгөж болох бөгөөд түүний утга нь жингийн жинтэй давхцдаг.
Хөдлөх блок дээр (Зураг 4.9) F → ба P → хүчний мөрүүд өөр байна.
d 1 \u003d 2R ба d 2 \u003d R,
энд d 1 нь олсонд хэрэглэсэн F → хүчний мөр юм; d 2 - хүчний тэнхлэг P → (энэ хэсгийн тусламжтайгаар зөөгдсөн ачааллын жин)
тиймийн тул хүчний модулиуд тэгш байдлыг дагаж мөрддөг.
Зураг. 4.9
Хөдөлгөөнтэй нэгжийг ашиглан P → жингийн биеийг F → хүчээр хөдөлгөж болно.
Блокууд нь биеийг тодорхой зайд шилжүүлэх боломжийг танд олгоно.
- тогтмол блок нь хүч чадал өгөхгүй; энэ нь зөвхөн хэрэглэсэн хүчний чиглэлийг өөрчилдөг;
- хөдөлгөөнт нэгж нь 2 дахин их ашиг өгдөг.
Гэсэн хэдий ч хөдлөх ба тогтмол блок хоёулаа бүү ашиг ол ажил: хичнээн удаа бид хүч чадлаараа хождог вэ, хэдэн удаа алдаж хоцордог (механикийн "алтан дүрэм").
Жишээ 22. Систем нь жингүй хоёр блокоос бүрдэнэ: нэг хөдлөх ба нөгөө нь хөдөлгөөнгүй. 0.40 кг жинтэй ачааг хөдөлж буй блокны тэнхлэгээс түдгэлзүүлж шалан дээр дардаг. Зурагт үзүүлсэн шиг тогтмол бэхэлгээний дээр шидсэн олсны чөлөөт үзүүрт тодорхой хүчийг хэрэглэнэ. Энэ хүчний нөлөөн дор ачаалал нь амрах төлөвөөс 2.0 секундын өндөрт 4.0 м өндөрт өсдөг. Олсонд хэрэглэсэн хүчний модулийг ол.
2 T → ′ + P → \u003d m a →,
2 T ′ - m g \u003d m a,
a \u003d 2 F - m g m байна.
Ачаалалаар бүрхэгдсэн зам нь түүний шалны гадаргуу дээрх өндөртэй давхцдаг бөгөөд түүний хөдөлгөөний цаг t-ийн томъёогоор хамаардаг.
эсвэл хурдатгалын модулийн илэрхийлэлийг харгалзан үзнэ
h \u003d a t 2 2 \u003d (2 F - m g) t 2 2 м.
Бид эндээс хүссэн хүчийг илэрхийлнэ.
F \u003d m (цаг t 2 + g 2)
үүний утгыг тооцоод:
F \u003d 0.40 (4.0 (2.0) 2 + 10 2) \u003d 2.4 Н.
Жишээ 23. Систем нь жингүй хоёр блокоос бүрдэнэ: нэг хөдлөх ба нөгөө нь хөдөлгөөнгүй. Зураг дээр үзүүлсэн шиг зарим ачааг тогтмол нэгжийн тэнхлэгээс түдгэлзүүлдэг. Чөлөөт үзүүрт олсонд тогтмол хүч хэрэглэснээр ачаалал тогтмол хурдатгалаар хөдөлж, 2.0 секундын хурдтайгаар 3.0 м-ийн зайд дээшээ хөдөлнө. Ачааллын хөдөлгөөн хийх үед хэрэглэсэн хүч нь дунджаар 12 ватт хүчийг бий болгодог. Ачааны массыг ол.
Шийдэл. Хөдөлгөөнтэй ба суурин блок дээр ажилладаг хүчийг зурагт үзүүлэв.
Хоёр хүч T → олсоор (блокны хоёр талд) бэхлэгдсэн блок дээр ажилладаг; эдгээр хүчний нөлөөн дор блокийн орчуулгын хөдөлгөөн байхгүй болно. Эдгээр хүч бүр нь олсны төгсгөлд хэрэглэсэн F → хүчтэй тэнцүү байна.
Хөдөлгөөнтэй блок дээр гурван хүч үйлчилдэг: олс таталтын хоёр хүч T → the (блокийн хоёр талд) ба ачааллын жин P → \u003d m g →; Заасан хүчний нөлөөн дор блок (үүнээс түдгэлзсэн ачааллын хамт) хурдатгалаар дээшээ хөдлөнө.
Бид хөдлөх блокийн хувьд Ньютоны хоёр дахь хуулийг дараах байдлаар бичнэ.
2 T → ′ + P → \u003d m a →,
координат тэнхлэг дээр босоо чиглэлд чиглүүлж,
2 T ′ - m g \u003d m a,
энд T ′ нь олсоор суналтын хүчний модуль юм; m - ачааллын масс (хөдөлгөөнт нэгжийн ачаалал бүхий масс); g бол чөлөөт уналтын хурдатгалын модуль; a - нэгжийн хурдатгалын модуль (ачаалал нь ижил хурдатгалтай тул ачааллын хурдатгалын талаар ярилцах болно).
Олс таталт T ′ модуль нь хүчний T модультай тэнцүү.
тиймийн тул ачааллын хурдатгалын модулийг илэрхийллээр тодорхойлно
a \u003d 2 F - m g m байна.
Нөгөө талаар ачааллын хурдасгалыг аялж явсан зайны томъёогоор тодорхойлно.
t нь ачааны хөдөлгөөний цаг.
Тэгш байдал
2 F - m g m \u003d 2 S t 2 байна
хэрэглэсэн хүчний модулийн илэрхийлэлийг авах боломжийг танд олгоно.
F \u003d m (S t 2 + g 2).
Ачаалал жигд хурдацтай хөдөлдөг тул түүний хурдны модулийг илэрхийлэлээр тодорхойлно
v \u003d at
ба дундаж хурд нь
〈V〉 \u003d S t \u003d a t 2.
Хэрэглэсэн хүчээр боловсруулсан дундаж хүчний утгыг томъёогоор тодорхойлно
〈N〉 \u003d F 〈v〉,
эсвэл хүчний хурд ба дундаж хурдыг илэрхийлэхдээ:
〈N〉 \u003d m a (2 S + g t 2) 4 t байна.
Эндээс бид хүссэн массыг илэрхийлнэ.
m \u003d 4 t 〈N〉 a (2 S + g t 2).
Бид хурдатгалын илэрхийллийг олж авсан томъёогоор (a \u003d 2S / t 2) орлуулна.
m \u003d 2 t 3 〈N〉 S (2 S + g t 2)
бас тооцоолох:
m \u003d 2 ⋅ (2.0) 3 ⋅ 12 3.0 (2 ⋅ 3.0 + 10 ⋅ (2.0) 2) ≈ 1.4 кг.
Ихэнх тохиолдолд хүч чадлыг олж авахын тулд энгийн механизмуудыг ашигладаг. Энэ нь бага хүчээр харьцуулахад илүү их жинтэй болно гэсэн үг юм. Түүнээс гадна хүч чадлын ололт нь "үнэгүй" -д хүрэх боломжгүй юм. Үүний үр ашиг нь алсаас алдагдах явдал юм, өөрөөр хэлбэл та энгийн механизм ашиглахгүйгээр илүү их хөдөлгөөн хийх хэрэгтэй болно. Гэсэн хэдий ч хүч хязгаарлагдмал байгаа тохиолдолд хүчийг хол зайг "солилцох" нь ашигтай байдаг.
Хөдөлгөөнтэй болон суурин блокууд нь зарим төрлийн энгийн механизмууд юм. Үүнээс гадна тэдгээр нь өөрчлөгдсөн хөшүүрэг бөгөөд энэ нь бас энгийн механизм юм.
Суурин блок хүч чадал олж авахгүй, энэ нь зүгээр л түүний хэрэглээний чиглэлийг өөрчилдөг. Та хүнд ачааг олсоор дээш өргөх хэрэгтэй гэж төсөөлөөд үз дээ. Та үүнийг татах хэрэгтэй болно. Гэхдээ хэрэв та тогтмол блок ашигладаг бол ачаалал дээшлэхийн тулд доошоо татах хэрэгтэй болно. Энэ тохиолдолд танд илүү хялбар байх болно, учир нь шаардлагатай хүч нь булчингийн хүч, таны жингээс бүрдэнэ. Тогтмол блок ашиглахгүй бол ижил хүчийг ашиглах шаардлагатай байсан ч булчингийн хүч чадлын ачаар л хүрэх болно.
Тогтмол блок нь олсоор ховилтой дугуй юм. Дугуй нь тогтмол, тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж чаддаг, гэхдээ хөдөлж чадахгүй. Олсны (кабелийн) төгсгөлүүд нь өлгөөтэй, нэг хэсэгт нь ачаалал, нөгөөг нь хүч хэрэглэнэ. Хэрэв та кабелийг татвал ачаалал нэмэгдэнэ.
Хүч чадал олдохгүй тул холын зайд ямар ч алдагдал гарахгүй. Ачаалал нэмэгдэх тусам олсыг ижил зайд буулгах ёстой.
Хэрэглэх гулсмал блок хоёр дахин үр ашгийг (хамгийн тохиромжтой) өгдөг. Энэ нь хэрэв ачааны жин F байвал түүнийг өргөхөд F / 2 хүчийг хэрэглэнэ гэсэн үг юм. Хөдөлгөөнт хэсэг нь кабелийн ховилтой ижил дугуйнаас бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч кабелийн нэг үзүүрийг энд байрлуулсан бөгөөд дугуй нь хөдлөх боломжтой юм. Дугуй нь ачаатай хамт хөдөлдөг.
Ачааллын жин нь доошоо чиглэсэн хүч юм. Энэ нь дээш чиглэсэн хоёр хүчээр тэнцвэрждэг. Нэг нь кабелийг бэхэлсэн бэхэлгээний тусламжтайгаар, нөгөө нь кабелийн тусламжтайгаар татдаг. Кабелийн хүчдэл нь хоёр талдаа адилхан бөгөөд энэ нь ачааны жинг тэдгээрийн хооронд тэгш хуваарилдаг гэсэн үг юм. Тиймээс хүч тус бүр нь ачааны жингээс 2 дахин бага байдаг.
Бодит нөхцөлд хүч нэмэгдэх нь 2 дахин бага байдаг, учир нь өргөх хүч нь олс болон блокны жинд хэсэгчлэн "зарцуулагддаг", түүнчлэн үрэлт.
Хөдөлгөөнт төхөөрөмж нь бараг хоёр дахин их хүч чадал өгснөөр алсын зайнаас хоёр дахин их алдагдал хүлээдэг. Ачааллыг тодорхой өндөрт өргөхийн тулд блокны хажуу тал дахь олс нь энэ өндрөөр буурч, нийтдээ 2 цаг байх шаардлагатай.
Ихэвчлэн суурин болон хөдлөх блокуудын хослолыг ашиглана - бариул. Тэд танд хүч чадал, чиглэлийг олж авах боломжийг олгодог. Гинжийн өргөгч дэх хөдөлгөөн их байх тусам хүч нэмэгдэх болно.
Номзүйн тайлбар: Шумейко А.В., Веташенко О.Г. 7-р ангийн физикийн сурах бичигт судлагдсан энгийн "блок" механизмын орчин үеийн үзэл баримтлал // Залуу эрдэмтэн. - 2016. - №2. - S. 106-113. 07.07.2019).
Энгийн блок механизмыг судалж үзэхэд 7-р ангийн физикийн сурах бичиг олз ашиг тусыг өөрөөр тайлбарладаг ачаа өргөх үед хүч энэ механизмыг ашиглан, жишээ нь: in сурах бичиг Pyoryshkina А. B. орж ялалт хүч чадал хамт байна хөшүүргийн хүчээр ажилладаг блокийн дугуйг ашиглах ба гэнденштейн сурах бичигт оруулсан байгаа Л. E. Ижил ашиг олдог кабелийг ашиглан хүчдэлийн хүчийг ашиглана. Өөр өөр сурах бичиг, өөр өөр сэдэв ба өөр өөр хүчин - хожил авах ачааг өргөх үед хүч. Тиймээс энэ нийтлэлийн зорилго нь обьектуудыг хайх явдал юм хүчээр ашиг олох болно энгийн блок механизмаар ачааг өргөх үед хүч.
Түлхүүр үг:
Нэгдүгээрт, 7-р ангийн физикийн сурах бичигт энгийн блок механизмаар ачааг өргөх замаар хүч чадал хэрхэн олж болохыг харьцуулахын тулд бид танилцаж, хүснэгтэнд тодорхой ойлголттой байх үүднээс ижил төстэй ойлголттой сурах бичгүүдийн хуулбарыг байрлуулна.
|
Пиорышкин А.В. Физик. 7-р анги. § 61. Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг блок дээр ашиглах, хуудас 180-183. |
Gendenstein L. Е.Физик. 7-р анги. § 24. Энгийн механизм, хуудас 188-196. |
|
"Блок Энэ нь торонд бэхлэгдсэн ховилтой дугуй юм. Блокны шуудуугаар олс, кабель эсвэл гинжээр дамждаг. "Суурин блоктэдгээрийн тэнхлэг нь бэхлэгдсэн, бараа өргөх үед босдоггүй эсвэл уналтгүй байдаг ийм блок гэж нэрлэдэг (Зураг 177). Тогтмол блокыг тэнцүү гар хөшүүрэг гэж үзэж болно, үүнд мөрний мөр дугуйны радиустай тэнцэнэ (Зураг 178): ОА \u003d ОВ \u003d r. Ийм блок нь хүч чадлын ашиг өгдөггүй. (F1 \u003d F2) боловч хүчний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно. " |
“Тогтмол блок хүч чадал өгдөг үү? ... Зураг.24.1а-д загасчны хүчээр кабелийг чөлөөтэй төгсгөлд татна. Кабелийн хурцадмал байдал нь кабелийн дагуу тогтмол хэвээр байгаа тул кабелийн хажуу талаас ачаалал хүртэл (загас) байна ) ижил модуль хүчний үйлдэл. Тиймээс, тогтмол блок нь хүч чадал олж авах боломжийг өгдөггүй. 6. Хүч чадал авахын тулд тогтмол блок ашиглах вэ? Хэрэв хүн босвол өөрөө24.6-р зурагт үзүүлсний дагуу хүний \u200b\u200bжинг кабелийн хоёр хэсэгт (блокийн эсрэг талд) жигд хуваарилна. Тиймээс, хүн жингийнхээ хагасаас илүү хүчийг ашиглаж өөрийгөө өргөдөг. ” |
|
“Хөдөлгөөнтэй блок гэдэг нь тэнхлэгээ босч, ачаалал нь унадаг хэсэг юм (Зураг 179).
Зураг 180-т харгалзах хөшүүргийг харуулав: O бол хөшүүргийн товчлуур, AO бол P хүчний мөр, OB нь F хүчний мөр юм. Хэт ягаан туяаны мөр нь OA мөрнийхөөс 2 дахин том тул тэгвэл F хүч P хүчнээс 2 дахин бага байна: F \u003d P / 2. Ийм байдлаар хөдөлгөөнт нэгж ашиг олж өгдөгхүч 2 удаа ". |
"5. Хөдөлгөөнт нэгж яагаад ашиг олдог вэхүчээрхоёр удаа? Ачааллыг жигд өргөхөд хөдлөх хэсэг нь бас жигд хөдөлдөг. Тиймээс түүнд ашигласан бүх хүчний үр дүн тэг болно. Хэрэв блокийн масс ба түүний үрэлтийг үл тоомсорлож чадвал блок дээр гурван хүч хэрэглэнэ гэж үзэж болно: ачааллын жин P доошоо чиглэсэн ба хоёр ижил кабелийн хүчдэлийн хүч F дээш чиглэсэн. Эдгээр хүчний үр дүн тэг байх тул P \u003d 2F, ж.нь. ачааны жин нь кабелийн хүчдэлээс 2 дахин их байна. Гэхдээ кабелийн хүчдэл нь хөдлөх блокийн тусламжтайгаар ачааг өргөхөд хэрэглэсэн хүч юм. Тиймээс бид батлав гар утас нь ашиг авчрах болно хүч 2 удаа ". |
|
"Ихэнхдээ практикт хөдөлгөөнт блок бүхий тогтмол блокийг ашигладаг. (Зураг 181). Тогтмол нэгж нь зөвхөн тохь тухтай байх болно. Энэ нь хүч чадал өгөхгүй, харин хүчний чиглэлийг өөрчилдөг, жишээлбэл, газар дээр зогсоод ачааллыг өргөж өгдөг.
181-р зураг. Хөдөлгөөнтэй болон суурин блокуудын хослол - полиспаст. " |
"12. Зураг 24.7 дээр системийг харуулав блокууд. Хэдэн хөдөлгөөнт блок, хэд нь суурин байдаг вэ? Ийм үржлийн системээр өгөгдсөн хүч нь юу вэ, үрэлт ба массыг үл тоомсорлож чадах уу? "гэж
Зураг 24.7. 240-р хуудсанд хариу бичих: "12. Гурван мобайл нэгж ба нэг хөдөлгөөнгүй; 8 удаа. " |
Сурах бичиг дэх текст, тоонуудын танилцуулга, харьцуулалтыг нэгтгэн дүгнэх.
Сурах бичигт хүч чадал олж авсан нотолгоо нь А.Порышкина нь блок дугуй дээр хийгддэг бөгөөд үйлчлэх хүч нь хөшүүргийн хүч юм; ачааллыг өргөх үед тогтмол блок нь хүч чадал өгдөггүй бөгөөд хөдөлж буй блок нь хүчийг 2 дахин нэмэгдүүлдэг. Ачаалал нь тогтмол нэгж, хөдлөх хэсгүүдийг ачаатай холбодог кабелийн талаар дурьдаагүй болно.
Нөгөө талаар, Л.Э.Гэндэнштейний сурах бичигт хүч чадал нэмэгдсэнийг нотолгоо нь кабель дээр байрладаг бөгөөд ачаалал эсвэл хөдлөх хэсэг нь өлгөөтэй, хөдлөх хүч нь кабелийн хүчдэл юм; Ачаа өргөх үед тогтмол блок нь 2 дахин их ашиг өгөх боломжтой боловч блокны дугуй дээрх хөшүүргийн талаар дурьдаагүй болно.
Блок болон кабелийн хүчийг олж авсан тухай тайлбар бүхий уран зохиолыг хайж олох нь §84 онд академич Г.С. Ландсбергын найруулсан "Физикийн сурах бичиг" -ийг гаргаж ирэв. 168-175 хуудсан дээрх энгийн машинуудад "энгийн блок, давхар блок, хаалга, дамар блок, дифференциал блок" гэсэн тайлбарыг өгсөн болно. Үнэн хэрэгтээ, түүний загвар дээр "давхар блок нь радиусын уртын зөрүүгээс болж ачааг өргөх үед хүчийг нэмэгдүүлдэг.", "Гинжний өргөгч нь олсоор ачаа өргөхөд хүч нэмэгдэнэ. зарим хэсэг нь ачаа өлгөөтэй байдаг. ” Тиймээс ачааллыг өргөхөд хүчийг хэрхэн нэмэгдүүлж байгааг олж мэдэх боломжтой байсан тул блок, кабелийг тус тусад нь байрлуулсан боловч блок, кабель хоорондоо хэрхэн харьцаж, ачааны жинг бие биедээ хэрхэн шилжүүлж байгааг олж мэдэх боломжгүй байсан тул ачааллыг кабель дээр түдгэлзүүлж болно. , кабелийг блок дээр шидсэн эсвэл ачаалал нь блок дээр өлгөөтэй байх бөгөөд блок нь кабель дээр өлгөгдсөн байдаг. Кабелийн хурцадмал байдал нь тогтмол бөгөөд кабелийн бүх уртын дагуу ажилладаг тул ачааны жинг кабелийн дагуу шилжүүлэх нь кабель ба блок хоёрын холбоо барих цэг бүрт, түүнчлэн блок дээр түдгэлзсэн ачааллын жинг кабельд шилжүүлэх явдал юм. Нэгжийн кабелийн харилцан үйлчлэлийг нарийвчлан тодруулахын тулд бид хөдөлгөөний нэгжид хүчийг нэмэгдүүлэх туршилтуудыг хийж, сургуулийн физикийн кабинетийн тоног төхөөрөмжийг ашиглан: динамометр, лабораторийн блок, 1N (102 гр) ачаалалтай болно. Бид энэ төхөөрөмжийн хүч чадал олж авах гурван өөр хувилбартай тул гар утасны нэгжээс туршилтаа эхлүүлж байна. Эхний хувилбар нь "Зураг 180. Хөдөлгөөнт нэгж нь тэгш бус мөрөнтэй хөшүүрэг "- А.Порышкагийн сурах бичиг, хоёр дахь" Зураг 24.5 ... хоёр ижил кабелийн хүчдэлийн хүч F "- Л.Хенденштейн сурах бичиг, эцэст нь гурав дахь" Зураг 145. Полиспаст ". Байна. Нэг олсны хэд хэдэн хэсэгт гинжийн өргөгч хөдөлгөөнтэй тороор ачаа өргөх - Г. Ландсберг сурах бичигт дурджээ.
Туршлага №1. “Зураг 183”
1-р туршилтыг хийхдээ хөдөлгөөнт блок дахь хүч чадлыг "OAB-ийн зураг 180-ийн тэгш бус гараар хөшүүргээр" хүчээр олж авахын тулд "Зураг 183" 1-р байрны хөдөлгөөнт блок дээр OAV-ийн тэгш бус мөрөн дээр хөшүүргийг зур. “180-р зураг” дээр дараад ачааллыг 1-р байрлалаас 2-р байрлал руу татаж эхэлнэ. Яг тэр үед нэгж нь тэнхлэгийнхээ дагуу цагийн зүүний эсрэг, В цэг дээр эргэлдэж эхэлнэ. хагас тойргоос гадна доор байрлах кабель нь хөдлөх блокоор тойрон эргэлддэг. O цэг - хөшүүргийг бэхлэх цэг нь доошоо бууна. "Зураг 183" - 2-р байрыг үзнэ үү, тэгш бус мөрөнтэй OAB нь хөшүүрэгтэй тэнцүү мөрөнтэй адилхан өөрчлөгдөнө (ижил замууд нь O ба B цэгүүдийг дамжуулдаг).
1-р байрнаас 2-р байр руу бараагаа өргөх үед хөдлөх блок дээрх OAB хөшүүргийн байрлал дахь өөрчлөлтийн талаархи туршилтын №1-д авсан өгөгдлүүд дээр үндэслэн өргөх үед хөдлөх блокыг тэгш бус мөрөнтэй хөшүүрэг болгон дүрсэлсэн гэж дүгнэж болно. ачаалал, тэнхлэгээ тойруулан блокыг эргүүлэхдээ тэнцүү мөрөнтэй хөшүүрэгтэй таарч байгаа бөгөөд энэ нь ачааллыг өргөхөд хүч чадал өгдөггүй.
Бид динамикийг кабелийн үзүүрээр бэхлэх замаар 2-р туршилтыг эхлүүлж, жин нь 102 г жинтэй хөдлөх нэгжийг өлгөх бөгөөд энэ нь 1 Н.-ийн таталцалд тохирно. Кабелийн үзүүрүүдийн нэг нь бэхэлгээнд бэхлэгдэнэ. Бид кабелийн нөгөө үзүүрт хөдөлгөөнт нэгж дээр ачааллыг өргөх болно. Өргөхөөс өмнө динамик хэмжигчдийн уншилтыг 0.5 Н хэмжих үед, өргөх үед хийгддэг динамометрийн уншилт 0.6 Н болж өөрчлөгдсөн бөгөөд өргөх явцад хэвээр байсан тул өргөлтийн төгсгөлд уналт нь 0.5 Н-д буцав. тогтмол түдгэлзүүлэлт нь өргөлтийн үед өөрчлөгдөөгүй бөгөөд 0.5 N-тэй тэнцүү байсан тул туршилтын үр дүнг шинжлье.
- Өргөхөөс өмнө хөдлөх блок дээр 1 N (102 гр) ачаалал өгөх үед ачааны жинг бүхэлд нь дугуйнд тарааж, доороос нь блокоор хүрээлсэн кабель руу, дугуйны хагас тойрог бүхий дамжуулдаг.
- Кабелийн хоёр хэсэгт хуваах (блокийн өмнө ба дараа) эсвэл кабелийн хүчдэл 0.5 Н, ижил хүчийг 1 Н (102 гр) тарааж байгааг илтгэх динамик хэмжигчийг хоёуланг нь 0.5 Н-ээс бага байлгах хэрэгтэй. кабелийн бүх уртын дагуу (энэ нь эхэндээ, кабелийн төгсгөлд адилхан) - эдгээр мэдэгдэл хоёулаа үнэн юм.
№2 туршлагын дүн шинжилгээг хөдөлгөөнт блокоор 2 дахин хүч чадал олж авах сурах бичгийн хувилбартай харьцуулж үзье. Генденштайн Л.Э-ийн сурах бичигт “... блокод гурван хүч хэрэглэнэ: P-ийн жин доошоо чиглэсэн ба кабелийн хүчдэлийн хүчийг дээшээ чиглүүлсэн ижил хоёр хүчийг ашиглана (Зураг 24.5). Ачааны жингийн хэмжээг “Зураг. 14.5 "-ийг кабелийн урд ба дараа нь хоёр хэсэгт тараасан, учир нь кабелийн хүчдэл нь нэг юм. А.В.Порышкинийн “Хөдөлгөөнтэй ба суурийн блокуудын хослол - дамар блок” сурах бичгээс авсан “Зураг 181” гарын үсгийг шинжлэхэд хэвээр байна. Ачааллыг өргөх үед хүч, хүчийг олж авах талаархи тайлбарыг Физикийн сурах бичиг, Ed. Г.Лансберг, "Блок хоорондын олс хэсэг нь T хүчээр хөдлөх ачааллыг гүйцэтгэнэ. Бүх олс нь nT хүчээр үйлчилнэ. N нь блокны хоёр хэсгийг холбосон олсны салангид хэсгүүдийн тоо юм." Хэрэв Г.С.Ландсбергийн Физикийн сурах бичвэрээс гинжин хэлхээний "хоёр хэсгийг холбосон олсоор" 181-р зураг дээр хүч чадлын ололтыг ашиглавал "179-р зураг, мөн зураглал. 180 "бол алдаа.
Дөрвөн физикийн сурах бичигт дүн шинжилгээ хийсний дараа энгийн блок механизмаар хүч олж авах тухай тодорхойлолт нь бодит нөхцөл байдалтай таарахгүй байгаа тул энгийн блок механизмын үйл ажиллагааны талаархи шинэ тайлбарыг шаарддаг гэж бид дүгнэж болно.
Энгийн өргөх хэрэгсэл блок ба олс (олс эсвэл гинж) -ээс бүрдэнэ.
Энэхүү өргөх механизмын блокуудыг дараахь байдлаар хуваана.
энгийн бөгөөд төвөгтэй загвараар;
хөдлөх ба суурин дээр ачааллыг өргөх аргаар.
Блокийн дизайнтай танилцах нь эхэлнэ энгийн блок, энэ нь тэнхлэгээ тойрон эргэлддэг дугуй, кабелийн (олс, гинж) тойргийн эргэн тойронд ховилтой бөгөөд 1-р хэсгийг тэгш гар гэж тооцож болно, үүнд мөрний мөр нь дугуйны радиустай тэнцүү байна: ОА \u003d ОВ \u003d r. Ийм нэгж нь хүч чадал өгөхгүй боловч кабелийн (олс, гинжин) хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно.
Давхар блок өөр өөр радиус бүхий хоёр блокоос бүрдэх бөгөөд тэдгээрийг хооронд нь нягт бэхэлж, 2-р зургийн нийтлэг тэнхлэгт холбоно. R1 ба r2 блокуудын радиус нь ялгаатай бөгөөд ачаалал нь тэгш бус мөрөнтэй хөшүүрэгтэй адил өргөхөд хүч чадал нэмэгдэх нь том диаметртэй блок радиусын урттай харьцангуй жижиг диаметртэй F \u003d P · r1 / r2-ийн харьцаатай тэнцүү болно.
Гарц цилиндр (хүрд) ба түүнтэй холбогдсон бариулаас бүрдэх бөгөөд энэ нь том диаметртэй блокын үүрэг гүйцэтгэдэг.Цохилтын хүчийг олсоор бариулаар тодорхойлсон R тойргийн тойргийн радиусын олс оршдог цилиндрийн r радиусын харьцаагаар тодорхойлогдоно. Р.
Блок дахь ачааллыг өргөх аргад шилжье. Загварын тайлбараас харахад бүх блокууд эргэлддэг тэнхлэгтэй байдаг. Хэрэв блокны тэнхлэг тогтмол бөгөөд бараагаа өргөх үед босч, унахгүй бол ийм блок гэж нэрлэдэг суурин блокэнгийн блок, давхар блок, хаалга.
Үед гулсмал блок10-р зургийн ачаар тэнхлэг нь дээшээ, доошоо унаж байгаа бөгөөд энэ нь ачааллыг түдгэлзүүлсэн газарт кабелийн цохилтыг арилгахад зориулагдсан болно.
Төхөөрөмж, энгийн өргөх механизмын хоёрдахь хэсгийг - кабель, олс, гинжийг өргөх аргын талаар олж мэдье. Кабель нь ган утаснаас эрчилсэн, олс нь утас буюу хэлхээнээс эрчилсэн бөгөөд гинж нь хоорондоо холбогдсон холбоосуудаас бүрдэнэ.
Ачааг түдгэлзүүлэх, кабелийн тусламжтайгаар хүчийг нэмэгдүүлэх арга замууд.
Инжирд. 4, ачаалал нь кабелийн нэг төгсгөлд бэхлэгдсэн бөгөөд хэрэв та кабелийн нөгөө үзүүрт ачааг өргөж байгаа бол энэ ачааг өргөхөд ачааны жингээс арай их хүч шаардагдана, учир нь энгийн ашиг олох нэгж F \u003d P өгөхгүй.
5-р зураг дээр ажилчин өөрийгөө энгийн кабелийн хажуугаар нугалж байгаа кабелаар өргөх бөгөөд ажилчин суудаг суудал нь кабелийн эхний хэсгийн нэг төгсгөлд бэхлэгдсэн, харин жин нь жингээсээ 2 дахин бага хүчээр кабелийн хоёрдахь хэсэгт өөрийгөө өргөдөг. учир нь жинг кабелийн хоёр хэсэгт тарааж, эхнийх нь суудлаас блок, нөгөө хэсгийг нь блокоос ажилчдын гар дээр F \u003d P / 2.
6-р зураг дээр хоёр ажилчин ачааллыг хоёр кабелиар өргөж, ачааны жинг кабелийн хооронд жигд хуваарилдаг тул ажилчин бүр ачааллыг F \u003d P / 2-ийн жингийн хагасаар ачааллыг өргөх болно.
7-р зураг дээр ажилчид нэг кабелийн хоёр хэсэгт өлгөөтэй ачааг өргөж, ачааны жинг энэ кабелийн хэсгүүдийн хооронд (хоёр кабелийн хооронд) жигд хуваарилдаг бөгөөд ажилчин тус бүр нь ачааны жингийн тэн хагастай тэнцүү хүчээр ачааллыг өргөдөг.
8-р зураг дээр ажилчдын нэг нь ачаа өргөх кабелийн төгсгөлийг тогтмол бэхэлгээ дээр байрлуулсан бөгөөд ачааны жинг кабелийн хоёр хэсэгт хувааж, ажилчин ачааг өргөх үед кабелийн хоёр дахь төгсгөл хоёр дахин нэмэгдэж, ажилчин ачааг өргөх хүчийг харуулна. жин багатай F \u003d P / 2, ачаалал 2 дахин удаан байх болно.
9-р зураг дээр ачаалал нь нэг кабелийн 3 хэсэгт өлгөгдсөн бөгөөд түүний нэг төгсгөл нь бэхлэгдсэн бөгөөд ачааллыг өргөхөд хүч нэмэгдэх нь 3 байх болно, учир нь ачааны жинг F \u003d P / 3 кабелийн гурван хэсэгт тараана.
Цохилтыг арилгах, үрэлтийн хүчийг багасгахын тулд энгийн блокыг 10-р зураг, 11-р зурагны хүч чадал дээр ашиг өгдөггүй тул ачааг түдгэлзүүлэх байрлалд суурилуулсан бөгөөд ачааллыг өргөхөд шаардагдах хүч өөрчлөгдөөгүй. хөдлөх блок, учир нь энэ блокны тэнхлэг нь дээшээ өргөгдөж, ачаалалтай хамт унадаг.
Онолын хувьд ачааллыг нэг кабелийн хязгааргүй хэсгүүдэд түдгэлзүүлж болох боловч тэдгээр нь бараг зургаан хэсгээр хязгаарлагддаг бөгөөд ийм өргөх механизмыг нэрлэдэг дамар блок, энгийн блок бүхий тогтмол, хөдөлгөөнтэй эзэмшигчээс бүрдэх бөгөөд тэдгээр нь ээлжлэн кабелаар эргэлддэг, нэг үзүүр дээр тогтмол бэхэлгээнд бэхлэгддэг бөгөөд кабелийн хоёр дахь төгсгөлд ачааг өргөдөг. Хүч чадлын ашиг нь тогтмол ба хөдлөх хавчааруудын хоорондох кабелийн хэсгүүдийн тооноос хамаарна, дүрмээр бол энэ нь кабелийн 6 хэсэг бөгөөд хүч чадлын ашиг нь 6 дахин их байна.
Энэ нийтлэл нь ачааллыг өргөх үед блок ба кабелийн хоорондох бодит харилцан үйлчлэлийг авч үзэх болно. "Тогтмол блок нь хүч чадал өгдөггүй, хөдлөх блок нь 2 дахин их ашиг өгдөг" гэдгийг тодорхойлох практикт кабель ба блокыг өргөх механизм дахь харилцан үйлчлэлийг буруу тайлбарлаж, олон янзын блок дизайныг тусгаагүй бөгөөд энэ нь нэг талын буруу санаа бодлыг бий болгоход хүргэсэн. блок. Энгийн механизмыг судлах материалын эзлэхүүнтэй харьцуулахад нийтлэлийн хэмжээ 2 дахин өссөн боловч энэ нь зөвхөн оюутнуудад төдийгүй багш нарт ачаа өргөх энгийн механизмд болж буй үйл явцыг тодорхой бөгөөд ухаалгаар тайлбарлах боломжийг олгов.
Ашигласан материал:
- Порышкин, А.В. Физик, 7-р анги.: Сурах бичиг / A.V. Порышкин.- 3-р хэв., Нэмэлт.- М .: Дрофа, 2014, - 224 с., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг блок дээр ашиглах, хуудас 181–183.
- Гэнденштейн, Л.Э.Физик. 7-р анги. 2 цаг, 1-р хэсэг. Боловсролын байгууллагуудад зориулсан сурах бичиг / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kojevnikov; редактороор V.A. Orlova, I. I. Roisen, 2-р хэвлэл, Илч. - M.: Mnemozin, 2010.-254 p.: Өвч. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Энгийн механизм, хуудас 188-196.
- Физикийн анхан шатны сурах бичиг, академич Г. С. Ландсбергийн редакторласан. Боть 1. Механик. Дулаан. Молекулын физик, 10-р хэвлэл, Москва: Наука, 1985. § 84. Энгийн машинууд, хуудас 168–175.
- Громов, С.В. Физик: Сурах бичиг. 7 cl-ийн хувьд. ерөнхий боловсрол. байгууллагууд / S.V. Gromov, N.A. Rodod.- 3-р хэвлэл. - М.: Боловсрол, 2001.-158 с., Өвчтэй. ISBN-5–09–010349–6. § 22. Блок, хуудас 55 -57.
Түлхүүр үг: блок, давхар блок, суурин блок, хөдлөх блок, дамар блок..
Тэмдэглэгээ: 7-р ангийн физикийн сурах бичиг, энгийн блок механизмыг судлахдаа энэ механизмыг ашиглан ачааллыг өргөхөд хүч чадлын өөр өөр утгыг тайлбарлана. Жишээлбэл: А.В.Перишкинийн сурах бичигт хөшүүргийн хүчээр ажилладаг блок дугуйны тусламжтайгаар хүч нэмэгдэх болно. мөн Gendenshtein L. E. сурах бичигт кабелийн хүчдэлийн хүчээр ажилладаг ижил ашиг олж авдаг. Өөр өөр сурах бичиг, өөр өөр хичээл, өөр өөр хүчин зүйлүүд - ачааг өргөхдөө хүч чадал олж авах. Тиймээс энэ өгүүллийн зорилго нь объект, хүчийг хайх явдал бөгөөд энгийн блок механизмаар ачааг өргөхөд хүч чадал олж авдаг.