Хөдөлгөөнт блок. Блокууд. Механикийн алтан дүрэм Хөдөлгөөнгүй блок ямар ашигтай вэ

Хөдөлгөөнт блок нь хөдөлгөөнгүй блокоос ялгаатай нь түүний тэнхлэг нь тогтворгүй, ачааллыг дагаж босч унах боломжтой.

Зураг 1. Хөдөлгөөнт блок

Яаж, үгүй хөдөлж буй блок, хөдөлж буй блок нь кабельд зориулсан ховилтой ижил дугуйнаас бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч, кабелийн нэг төгсгөл энд бэхлэгдсэн, дугуй нь хөдлөх боломжтой. Дугуй нь ачаатай хамт хөдөлдөг.

Архимедийн тэмдэглэснээр хөдлөх блок нь үндсэндээ хөшүүрэг бөгөөд ижил зарчмаар ажилладаг бөгөөд мөрний ялгаанаас болж хүч чадлыг нэмэгдүүлдэг.

Зураг 2. Хөдөлгөөнт блок дахь хүч ба хүч

Хөдөлгөөнт блок нь олс дээр хэвтэж байгаа мэт ачаатай хамт хөдөлдөг. Энэ тохиолдолд цаг мөч бүрт тулгуур цэг нь нэг талдаа олстой блокны хүрэлцэх цэг дээр байх бөгөөд ачааны цохилт нь тэнхлэгт бэхлэгдсэн блокийн төв хэсэгт үйлчилнэ. , мөн таталтын хүчийг блокны нөгөө талд олстой шүргэлцэх цэгт хийнэ. Өөрөөр хэлбэл, биеийн жингийн мөр нь блокны радиус, бидний зүтгүүрийн мөр нь диаметр байх болно. Энэ тохиолдолд агшин зуурын дүрэм дараах байдалтай байна.

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

Тиймээс хөдлөх блок нь бат бөх чанарыг давхар нэмэгдүүлдэг.

Ихэвчлэн практикт суурин болон хөдлөх блокийн хослолыг ашигладаг (Зураг 3). Тогтмол блокыг зөвхөн тав тухтай байлгах үүднээс ашигладаг. Энэ нь хүчний чиглэлийг өөрчилдөг бөгөөд жишээлбэл, газар дээр зогсож байхдаа ачаа өргөх боломжийг олгодог бөгөөд хөдлөх блок нь хүчийг нэмэгдүүлнэ.

Зураг 3. Тогтмол болон хөдөлгөөнт блокуудын хослол

Бид хамгийн тохиромжтой блокуудыг, өөрөөр хэлбэл үрэлтийн хүчний үйлдлийг тооцоогүй блокуудыг шалгасан. Бодит блокуудын хувьд залруулгын хүчин зүйлийг нэвтрүүлэх шаардлагатай. Дараахь томъёог ашигладаг.

Тогтмол блок

$F = f 1/2 мг $

Эдгээр томъёонд: $F$ нь хэрэглэсэн гадаад хүч (ихэвчлэн хүний гарын хүч), $m$ нь ачааны масс, $g$ нь хүндийн хүчний коэффициент, $f$ нь блок дахь эсэргүүцлийн коэффициент юм. (гинжний хувьд ойролцоогоор 1.05, олсны хувьд 1,1).

Хөдөлгөөнт болон суурин блокуудын системийг ашиглан ачигч багажны хайрцгийг $S_1$ = 7 м өндөрт өргөхөд $F$ = 160 Н хүч үйлдэнэ. Хайрцагны масс хэд вэ, олс хэдэн метр вэ? ачааг өргөх үед зайлуулах шаардлагатай юу? Үүний үр дүнд ачигч ямар ажил хийх вэ? Ачааллыг хөдөлгөхөд хийсэн ажилтай харьцуул. Хөдөлгөөнт блокийн үрэлт ба массыг үл тоомсорлох.

$m, S_2, A_1, A_2$ - ?

Хөдөлгөөнт блок нь хүч чадлыг давхар нэмэгдүүлж, хөдөлгөөнийг хоёр дахин бууруулдаг. Хөдөлгөөнгүй блок нь хүчийг нэмэгдүүлэхгүй, харин чиглэлээ өөрчилдөг. Тиймээс хэрэглэсэн хүч нь ачааны жингийн хагастай тэнцүү байх болно: $F = 1/2P = 1/2mg$, эндээс хайрцагны массыг олно: $m=\frac(2F)(g)=\frac (2\cdot 160)(9 ,8)=32.65\ кг$

Ачааны хөдөлгөөн нь сонгосон олсны уртаас хагас дахин их байх болно.

Ачигчийн гүйцэтгэсэн ажил нь хэрэглэсэн хүч ба ачааны хөдөлгөөний үржвэртэй тэнцүү байна: $A_2=F\cdot S_2=160\cdot 14=2240\ J\ $.

Ачаалал дээр гүйцэтгэсэн ажил:

Хариулт: Хайрцагны жин 32.65 кг. Сонгосон олсны урт нь 14 м. Гүйцэтгэсэн ажил нь 2240 Ж бөгөөд ачааг өргөх аргаас хамаарахгүй, зөвхөн ачааны масс болон өргөлтийн өндрөөс хамаарна.

Асуудал 2

Олсыг 154 Н хүчээр татвал 20 Н жинтэй хөдөлж буй блок ашиглан ямар ачааг өргөж болох вэ?

Хөдөлгөөнт блокийн моментийн дүрмийг бичье: $F = f 1/2 (P+ Р_Б)$, энд $f$ нь олсыг засах коэффициент юм.

Дараа нь $P=2\frac(F)(f)-P_B=2\cdot \frac(154)(1,1)-20=260\ N$

Хариулт: Ачааны жин 260 Н.

Зураг 1. Хөдөлгөөнт блок

Тогтмол блоктой адил хөдөлж буй блок нь кабелийн ховилтой ижил дугуйнаас бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч, кабелийн нэг төгсгөл энд бэхлэгдсэн, дугуй нь хөдлөх боломжтой. Дугуй нь ачаатай хамт хөдөлдөг.

Зураг 2. Хөдөлгөөнт блок дахь хүч ба хүч

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

Тиймээс хөдлөх блок нь бат бөх чанарыг давхар нэмэгдүүлдэг.

Зураг 3. Тогтмол болон хөдөлгөөнт блокуудын хослол

Тогтмол блок

$F = f 1/2 мг $

$m, S_2, A_1, A_2$ - ?

Ачааны хөдөлгөөн нь сонгосон олсны уртаас хагас дахин их байх болно.

Ачаалал дээр гүйцэтгэсэн ажил:

Асуудал 2

Олсыг 154 Н хүчээр татвал 20 Н жинтэй хөдөлж буй блок ашиглан ямар ачааг өргөж болох вэ?

Хөдөлгөөнт блокийн моментийн дүрмийг бичье: $F = f 1/2 (P+ Р_Б)$, энд $f$ нь олсыг засах коэффициент юм.

Дараа нь $P=2\frac(F)(f)-P_B=2\cdot \frac(154)(1,1)-20=260\ N$

Хариулт: Ачааны жин 260 Н.

Улсын нэгдсэн шалгалтын кодлогчийн сэдвүүд: энгийн механизм, механизмын үр ашиг.

Механизм - энэ бол хүчийг хувиргах төхөөрөмж (үүнийг нэмэгдүүлэх эсвэл багасгах).
Энгийн механизмууд - хөшүүрэг ба налуу хавтгай.

Хөшүүргийн гар.

Хөшүүргийн гар нь тогтмол тэнхлэгийг тойрон эргэдэг хатуу бие юм. Зураг дээр. 1) эргэлтийн тэнхлэг бүхий хөшүүргийг харуулав. Хүч өгч, хөшүүргийн төгсгөлд (цэг ба ) хэрэглэнэ. Эдгээр хүчний мөр нь тэнцүү бөгөөд тус тусад нь байна.

Хөшүүргийн тэнцвэрийн нөхцөл нь моментуудын дүрмээр өгөгдсөн: , хаанаас

Цагаан будаа. 1. Хөшүүрэг

Энэ хамаарлаас харахад хөшүүрэг нь том гар нь жижиг гараас урт байх тусам хүч чадал эсвэл зайг (ашиглаж буй зорилгоос хамааран) хэд дахин нэмэгдүүлнэ.

Жишээлбэл, 700 Н ачааг 100 Н хүчээр өргөхийн тулд та 7: 1 гарны харьцаатай хөшүүргийг авч, ачааг богино гар дээр байрлуулах хэрэгтэй. Бид хүч чадлаа 7 дахин ихэсгэх боловч хол зайд ижил хэмжээгээр алдах болно: урт гарны төгсгөл нь богино гарны төгсгөлөөс (өөрөөр хэлбэл ачаалал) 7 дахин их нумыг дүрслэх болно.

Хүрз, хайч, бахө зэрэг хүч чадлыг нэмэгдүүлэх хөшүүргийн жишээ юм. Сэлүүрт сэлүүр нь зайд ашиг өгдөг хөшүүрэг юм. Мөн энгийн хөшүүргийн жинлүүр нь ижил зэвсэгтэй хөшүүрэг бөгөөд зай, хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй (эсвэл үйлчлүүлэгчдийг жинлэхэд ашиглаж болно).

Тогтмол блок.

Нэг чухал төрлийн хөшүүрэг юм блок - олс дамжуулдаг ховилтой торонд бэхлэгдсэн дугуй. Ихэнх асуудалд олс нь жингүй, сунадаггүй утас гэж тооцогддог.

Зураг дээр. Зураг 2-т хөдөлгөөнгүй блок, өөрөөр хэлбэл хөдөлгөөнгүй эргэлтийн тэнхлэгтэй блок (цэгээр дамжуулан зургийн хавтгайд перпендикуляр өнгөрөх) -ийг харуулав.

Утасны баруун төгсгөлд жинг цэг дээр холбодог. Биеийн жин нь тулгуур дээр дарах эсвэл суспензийг сунгах хүч гэдгийг санацгаая. Энэ тохиолдолд жинг утсанд бэхлэх цэг хүртэл ачаална.

Утасны зүүн төгсгөлд нэг цэг дээр хүч үйлчилнэ.

Хүчний гар нь блокийн радиустай тэнцүү байна. жин гар нь тэнцүү байна. Энэ нь суурин блок нь тэнцүү зэвсэгтэй хөшүүрэг бөгөөд тиймээс хүч чадлаараа ч, зайд ч ашиг олдоггүй гэсэн үг юм: нэгдүгээрт, бид тэгш эрхтэй, хоёрдугаарт, ачаа ба утсыг хөдөлгөж байх үед, хөдөлгөөнт хөдөлгөөнийг хийдэг. цэг нь ачааллын хөдөлгөөнтэй тэнцүү байна.

Яагаад бидэнд тогтмол блок хэрэгтэй байна вэ? Энэ нь хүчин чармайлтын чиглэлийг өөрчлөх боломжийг олгодог тул ашигтай байдаг. Ихэвчлэн суурин блокийг илүү төвөгтэй механизмын нэг хэсэг болгон ашигладаг.

Хөдөлгөөнт блок.

Зураг дээр. 3 харуулав хөдөлж буй блок, тэнхлэг нь ачаатай хамт хөдөлдөг. Бид утсыг нэг цэг дээр хэрэглэж, дээш чиглэсэн хүчээр татдаг. Блок нь эргэлдэж, нэгэн зэрэг дээшээ хөдөлж, утас дээр дүүжлэгдсэн ачааг өргөдөг.

IN Энэ мөчцаг хугацааны хувьд тогтмол цэг нь цэг бөгөөд түүний эргэн тойронд блок эргэлддэг (энэ нь цэг дээр "эргэх" болно). Тэд мөн блокийн эргэлтийн агшин зуурын тэнхлэг нь цэгээр дамждаг (энэ тэнхлэг нь зургийн хавтгайд перпендикуляр чиглэгддэг) гэж хэлдэг.

Ачааллын жинг ачааг утастай холбох цэг дээр хэрэглэнэ. Хүчний хөшүүрэг нь тэнцүү байна.

Гэхдээ бидний утсыг татах хүчний мөр нь хоёр дахин том болж хувирдаг: энэ нь тэнцүү байна. Үүний дагуу ачааллын тэнцвэрт байдлын нөхцөл нь тэгш байдал юм (бид үүнийг 3-р зурагт харж байна: вектор нь векторын хагас урттай).

Тиймээс хөдлөх блок нь хүч чадлыг давхар нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч бид ижил зайд хоёр удаа алддаг: ачааллыг нэг метрээр нэмэгдүүлэхийн тулд цэгийг хоёр метрээр хөдөлгөх шаардлагатай (өөрөөр хэлбэл хоёр метр утас татах).

Зураг дээрх блок. 3 нэг сул тал бий: утсыг дээш татах (цэгээс цааш) нь хамгийн их биш юм хамгийн сайн санаа. Утсыг доош татах нь илүү тохиромжтой гэдгийг хүлээн зөвшөөрч байна! Эндээс суурин блок биднийг аврахаар ирдэг.

Зураг дээр. 4-р зурагт өргөх механизмыг харуулсан бөгөөд энэ нь хөдөлж буй блок болон суурин хоёрын хослол юм. Хөдөлгөөнт блокоос ачааг түдгэлзүүлж, кабелийг суурин блок дээр нэмж хаядаг бөгөөд энэ нь ачааг дээш өргөхийн тулд кабелийг доош татах боломжтой болгодог. Кабель дээрх гадаад хүчийг дахин вектороор тэмдэглэв.

Үндсэндээ энэ төхөөрөмжЭнэ нь хөдөлгөөнт блокоос ялгаатай биш: түүний тусламжтайгаар бид хоёр дахин хүч чадлыг олж авдаг.

Налуу онгоц.

Бидний мэдэж байгаагаар хүнд торхыг босоо байдлаар өргөхөөс илүү налуу зам дагуу өнхрүүлэх нь илүү хялбар байдаг. Тиймээс гүүр нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэх механизм юм.

Механикийн хувьд ийм механизмыг налуу хавтгай гэж нэрлэдэг. Налуу онгоц - энэ нь тэнгэрийн хаяанд тодорхой өнцгөөр байрладаг гөлгөр тэгш гадаргуу юм. Энэ тохиолдолд тэд "өнцөгтэй налуу хавтгай" гэж товчхон хэлдэг.

Өнцөг бүхий гөлгөр налуу хавтгайн дагуу жигд өргөхийн тулд массыг ачаалах хүчийг олцгооё. Энэ хүч нь мэдээжийн хэрэг налуу хавтгайн дагуу чиглэгддэг (Зураг 5).

Зурагт үзүүлсэн шиг тэнхлэгээ сонгоцгооё. Ачаалал нь хурдатгалгүйгээр хөдөлдөг тул түүнд үйлчлэх хүч тэнцвэртэй байна.

Бид тэнхлэг дээр төлөвлөдөг:

Энэ нь ачааг налуу хавтгайд шилжүүлэхийн тулд яг ийм хүчийг ашиглах ёстой.

Ижил ачааг босоо чиглэлд жигд өргөхийн тулд -тэй тэнцүү хүч. Үүнээс харахад . Налуу хавтгай нь үнэндээ хүч чадлыг нэмэгдүүлдэг бөгөөд өнцөг бага байх тусам олз нэмэгддэг.

Өргөн хэрэглэгддэг налуу хавтгайн төрлүүд шаантаг ба шураг.

Механикийн алтан дүрэм.

Энгийн механизм нь хүч чадал эсвэл зайг нэмэгдүүлэх боломжтой боловч ажилд ашиг өгөх боломжгүй.

Жишээлбэл, 2: 1 хөшүүргийн харьцаатай хөшүүрэг нь хүч чадлын давхар өсөлтийг өгдөг. Жижиг мөрөн дээр жинг өргөхийн тулд том мөрөнд хүч хэрэглэх хэрэгтэй. Гэхдээ ачааллыг өндөрт гаргахын тулд том гарыг -аар буулгах шаардлагатай бөгөөд хийсэн ажил нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.

өөрөөр хэлбэл хөшүүргийг ашиглахгүйгээр ижил утгатай.

Налуу хавтгайн хувьд таталцлын хүчнээс бага ачаалалд хүч хэрэглэснээс хойш бид хүч чадлыг олж авдаг. Гэсэн хэдий ч ачааллыг анхны байрлалаас дээш өндөрт хүргэхийн тулд бид налуу хавтгайн дагуу явах хэрэгтэй. Үүний зэрэгцээ бид ажил хийдэг

өөрөөр хэлбэл ачааг босоо байдлаар өргөхтэй адил.

Эдгээр баримтууд нь механикийн алтан дүрэм гэж нэрлэгддэг зүйлийн илрэл юм.

Алтан дүрэммеханик. Энгийн механизмуудын аль нь ч гүйцэтгэлийн өсөлтийг өгдөггүй. Бид хүч чадлаараа ялж, зайнд хэдэн удаа хожигддог, мөн эсрэгээрээ.

Механикийн алтан дүрэм бол энерги хадгалагдах хуулийн энгийн хувилбараас өөр зүйл биш юм.

Механизмын үр ашиг.

Практик дээр бид ашигтай ажил хоёрыг ялгах ёстой Аашигтай, энэ нь механизмыг ашиглан хамгийн тохиромжтой нөхцөлд ямар ч алдагдалгүйгээр гүйцэтгэх ёстой ба бүтэн цагийн ажил Адүүрэн,
бодит нөхцөл байдалд ижил зорилгоор хийгддэг.

Нийт ажил нь нийлбэртэй тэнцүү байна:
- ашигтай ажил;
-механизмын янз бүрийн хэсгүүдийн үрэлтийн хүчний эсрэг хийсэн ажил;
-механизмын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хөдөлгөх ажил.

Тиймээс, хөшүүргээр ачаа өргөхдөө хөшүүргийн тэнхлэг дэх үрэлтийн хүчийг даван туулах, зарим жинтэй хөшүүргийг өөрөө хөдөлгөх ажлыг нэмж хийх хэрэгтэй.

Бүрэн ажил үргэлж илүү ашигтай байдаг. Ашигтай ажлын нийт ажлын харьцааг механизмын гүйцэтгэлийн коэффициент (үр ашиг) гэж нэрлэдэг.

=Аашигтай/ Адүүрэн

Үр ашгийг ихэвчлэн хувиар илэрхийлдэг. Бодит механизмын үр ашиг үргэлж 100% -иас бага байдаг.

Үрэлтийн үед өнцөг бүхий налуу хавтгайн үр ашгийг тооцоолъё. Налуу хавтгайн гадаргуу ба ачааны хоорондох үрэлтийн коэффициент нь тэнцүү байна.

Нэг цэгээс өндөрт хүрэх хүчний үйлчлэлээр налуу хавтгайн дагуу массын ачаа жигд өснө (Зураг 6). Хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд гулсах үрэлтийн хүч нь ачаалал дээр ажилладаг.

Хурдатгал байхгүй тул ачаалалд үйлчлэх хүч тэнцвэртэй байна.

Бид X тэнхлэг дээр төсөөлдөг:

. (1)

Бид Y тэнхлэг дээр төсөөлдөг:

. (2)

Түүнээс гадна,

, (3)

(2)-аас бидэнд:

Дараа нь (3):

Үүнийг (1)-д орлуулснаар бид дараахь зүйлийг авна.

Нийт ажил нь F хүч ба биеийн налуу хавтгайн гадаргуугийн дагуу явсан замын үржвэртэй тэнцүү байна.

Абүрэн =.

Ашигтай ажил нь дараахь байдалтай тэнцүү байх нь ойлгомжтой.

Аашигтай =.

Шаардлагатай үр ашгийн хувьд бид дараахь зүйлийг авна.

Ном зүйн тайлбар:Шумейко А.В., Веташенко О.Г. 7-р ангийн физикийн сурах бичигт судлагдсан энгийн "блок" механизмын орчин үеийн үзэл бодол // Залуу эрдэмтэн. 2016. №2. P. 106-113..07.2019).

7-р ангийн физикийн сурах бичигт энгийн блок механизмыг судлахдаа ялалтыг янз бүрээр тайлбарладаг -аас ачаа өргөх үед хүч Энэ механизмыг ашиглан, жишээ нь: in Перышкиний сурах бичиг А. B. ялалт -аар хүч чадалд хүрдэг хөшүүргийн хүч үйлчилдэг блокийн дугуйг ашиглан, ба Генденштейн сурах бичигт Л. E. ижил ялалт авсан байна кабелийн суналтын хүчинд хамаарах кабель ашиглан. Төрөл бүрийн сурах бичиг, янз бүрийн зүйлТэгээд янз бүрийн хүч - ялалт авах ачаа өргөх үед хүч . Тиймээс энэ нийтлэлийн зорилго нь объектуудыг хайх явдал юм хүч чадал, хамт түүгээр дамжуулан ялалтыг авах болно ачаа өргөх үед хүч энгийн механизмблок.

Түлхүүр үгс:

Эхлээд 7-р ангийн физикийн сурах бичгүүдэд энгийн блок механизмаар ачаа өргөхөд хүч чадал хэрхэн олддогийг харцгаая, энэ зорилгоор бид ижил ойлголт бүхий сурах бичгийн текстээс ишлэлүүдийг хүснэгтэд байрлуулна тодорхой болгохын тулд.

Перышкин А.В. 7-р анги.

§ 61. Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг блокт хэрэглэх, 180–183-р тал.

Гэндэнштейн Л.Е. Физик. 7-р анги.

§ 24. Энгийн механизмууд, 188–196-р тал.

"БлокЭнэ нь эзэмшигчид суурилуулсан ховилтой дугуй юм. Олс, кабель эсвэл гинжийг блокны сувгаар дамжуулдаг.

"Тогтмол блоктэнхлэг нь тогтмол, ачаа өргөх үед өсдөггүй, унадаггүй ийм блокыг тэд гэж нэрлэдэг (Зураг 177).

Хөдөлгөөнгүй блокыг тэнцүү зэвсэгт хөшүүрэг гэж үзэж болох бөгөөд үүнд хүчний гар нь дугуйны радиустай тэнцүү байна (Зураг 178): OA=OB=r.

Ийм блок нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй

(F1 = F2), гэхдээ хүчний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно."

“Хөдөлгөөнгүй блок танд хүч чадлыг өгдөг үү? ...зураг 24.1а-д загасчны кабелийн чөлөөт үзүүрт үзүүлсэн хүчээр кабелийг чангална. Кабелийн суналтын хүч нь кабелийн дагуу тогтмол хэвээр байх тул кабелийн хажуугаас ачаалал хүртэл (загас ) ижил хэмжээний хүч үйлчилдэг. Тиймээс суурин блок нь хүч чадлын өсөлтийг өгдөггүй.

6.Тогтмол блок ашиглан хэрхэн хүч чадал олж авах вэ? Хэрэв хүн өргөх юм бол өөрөө, 24.6-р зурагт үзүүлснээр хүний жинг кабелийн хоёр хэсэгт (блокны эсрэг талд) тэнцүү хуваарилна. Тиймээс хүн өөрийнхөө жингийн хагастай тэнцэх хэмжээний хүчийг үзүүлж өөрийгөө өргөдөг."

“Хөдөлгөөнт блок гэдэг нь тэнхлэг нь ачаалалтай хамт өсөж, унадаг блок юм (Зураг 179).

180-р зурагт түүнд тохирох хөшүүргийг харуулав: O нь хөшүүргийн тулгуур,

AO - хүчний гар P ба OB - хүчний гар F.

ОБ гар нь OA гараас 2 дахин том тул

тэгвэл F хүч нь P хүчнээс 2 дахин бага: F=P/2.

Тиймээс, хөдлөх блок нь ашиг өгдөг2 удаа хүчээр".

"5. Хөдөлгөөнт блок яагаад ялалтыг өгдөгхүчин төгөлдөр байнахоёр удаа?

Ачаа жигд өргөхөд хөдөлж буй блок ч жигд хөдөлдөг. Энэ нь түүнд үйлчлэх бүх хүчний үр дүн тэг байна гэсэн үг юм. Хэрэв блокийн масс ба түүний үрэлтийг үл тоомсорлож чадвал блок дээр гурван хүч үйлчилнэ гэж үзэж болно: ачааны жин P, доош чиглэсэн, F кабелийн хоёр ижил хүчдэл, дээш чиглэсэн. . Эдгээр хүчний үр дүн нь тэг байх тул P = 2F, өөрөөр хэлбэл ачааны жин нь кабелийн суналтын хүчнээс 2 дахин их байна.Гэхдээ кабелийн хурцадмал байдал нь хөдлөх блокийн тусламжтайгаар ачааг өргөхөд үзүүлэх хүч юм. Тиймээс бид нотолсон гэж хөдлөх блок нь ашиг өгдөг 2 удаа хүчээр".

"Ихэвчлэн практикт тэд суурин болон хөдлөх блокийн хослолыг ашигладаг (Зураг 181).

Тогтмол блокыг зөвхөн тав тухтай байлгах үүднээс ашигладаг. Энэ нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй, харин хүчний чиглэлийг өөрчилдөг, жишээлбэл, газар дээр зогсож байхдаа ачаа өргөх боломжийг олгодог.

181-р зураг. Хөдөлгөөнт болон суурин блокуудын хослол - гинж өргөгч."

“12.Зураг 24.7-д системийг харуулав

блокууд. Энэ нь хэдэн хөдлөх блоктой, хэд нь тогтмол блоктой вэ?

Ийм блокуудын систем нь үрэлтийн үед ямар хүч чадал өгдөг вэ

блокуудын массыг үл тоомсорлож болох уу? .

Зураг.24.7. 240-р хуудасны хариулт: “Гурван хөдлөх блок, нэг тогтмол; 8 удаа."

Сурах бичигт байгаа бичвэр, зургийн тойм, харьцуулалтыг тоймлон хүргэе.

A. V. Peryshkin-ийн сурах бичигт хүч чадлыг олж авах нотолгоо нь блокны дугуй дээр хийгддэг бөгөөд ажиллах хүч нь хөшүүргийн хүч юм; Ачаа өргөх үед хөдөлгөөнгүй блок нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй, харин хөдлөх блок нь хүчийг 2 дахин нэмэгдүүлнэ. Тогтмол блок дээр ачаалал өлгөгдсөн кабель, ачаалалтай хөдлөх блокийн тухай огт дурдаагүй.

Нөгөөтэйгүүр, Гэндэнштейн Л.Э.-ийн сурах бичигт ачааллын ачаалал эсвэл хөдлөх блок өлгөгдсөн кабель дээр хүчин чадлын нэмэгдлийн нотолгоо хийгдсэн бөгөөд ажиллах хүч нь кабелийн суналтын хүч юм; Ачаа өргөх үед хөдөлгөөнгүй блок нь хүчийг 2 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой боловч блокны дугуй дээрх хөшүүргийн текстэнд дурдаагүй болно.

Блок ба кабелийн тусламжтайгаар хүч чадлын өсөлтийг тодорхойлсон уран зохиолыг хайж олоход Академич Г.С.Ландсбергийн §84-т найруулсан "Физикийн анхан шатны сурах бичиг" гарч ирэв. 168–175-р хуудсан дээрх энгийн машинууд: "энгийн блок, давхар блок, хаалга, дамар, дифференциал блок" гэж тайлбарласан. Үнэн хэрэгтээ дизайны хувьд "давхар блок нь ачааг өргөхөд блокуудын радиусын уртын зөрүүгээс шалтгаалан ачааг өргөхөд хүч чадлыг нэмэгдүүлдэг" бөгөөд "дамар блок нь" ачааг өргөхөд тусалдаг. Хэд хэдэн хэсэгт ачаа өлгөгдсөн олсноос болж ачаа өргөх үед хүч нэмэгдэх." Ийнхүү ачаа өргөх үед блок, кабель (олс) яагаад бат бэх нэмэгддэгийг олж мэдэх боломжтой байсан ч блок, кабель нь хоорондоо хэрхэн харилцан үйлчилж, жинг шилжүүлэхийг олж мэдэх боломжгүй байв. бие биедээ ачаалал, учир нь ачааг кабель дээр түдгэлзүүлж, кабелийг блок дээр хаях эсвэл ачаалал нь блок дээр өлгөх, блок нь кабель дээр дүүжлэх боломжтой. Кабелийн хурцадмал хүч нь тогтмол бөгөөд кабелийн бүх уртын дагуу ажилладаг тул кабелийн ачааллын жинг блок руу шилжүүлэх нь кабель ба блок хоорондын холбоо барих цэг бүрт байх болно. , түүнчлэн блок дээр дүүжлэгдсэн ачааны жинг кабельд шилжүүлэх. Кабельтай блокийн харилцан үйлчлэлийг тодруулахын тулд бид сургуулийн физикийн ангийн тоног төхөөрөмж: динамометр, лабораторийн блок, 1N-ийн жингийн багцыг ашиглан ачаа өргөх үед хөдөлж буй блокийн хүчийг олж авах туршилтыг явуулна. (102 гр). Хөдөлгөөнтэй блокоор туршилтаа эхэлцгээе, учир нь бид энэ блокоор хүч чадлыг нэмэгдүүлэх гурван өөр хувилбартай. Эхний хувилбар нь “Зураг 180. Хөдөлгөөнт блок нь тэгш бус гартай хөшүүрэг" - A. V. Peryshkin-ийн сурах бичиг, хоёр дахь "Зураг 24.5 ... F кабелийн хоёр тэнцүү хүч" - L. E. Gendenstein-ийн сурах бичгийн дагуу, эцэст нь "Зураг 145 Татах блок". Г.С.Ландсбергийн сурах бичгийн дагуу нэг олсны хэд хэдэн хэсэгт дамарны хөдлөх хавчаараар ачаа өргөх.

Туршлага №1. "Зураг 183"

А.В.Перышкины сурах бичгийн дагуу "Тэгш бус мөртэй хөшүүрэгтэй OAB Зураг 180" хөдөлгөөнт блок дээр хүч чадлыг олж авахын тулд №1 туршилтыг хийхдээ "Зураг 183" байрлалд зур "Зураг 180"-ын адил тэгш бус мөртэй OAB хөшүүрэг ба ачааг 1-р байрлалаас 2-р байрлалд өргөж эхлээрэй. Яг тэр агшинд блок цагийн зүүний эсрэг тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж эхэлнэ. , өргөлтийн цаана байгаа хөшүүргийн төгсгөл нь кабель нь хөдөлж буй блокыг доороос нь тойрон гарах хагас тойргийн гадна гарч ирдэг. O цэг - хөдөлгөөнгүй байх ёстой хөшүүргийн тулгуур нь доошоо бууж, "Зураг 183" -ыг үзнэ үү - 2-р байрлал, өөрөөр хэлбэл тэгш бус мөртэй хөшүүрэг OAB нь ижил мөртэй хөшүүрэг шиг өөрчлөгддөг (O ба B цэгүүд ижил замаар дамждаг. замууд).

1-р байрлалаас 2-р байрлалд ачаа өргөх үед хөдөлж буй блок дээрх OAB хөшүүргийн байрлал өөрчлөгдөх тухай туршилт No1-д олж авсан өгөгдөлд үндэслэн бид хөдөлж буй блокыг тэгш бус гартай хөшүүргээр дүрсэлсэн гэж дүгнэж болно. "Зураг 180" -д ачаа өргөх үед блокыг тэнхлэгээ тойруулан эргүүлэх нь ачаа өргөх үед хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй тэнцүү гартай хөшүүрэгтэй тохирч байна.

Бид 2-р туршилтыг кабелийн төгсгөлд динамометр бэхлэх замаар эхлүүлж, 1 Н таталцлын хүчтэй тохирч байгаа 102 г жинтэй хөдөлгөөнт блокыг өлгөх болно. кабелийг дүүжлүүр дээр байрлуулж, кабелийн нөгөө үзүүрийг ашиглан бид хөдөлж буй блок дээрх ачааллыг өргөх болно. Өгсөхөөс өмнө хоёр динамометрийн уншилт нь өгсөлтийн эхэнд тус бүр нь 0.5 Н байсан, өгсөх үед гарсан динамометрийн заалтууд 0.6 Н болж өөрчлөгдсөн бөгөөд өгсөлтийн төгсгөлд хэвээр үлдсэн; уншилт нь 0.5 Н болж буцав. Тогтмол суспензийн хувьд тогтоогдсон динамометрийн заалт өсөлтийн явцад өөрчлөгдөөгүй бөгөөд 0.5 Н-тэй тэнцүү хэвээр байна. Туршилтын үр дүнд дүн шинжилгээ хийцгээе:

Өргөхөөс өмнө 1 Н (102 гр) ачааг хөдлөх блок дээр өлгөх үед ачааны жинг бүхэл бүтэн дугуйнд хуваарилж, доод талаас блокийг тойрон эргэлддэг кабельд шилжүүлж, бүхэл бүтэн хагас тойргийг ашиглана. дугуй.
Өргөхөөс өмнө хоёр динамометрийн уншилт нь 0.5 Н бөгөөд энэ нь 1 Н (102 гр) ачааны жинг кабелийн хоёр хэсэгт (блокны өмнө ба дараа) хуваарилах эсвэл кабелийн суналтын хүчийг харуулж байна. нь 0.5 Н бөгөөд кабелийн бүх уртын дагуу ижил байна (кабелийн эхэнд ижил, төгсгөлд ижил) - эдгээр мэдэгдэл хоёулаа үнэн.

Хөдөлгөөнт блок ашиглан хүч чадлыг 2 дахин нэмэгдүүлэх тухай сурах бичгийн хувилбаруудтай туршилт №2-ын шинжилгээг харьцуулж үзье. Гэндэнштейн Л.Е.-ийн сурах бичигт өгүүлсэн хэллэгээр эхэлцгээе: "... блок дээр гурван хүч үйлчилдэг: ачааны P, доош чиглэсэн жин ба кабелийн хоёр ижил чангалах хүч, дээш чиглэсэн (Зураг 24.5). .” Ачааны жинг “Зураг. Кабелийн суналтын хүч нэг тул 14.5"-ыг блокоос өмнө болон дараа нь кабелийн хоёр хэсэгт хуваарилсан. А.В.Перышкины "Хөдөлгөөнт болон суурин блокуудын хослол - дамар блок" сурах бичгийн "181-р зураг"-ын гарын үсгийг шинжлэхэд л үлддэг. Төхөөрөмжийн тодорхойлолт, дамараар ачаа өргөх үед хүч нэмэгдэхийг Физикийн анхан шатны сурах бичигт өгсөн болно. Лансберг Г.С.: "Блокуудын хоорондох олсны хэсэг бүр хөдөлж буй ачаанд T хүчээр, бүх олсны хэсгүүд nT хүчээр үйлчилнэ, энд n нь хоёуланг нь холбосон олсны салангид хэсгүүдийн тоо юм. блокийн хэсгүүд." Хэрэв бид "181-р зураг"-т Г.С.Ландсбергийн Физикийн анхан шатны сурах бичгээс авсан дамарны "хоёр хэсгийг холбосон олс"-ын ашиг тусыг хэрэглэвэл хөдөлж буй блокоор хүчин төгөлдөр болох ашгийн тайлбарыг зааж өгсөн болно. "Зураг 179"-д, үүний дагуу 180-р зурагт алдаа гарах болно.

Физикийн дөрвөн сурах бичгийг судалж үзээд энгийн блок механизм хэрхэн хүчээ авч байгаа тухай одоо байгаа тайлбар нь бодит байдалтай нийцэхгүй байгаа тул энгийн блок механизмын үйл ажиллагааны шинэ тайлбарыг шаарддаг гэж бид дүгнэж болно.

Энгийн өргөх механизмблок ба кабель (олс эсвэл гинж) -ээс бүрдэнэ.

Энэхүү өргөх механизмын блокуудыг дараахь байдлаар хуваана.

загвараар энгийн, төвөгтэй болгох;

ачааг хөдлөх ба хөдөлгөөнгүй болгон өргөх аргын дагуу.

Блокны дизайнтай танилцаж эхэлцгээе энгийн блок, энэ нь тэнхлэгээ тойрон эргэлддэг дугуй бөгөөд кабель (олс, гинж)-ийн тойрог нь ховилтой 1-р зураг бөгөөд үүнийг хүчний гарууд нь радиустай тэнцүү байх тэгш зэвсэгт хөшүүрэг гэж үзэж болно. дугуй: OA = OB = r. Ийм блок нь хүч чадлыг нэмэгдүүлэхгүй боловч кабелийн хөдөлгөөний чиглэлийг (олс, гинж) өөрчлөх боломжийг олгодог.

Давхар блокөөр өөр радиустай хоёр блокоос бүрдэх бөгөөд хоорондоо хатуу бэхлэгдсэн, суурилуулсан нийтлэг тэнхлэгЗураг 2. r1 ба r2 блокуудын радиус нь өөр бөгөөд ачаа өргөх үед тэдгээр нь тэгш бус мөр бүхий хөшүүрэг шиг ажилладаг бөгөөд хүч нэмэгдэх нь том диаметртэй блокийн радиусуудын уртын харьцаатай тэнцүү байх болно. жижиг диаметртэй блок F = Р·r1/r2.

Хаалга цилиндр (бөмбөр) ба түүнд бэхлэгдсэн бариулаас бүрдэх ба блокны үүрэг гүйцэтгэдэг том диаметр, Хүзүүвчний өгсөн хүчний нэмэгдлийг бариулаар дүрсэлсэн R тойргийн радиусыг олс ороосон r цилиндрийн радиустай F = Р·r/R харьцаагаар тодорхойлно.

Блокоор ачаа өргөх арга руу шилжье. Загварын тодорхойлолтоос харахад бүх блокууд нь эргэн тойронд нь эргэлддэг тэнхлэгтэй байдаг. Хэрэв блокны тэнхлэг нь тогтмол бөгөөд ачаа өргөх үед өсөх эсвэл унахгүй бол ийм блок гэж нэрлэдэг. тогтмол блокнэг блок, давхар блок, хаалга.

У хөдөлж буй блоктэнхлэг нь ачаатай хамт дээшлэх ба унах (Зураг 10) бөгөөд энэ нь голчлон ачааллыг түдгэлзүүлсэн газарт кабелийн гулзайлтыг арилгахад зориулагдсан.

Ачаа өргөх төхөөрөмж, аргатай танилцъя энгийн өргөх механизмын хоёр дахь хэсэг нь кабель, олс эсвэл гинж юм. Кабель нь ган утсаар хийгдсэн, олс нь утас эсвэл судалтай, гинж нь хоорондоо холбогдсон холбоосуудаас бүрдэнэ.

Кабель ашиглан ачаа өргөхдөө ачаа дүүжлэх, хүч чадлыг нэмэгдүүлэх аргууд:

Зураг дээр. 4, ачаа нь кабелийн нэг төгсгөлд бэхлэгдсэн бөгөөд хэрэв та ачааг кабелийн нөгөө үзүүрээр өргөх юм бол энэ ачааг өргөхийн тулд ачааны жингээс арай илүү хүч хэрэгтэй болно, учир нь энгийн блок байдаг. хүч чадлын өсөлт нь F = P өгдөггүй.

5-р зурагт ажилчин дээрээс энгийн блокыг тойрох кабелиар ачааг өргөдөг кабелийн эхний хэсгийн нэг төгсгөлд ажилчин суудаг суудал, кабелийн хоёр дахь хэсэгт; ажилчин өөрийн жингээс 2 дахин бага хүчээр өөрийгөө өргөдөг, учир нь ажилчдын жинг кабелийн хоёр хэсэгт хуваарилсан бөгөөд эхнийх нь суудлаас блок хүртэл, хоёр дахь нь блокоос ажилчдын гар хүртэл F = P/2.

6-р зурагт ачааг 2 ажилчин 2 кабель ашиглан өргөх ба ачааны жинг кабелийн хооронд тэнцүү хуваарилах тул ажилчин бүр ачааны жингийн хагасын F = P/ хүчээр ачааг өргөх болно. 2.

Зураг 7-д ажилчид нэг кабелийн хоёр хэсэгт өлгөгдсөн ачааг өргөж байгаа бөгөөд ачааны жин нь энэ кабелийн хэсгүүдийн хооронд (хоёр кабелийн хоорондох адил) тэнцүү хуваарилагдах бөгөөд ажилчин бүр ачааг хүчээр өргөх болно. ачааны жингийн хагастай тэнцүү F = P/2.

8-р зурагт ажилчдын нэг нь ачааг өргөж байсан кабелийн үзүүрийг суурин дүүжлүүр дээр бэхэлсэн бөгөөд ачааны жинг кабелийн хоёр хэсэгт хуваарилж, ажилчин өргөх үед Кабелийн хоёр дахь төгсгөлд ачааг өргөхөд ажилчны ачааг өргөх хүч нь ачааны жингээс 2 дахин бага F = P/2 бөгөөд ачааг өргөх нь 2 дахин удаан байх болно.

9-р зурагт ачаалал нь нэг кабелийн 3 хэсэгт өлгөгдсөн бөгөөд тэдгээрийн нэг үзүүр нь бэхлэгдсэн бөгөөд ачаа өргөх үеийн хүч нь 3-тай тэнцүү байх болно, учир нь ачааны жин нь гурван хэсэгт хуваарилагдах болно. кабель F = P/3.

Гулзайлтыг арилгах, үрэлтийн хүчийг багасгахын тулд ачааг түдгэлзүүлсэн газарт энгийн блок суурилуулсан бөгөөд ачааг өргөхөд шаардагдах хүч өөрчлөгдөөгүй, учир нь энгийн блок нь бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэггүй (Зураг 10). ба 11-р зураг), блок өөрөө дуудагдах болно хөдөлж буй блок, учир нь энэ блокийн тэнхлэг нь ачааллын дагуу өсөж, унадаг.

Онолын хувьд ачааллыг нэг кабелийн хязгааргүй тооны хэсгүүдэд түдгэлзүүлж болох боловч практик дээр тэдгээр нь зургаан хэсэгт хязгаарлагддаг бөгөөд ийм өргөх механизм гэж нэрлэгддэг. гинжин өргөгчбүхий суурин болон хөдлөх хавчааруудаас бүрдэх энгийн блокууд, кабелийн эргэн тойронд ээлжлэн ороож, нэг төгсгөл нь тогтмол хавчаарт бэхлэгдсэн бөгөөд кабелийн нөгөө үзүүрийг ашиглан ачааг өргөдөг. Хүч чадлын өсөлт нь тогтмол ба хөдлөх торны хоорондох кабелийн хэсгүүдийн тооноос хамаардаг бөгөөд энэ нь кабелийн 6 хэсэг бөгөөд бат бэхийн өсөлт нь 6 дахин их байдаг.

Уг нийтлэлд ачаа өргөх үед блок болон кабелийн хоорондох бодит харилцан үйлчлэлийг судалсан болно. "Хөдөлгөөнт блок нь хүч чадлыг нэмэгдүүлдэггүй, харин хөдлөх блок нь хүчийг 2 дахин нэмэгдүүлдэг" гэж тодорхойлсон одоо байгаа практик нь өргөх механизм дахь кабель ба блокийн харилцан үйлчлэлийг буруу тайлбарлаж, үүнийг тусгаагүй болно. блокуудын дизайны олон янз байдал нь блокийн талаархи нэг талын алдаатай санааг бий болгоход хүргэсэн. Энгийн блокийн механизмыг судлахад одоо байгаа материалын эзлэхүүнтэй харьцуулахад нийтлэлийн хэмжээ 2 дахин нэмэгдсэн боловч энэ нь энгийн өргөх механизмд тохиолддог үйл явцыг оюутнуудад төдийгүй оюутнуудад ойлгомжтой, ойлгомжтой тайлбарлах боломжийг олгосон. багш нарт.

Уран зохиол:

Пирышкин, А.В. Физик, 7-р анги: сурах бичиг / A.V. Pyryshkin, нэмэлт - M.: Bustard, 2014. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Хөшүүргийн тэнцвэрийн дүрмийг блокт хэрэглэх, 181-183-р тал.
Генденштейн, Л.Е. Физик. 7-р анги. 2 цагт 1-р хэсэг. Боловсролын байгууллагуудад зориулсан сурах бичиг / Л.Е.Гэндэнштэн, А.Б.Кайдалов, В.Б.Кожевников; засварласан V. A. Orlova, I. I. Roizen - 2-р хэвлэл, шинэчилсэн. - М.: Мнемосине, 2010.-254 х.: өвчтэй. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Энгийн механизмууд, 188–196-р тал.
Академич Г.С.Ландсбергийн найруулсан Физикийн анхан шатны сурах бичиг 1-р боть. Механик. Дулаан. Молекулын физик - 10-р хэвлэл - М.: Наука, 1985. § 84. Энгийн машинууд, 168-175 хуудас.
Громов, S.V. Физик: Сурах бичиг. 7-р ангийн хувьд. Ерөнхий боловсрол байгууллагууд / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3-р хэвлэл. - М.: Боловсрол, 2001.-158 х.,: өвчтэй. ISBN-5–09–010349–6. §22. Блок, pp.55 -57.

Түлхүүр үг: блок, давхар блок, суурин блок, хөдлөх блок, дамар блок..

Тэмдэглэл: 7-р ангийн физикийн сурах бичгүүдэд энгийн блок механизмыг судлахдаа энэ механизмыг ашиглан ачаа өргөх үед хүч нэмэгдэхийг янз бүрээр тайлбарладаг, жишээлбэл: А.В.Перышкины сурах бичигт хүч нэмэгдэхийг дугуй ашиглан олж авдаг. хөшүүргийн хүч үйлчилдэг блок, мөн Gendenstein L.E-ийн сурах бичигт кабелийн суналтын хүчээр ажилладаг кабелийн тусламжтайгаар ижил ашиг олж авдаг. Өөр өөр сурах бичиг, өөр өөр объект, өөр өөр хүч - ачааг өргөхөд хүч чадлыг олж авах. Тиймээс энэ нийтлэлийн зорилго нь энгийн блок механизмаар ачааг өргөхөд хүч чадлыг олж авах объект, хүчийг хайх явдал юм.