Блокууд хэрхэн ажилладаг вэ? Энгийн механизмууд. Хөдөлж буй болон суурин блокууд Хөдөлж буй болон суурин блокуудын шинж чанарууд

Блокууд нь ачааг өргөхөд ашиглагддаг. Блок нь торонд суурилуулсан, хайрцагтай дугуй юм. Сувгийн суваг дамжуулан олс, кабель эсвэл гинжээр дамждаг. Хөдөлгөөнгүй  тэдгээр нь тэнхлэг нь тогтдог ийм бараа бүтээгдэхүүнийг нэрлэдэг бөгөөд бараагаа өргөхөд энэ нь өсөхгүй, унахгүй (Зураг 1, а, б).

Тогтмол блокыг тэнцүү гар гэж үзэж болно, үүнд мөрний мөрүүд дугуйны радиустай тэнцүү байна. Иймээс моментуудын дүрмээс харахад хөдөлгөөнгүй блок хүч өгөхгүй. Энэ нь хүчний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно.

Зураг 2, a, b зургийг харуулав хөдлөх блок  (блокны тэнхлэг нь дээш өргөгдөж, ачаалалтай хамт унадаг). Ийм блок нь агшин зуурын тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг. Үүнд зориулсан моментуудын дүрм нь хэлбэртэй болно

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. Тэрээр, хүчний чиглэлийг өөрчилснөөр, жишээлбэл, газар дээрээ зогсож байгаа ачааг өргөж өгдөг.

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.

Одоогийн байдлаар блок болон кабелийн массыг, түүнчлэн блок дахь үрэлтийг үл тоомсорлож болно гэж бид үзэж байна. Энэ тохиолдолд кабелийн хүчдэлийн хүчийг түүний бүх хэсэгт адилхан гэж үзэж болно. Нэмж хэлэхэд, бид кабелийг авч үзэх боломжгүй, түүний массыг үл тоомсорлох болно.

Суурин блок

Тогтмол блокыг хүчний чиглэлийг өөрчлөхөд ашигладаг. Инжирд. 24.1-р заалт нь хүчийг чиглүүлэх чиглэлийг өөрчлөхийн тулд тогтмол блокыг хэрхэн ашиглахыг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч түүний тусламжтайгаар хүчийг хүссэн чиглэлд өөрчилж болно.

Тогтмол блокыг ашиглан диаграм зурж, үүний тусламжтайгаар хүчийг 90 градусаар эргүүлж болно.

Тогтмол блок нь хүч чадал өгдөг үү? Зураг дээр үзүүлсэн жишгийг ашиглан үүнийг авч үзье. 24.1 a. Кабелийг загасчны хүчээр кабелийн төгсгөл хүртэл татаж авдаг. Кабелийн дагуух хүчдэлийн хүч нь тогтмол хэвээр байгаа тул кабелийн талаас ачаалал (загас) нь ижил модулийн хүчээр нөлөөлдөг. Тиймээс, тогтмол блок нь хүч чадлын ашиг өгдөггүй.

Тогтмол нэгжийг ашиглахад кабелийн төгсгөл унах тусам загасчин хүч хэрэглэнэ. Энэ нь тогтсон блокыг ашигласнаар бид зам дээр хожих эсвэл алдахгүй гэсэн үг юм.

Хөдлөх блок

Туршлагад оруулна уу

Хөнгөн хөдөлгөөнтэй блокны тусламжтайгаар ачааг өргөхөд хэрэв үрэлт багатай бол ачааллыг өргөхийн тулд тухайн жингээс ойролцоогоор 2 дахин бага хүчийг хэрэглэнэ гэдгийг анхаарна уу (Зураг 24.3). Тиймээс хөдлөх хэсэг нь хүч чадлыг 2 дахин нэмэгдүүлдэг.

Зураг. 24.3. Хөдөлгөөнт нэгжийг ашиглахдаа бид 2 удаа хүч чадлаараа хождог, гэхдээ замдаа ижил тооны удаа алддаг

Гэсэн хэдий ч, хүч чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлэхийн тулд та ижил алдагдлыг төлөх хэрэгтэй: ачааллыг жишээлбэл, 1 м-ээс дээш өргөхийн тулд блок дээр шидсэн кабелийн үзүүрийг 2 м-ээр өсгөх хэрэгтэй.

Хөдөлж буй блок нь хүч чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлдэг гэдгийг туршлагад нэвтрэхгүйгээр баталж болно ("Хөдөлж буй блок яагаад хүч чадал хоёр дахин их өгдөг вэ?" Гэсэн хэсгийг доороос үзнэ үү).

Блок хийх  нь дугуй хэлбэртэй төхөөрөмж бөгөөд олс, кабель эсвэл гинжээр дамждаг. Блокны хоёр үндсэн төрөл байдаг - хөдлөх ба хөдөлгөөнгүй. Тогтмол блокны тэнхлэг нь тогтмол бөгөөд ачааг өргөх үед энэ нь өсөхгүй эсвэл унахгүй (Зураг 54), гэхдээ хөдлөх блокийн хувьд тэнхлэг нь ачаатай хамт хөдөлдөг (Зураг 55).

Тогтмол блок нь хүч чадал өгөхгүй. Энэ нь хүчний чиглэлийг өөрчлөхөд ашиглагддаг. Тиймээс, жишээлбэл, ийм блок дээр шидсэн олс руу доошоо хүч хэрэглэвэл бид ачааллыг дээшлүүлнэ (54-р зургийг үз). Нөхцөл байдал хөдлөх нэгжийн хувьд өөр байна. Энэ блок нь хүчийг 2 дахин их жижиг хүчээр тэнцвэржүүлэх боломжийг олгодог. Үүнийг батлахын тулд бид 56-р зураг руу эргэв. F хүчийг ашигласнаар бид блокыг O цэгээр дамжуулж буй тэнхлэгийн дагуу эргүүлэхийг хичээдэг. Энэ хүчний момент нь Fl-тэй тэнцүү, l нь F хүчний мөр, OB нэгжийн диаметртэй тэнцүү байна. Үүний зэрэгцээ түүний жин P-тэй хамт бэхлэгдсэн ачаалал нь агшинтай тэнцүү моментийг үүсгэдэг бөгөөд P хүчний мөр нь OA блокийн радиустай тэнцдэг. Момуудын дүрмийн дагуу (21.2)

нотлох шаардлагатай.

Энэ нь (22.2) томъёоноос P / F \u003d 2. гэсэн үг юм хөдөлгөөнт нэгжийг ашиглан олж авсан хүчийг 2Байна. 57-р зурагт үзүүлсэн туршлага нь энэ дүгнэлтийг баталж байна.

Практикт хөдлөх блокийг тогтмол блоктой хослуулах нь ихэвчлэн ашиглагддаг (Зураг 58). Энэ нь хүчийг хоёр дахин нэмэгдүүлснээр хүчний чиглэлийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно.

Илүү их хүч олж авахын тулд өргөх механизм гэж нэрлэдэг дамар блокБайна. Грек хэл дээрх "полиспаст" гэдэг нь "поли" - маш их ба "рашаан" гэсэн хоёр үндэснээс үүссэн бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө "олон татах" болж хувирдаг.

Полиспаст нь хоёр хавчаарын нэгдэл бөгөөд тэдгээр нь нэг нь гурван бэхлэгдсэн блок, нөгөө нь гурван хөдлөх блокоос бүрдэнэ (Зураг 59). Хөдөлгөөнтэй блок бүр нь зүтгүүрийн хүчийг хоёр дахин нэмэгдүүлдэг тул ерөнхийдөө гинжний өргөгч нь зургаан дахин их ашиг өгдөг.

1. Хоёр төрлийн блокыг та мэдэх үү? 2. Хөдөлгөөнт төхөөрөмж ба суурин төхөөрөмж хоёрын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ? 3. Тогтмол блокыг ямар зорилгоор ашигладаг вэ? 4. Хөдөлгөөнтэй нэгжийг яагаад ашиглах ёстой вэ? 5. Гинжийн өргөгч гэж юу вэ? Энэ нь хүч чадлын ямар ашиг өгдөг вэ?

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.