Bagaimana blok berfungsi? Mekanisme sederhana. Blok bergerak dan tetap Sifat blok bergerak dan tetap

Blok digunakan untuk mengangkat beban. Blok itu adalah roda dengan alur, dipasang di dalam sangkar. Tali, kabel atau rantai dilalui melalui pelongsor blok. Tidak bergerak blok seperti itu disebut, paksi terpaku dan semasa mengangkat beban ia tidak naik atau jatuh (Gamb. 1, a, b).

Blok tetap boleh dianggap sebagai tuas lengan sama, di mana bahu kekuatan yang dikenakan sama dengan jari-jari roda. Oleh itu, berdasarkan peraturan momen bahawa blok tetap tidak memberikan keuntungan kekuatan. Ia membolehkan anda mengubah arah daya.

Rajah 2, a, b menunjukkan blok bergerak (gandar blok naik dan turun dengan beban). Blok sedemikian berputar mengenai paksi sekejap O. Peraturan momen untuknya akan mempunyai bentuk

Oleh itu, blok bergerak memberikan kekuatan kekuatan dua kali ganda.

Biasanya, dalam praktiknya, kombinasi blok tetap dengan blok bergerak digunakan (Gamb. 3). Blok tetap adalah untuk kemudahan sahaja. Dengan mengubah arah tindakan gaya, ini memungkinkan, misalnya, untuk mengangkat beban sambil berdiri di atas tanah.

Blok bergerak berbeza dengan yang pegun kerana paksinya tidak tetap, dan ia boleh naik dan turun dengan beban.

Rajah 1. Blok gelongsor

Seperti blok pegun, blok bergerak terdiri daripada roda yang sama dengan alur kabel. Walau bagaimanapun, di sini satu hujung kabel terpaku, dan roda boleh digerakkan. Roda bergerak dengan beban.

Seperti yang diperhatikan oleh Archimedes, blok bergerak pada dasarnya adalah tuas dan bekerja pada prinsip yang sama, memberikan keuntungan dalam kekuatan kerana perbezaan bahu.

Rajah 2. Kekuatan dan kekuatan daya di blok bergerak

Blok bergerak bergerak dengan beban, nampaknya terletak di tali. Dalam kes ini, titik tumpu pada setiap saat akan berada pada titik kontak blok dengan tali di satu sisi, hentaman beban akan dikenakan ke tengah blok, di mana ia melekat pada gandar, dan daya tarikan akan dikenakan pada titik kontak dengan tali di sisi lain blok ... Maksudnya, bahu berat badan akan menjadi jejari blok, dan bahu daya tarikan kita akan menjadi diameter. Peraturan momen dalam kes ini akan kelihatan seperti:

$$ mgr \u003d F \\ cdot 2r \\ Rightarrow F \u003d mg / 2 $$

Oleh itu, blok bergerak memberikan kekuatan kekuatan dua kali ganda.

Biasanya, dalam praktiknya, kombinasi blok tetap dengan blok bergerak digunakan (Gamb. 3). Blok tetap adalah untuk kemudahan sahaja. Dia, mengubah arah gaya, memungkinkan, misalnya, untuk mengangkat beban sambil berdiri di atas tanah, dan blok bergerak memberikan keuntungan dalam kekuatan.

Rajah 3. Gabungan unit tetap dan bergerak

Kami menganggap blok yang ideal, iaitu blok di mana tindakan daya geseran tidak diambil kira. Untuk blok sebenar, perlu diperkenalkan faktor pembetulan. Rumus berikut digunakan:

Membetulkan blok

$ F \u003d f 1/2 mg $

Dalam formula ini: $ F $ adalah daya luaran yang digunakan (biasanya ini adalah kekuatan tangan seseorang), $ m $ adalah jisim beban, $ g $ adalah pekali graviti, $ f $ adalah pekali rintangan dalam blok (untuk rantai sekitar 1.05, dan untuk tali 1.1).

Dengan bantuan sistem blok bergerak dan tetap, pemuat mengangkat kotak alat dengan ketinggian $ S_1 $ \u003d 7 m, dengan menggunakan daya $ F $ \u003d 160 N. Berapakah berat kotak dan berapa meter tali harus dipilih sehingga beban diangkat? Apakah jenis kerja yang akan dilakukan pemuat? Bandingkan dengan kerja yang dilakukan pada beban untuk memindahkannya. Abaikan geseran dan jisim blok bergerak.

$ m, S_2, A_1, A_2 $ -?

Blok bergerak memberi anda kekuatan berganda dan kehilangan gerakan berganda. Blok pegun tidak memberikan keuntungan kekuatan, tetapi mengubah arahnya. Oleh itu, daya yang dikenakan akan menjadi separuh berat beban: $ F \u003d 1 / 2P \u003d 1 / 2mg $, dari mana kita dapati jisim kotak: $ m \u003d \\ frac (2F) (g) \u003d \\ frac (2 \\ cdot 160) (9 , 8) \u003d 32.65 \\ kg $

Pergerakan beban akan menjadi separuh panjang tali yang dipilih:

Kerja yang dilakukan oleh loader sama dengan produk usaha yang diterapkan untuk memindahkan beban: $ A_2 \u003d F \\ cdot S_2 \u003d 160 \\ cdot 14 \u003d 2240 \\ J \\ $.

Kerja yang dilakukan di atas kargo:

Jawapan: Berat kotak ialah 32.65 kg. Panjang tali yang dipilih adalah 14 m. Kerja yang dilakukan adalah 2240 J dan tidak bergantung pada kaedah mengangkat beban, tetapi hanya pada berat beban dan ketinggian mengangkat.

Masalah 2

Berapakah berat yang boleh anda angkat dengan blok bergerak 20 N jika anda menarik tali dengan kekuatan 154 N?

Mari tuliskan peraturan momen bagi blok bergerak: $ F \u003d f 1/2 (P + P_B) $, di mana $ f $ adalah faktor pembetulan tali.

Kemudian $ P \u003d 2 \\ frac (F) (f) -P_B \u003d 2 \\ cdot \\ frac (154) (1,1) -20 \u003d 260 \\ H $

Jawapan: Berat kargo 260 N.

Buat masa ini, kami akan menganggap bahawa jisim blok dan kabel, serta geseran di blok, dapat diabaikan. Dalam kes ini, daya tegangan kabel boleh dianggap sama di semua bahagiannya. Selain itu, kabel akan dianggap tidak dapat dilihat, dan jisimnya tidak dapat diabaikan.

Membetulkan blok

Blok tetap digunakan untuk mengubah arah daya. Dalam rajah. 24.1, menunjukkan cara mengubah arah daya ke seberang dengan bantuan blok tetap. Walau bagaimanapun, dengan pertolongannya, anda boleh mengubah arah kekuatan yang anda mahukan.

Lukis gambarajah menggunakan blok tetap, dengan mana anda dapat memutar arah tindakan daya hingga 90 °.

Adakah blok pegun memberi anda penambahan kekuatan? Mari kita lihat contoh yang ditunjukkan dalam Rajah. 24.1, a. Kabel diketatkan oleh daya yang dikenakan oleh nelayan ke hujung kabel yang bebas. Daya tegangan kabel tetap berterusan sepanjang kabel, oleh itu, dari sisi kabel, daya yang sama dalam modulus bertindak pada beban (ikan). Oleh itu, blok pegun tidak memberikan penambahan kekuatan.

Semasa menggunakan blok pegun, beban naik dengan jumlah yang sama dengan ujung kabel, di mana nelayan menggunakan kekuatan, jatuh. Ini bermaksud bahawa dengan menggunakan blok tetap, kita tidak akan menang atau kalah sepanjang jalan.

Blok bergerak

Mari letakkan pengalaman

Semasa mengangkat beban menggunakan blok bergerak ringan, kita akan perhatikan bahawa jika geseran rendah, maka untuk mengangkat beban, perlu menerapkan daya yang kira-kira 2 kali lebih rendah daripada berat beban (Gbr. 24.3). Oleh itu, blok bergerak memberikan kekuatan kekuatan 2 kali ganda.

Gambar: 24.3. Semasa menggunakan blok bergerak, kami menang dengan kekuatan 2 kali, tetapi kami kehilangan jumlah yang sama dalam perjalanan

Walau bagaimanapun, untuk mendapatkan kekuatan dua kali ganda seseorang harus membayar dengan kerugian yang sama dalam perjalanan: untuk menaikkan beban, misalnya, sejauh 1 m, perlu mengangkat ujung tali yang dilemparkan ke atas blok sebanyak 2 m.

Fakta bahawa blok bergerak dapat memperoleh kekuatan dua kali ganda dapat dibuktikan tanpa menggunakan pengalaman (lihat di bawah bahagian "Mengapa blok bergerak memberikan kekuatan ganda)?".

Sekat adalah alat dalam bentuk roda dengan alur di mana tali, kabel atau rantai dilalui. Terdapat dua jenis blok utama - bergerak dan tetap. Pada blok pegun, gandar terpaku dan ketika mengangkat beban tidak naik atau turun (Gbr. 54), dan pada blok yang bergerak, gandar bergerak dengan beban (Gbr. 55).

Blok pegun tidak memberikan keuntungan kekuatan. Ia digunakan untuk mengubah arah daya. Oleh itu, sebagai contoh, menggunakan daya ke bawah pada tali yang dilemparkan di atas blok seperti itu, kita memaksa beban naik (lihat Gamb. 54). Keadaan berbeza dengan unit bergerak. Blok ini membolehkan daya kecil mengimbangi daya dua kali lebih besar. Untuk membuktikannya, rujuk Gambar 56. Dengan menggunakan daya F, kami cuba memutar blok di sekitar paksi yang melewati titik O. Momen daya ini sama dengan produk Fl, di mana l adalah kekuatan daya F, sama dengan diameter blok OB. Pada masa yang sama, berat P yang melekat pada blok menghasilkan momen yang sama dengan, di mana bahu daya P, sama dengan jejari blok OA. Mengikut peraturan momen (21.2)

q.E.D.

Ini berdasarkan formula (22.2) bahawa P / F \u003d 2. Ini bermaksud keuntungan yang diperoleh dengan unit bergerak ialah 2... Pengalaman yang digambarkan dalam Rajah 57 mengesahkan kesimpulan ini.

Dalam praktiknya, kombinasi blok bergerak dengan yang tetap sering digunakan (Gamb. 58). Ini membolehkan anda mengubah arah hentakan daya dengan peningkatan kekuatan serentak dua kali ganda.

Untuk mendapatkan kekuatan yang lebih besar, mekanisme pengangkatan digunakan, disebut blok takal. Perkataan Yunani "Polyspast" terbentuk dari dua akar: "poli" - banyak dan "spao" - saya tarik, sehingga secara umum ternyata banyak.

Polyspast adalah gabungan dua klip, salah satunya terdiri daripada tiga blok tetap, dan yang lain - dari tiga blok bergerak (Gamb. 59). Oleh kerana setiap blok bergerak menggandakan daya tarikan, blok takal keseluruhan memberikan kekuatan kekuatan enam kali ganda.

1. Apakah dua jenis blok yang anda tahu? 2. Apakah perbezaan antara blok bergerak dan blok tetap? 3. Untuk tujuan apa blok tetap digunakan? 4. Untuk apa blok bergerak digunakan? 5. Apa itu pengangkut rantai? Apa jenis kekuatan yang disediakan?

Blok terdiri daripada satu atau lebih roda (penggelek) yang dibengkokkan oleh rantai, tali pinggang atau kabel. Sama seperti tuas, blok mengurangkan daya yang diperlukan untuk mengangkat beban, tetapi ditambah ia dapat mengubah arah daya yang dikenakan.

Bayaran kekuatan adalah jarak: semakin sedikit usaha yang diperlukan untuk mengangkat beban, semakin lama jarak yang harus dilakukan oleh usaha ini. Sistem blok meningkatkan penambahan kekuatan dengan menggunakan lebih banyak rantai pembawa beban. Peranti penjimatan tenaga seperti ini mempunyai aplikasi yang sangat luas - dari memindahkan balok keluli besar ke ketinggian di tapak pembinaan hingga menaikkan bendera.

Seperti mekanisme mudah lain, penemu blok tersebut tidak diketahui. Walaupun blok-blok itu mungkin ada sebelumnya, penyebutan pertama dari mereka dalam literatur bermula pada abad ke-5 SM dan dikaitkan dengan penggunaan blok oleh orang Yunani kuno di kapal dan di teater.

Sistem blok gelangsar yang dipasang pada rel gantung (gambar di atas) digunakan secara meluas pada jalur pemasangan, kerana ia sangat memudahkan pergerakan bahagian yang berat. Daya yang dikenakan (F) sama dengan hasil membahagi berat beban (W) dengan bilangan rantai yang digunakan untuk menyokongnya (n).

Blok tetap tunggal

Jenis blok yang paling sederhana ini tidak mengurangkan daya yang diperlukan untuk mengangkat beban, tetapi mengubah arah daya yang diterapkan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas dan di kanan atas. Membetulkan blok di bahagian atas tiang bendera mempermudah menaikkan bendera dengan membiarkan tali yang diikat bendera ditarik ke bawah.

Blok bergerak tunggal

Blok tunggal, yang dapat dipindahkan, mengurangkan usaha yang diperlukan untuk mengangkat beban menjadi dua. Walau bagaimanapun, mengurangkan daya yang dikenakan bermaksud titik aplikasinya mesti bergerak dua kali jaraknya. Dalam kes ini, daya sama dengan separuh berat (F \u003d 1 / 2W).

Sistem blok

Apabila menggunakan gabungan blok tetap dengan blok bergerak, daya yang dikenakan adalah gandaan jumlah rantai pembawa beban. Dalam kes ini, daya sama dengan separuh berat (F \u003d 1 / 2W).

Kargo, digantung secara menegak melalui blok, membenarkan wayar elektrik mendatar menjadi tegang.

Lif overhead (gambar di atas) terdiri daripada rantai yang dipintal di sekitar satu blok bergerak dan dua blok tetap. Mengangkat beban memerlukan daya yang hanya separuh daripada beratnya.

Polyspast, biasanya digunakan di kren besar (gambar di sebelah kanan), terdiri dari sekumpulan blok bergerak, dari mana beban ditangguhkan, dan sekumpulan blok tetap, yang dilekatkan pada bilah kren. Mendapat faedah daripada itu sebilangan besar blok, kren dapat mengangkat beban yang sangat berat seperti balok keluli. Dalam kes ini, daya (F) sama dengan hasil membahagi berat beban (W) dengan bilangan kabel sokongan (n).