Hur fungerar block? Enkla mekanismer. Flyttbara och fasta block Egenskaper för flyttbara och fasta block

Block används för att lyfta laster. Blocket är ett hjul med spår, monterat i en hållare. Ett rep, kabel eller kedja förs genom blockrännan. orörlig de kallar ett sådant block, vars axel är fixerad och vid lyftning av laster stiger eller faller den inte (fig. 1, a, b).

Ett fast block kan betraktas som en likaarmsspak, där armarna för de applicerade krafterna är lika med hjulets radie. Följaktligen följer det av momentregeln att ett stationärt block inte ger någon kraftförstärkning. Det låter dig ändra kraftens riktning.

Figur 2, a, b visar flyttblock(blockets axel stiger och faller tillsammans med lasten). Ett sådant block roterar kring den momentana axeln O. Momentregeln för det kommer att ha formen

Det rörliga blocket ger alltså dubbel styrka.

Vanligtvis används i praktiken en kombination av ett fast block och ett rörligt (fig. 3). Det fasta blocket används endast för bekvämlighet. Genom att ändra kraftens riktning tillåter den till exempel att lyfta en last medan man står på marken.

Flyttbart block skiljer sig från en stationär genom att dess axel inte är fixerad, och den kan stiga och falla tillsammans med lasten.

Figur 1. Flyttbart block

Liksom det fasta blocket består det rörliga blocket av samma hjul med ett spår för kabeln. Däremot är ena änden av kabeln fixerad här, och hjulet är rörligt. Hjulet rör sig med lasten.

Som Arkimedes noterade är det rörliga blocket i huvudsak en spak och fungerar på samma princip, vilket ger en ökning i styrka på grund av skillnaden i axlarna.

Figur 2. Krafter och krafter i det rörliga blocket

Det rörliga blocket rör sig tillsammans med lasten, som om det låg på ett rep. I det här fallet kommer stödpunkten vid varje tidpunkt att vara i kontaktpunkten för blocket med repet på ena sidan, lastens påverkan kommer att appliceras på mitten av blocket, där den är fäst vid axeln , och dragkraften kommer att appliceras vid kontaktpunkten med repet på andra sidan av blocket. Det vill säga, axeln på kroppsvikten kommer att vara blockets radie, och axeln för kraften från vår dragkraft kommer att vara diametern. Momentregeln i det här fallet kommer att se ut så här:

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

Det rörliga blocket ger alltså dubbel styrka.

Vanligtvis används i praktiken en kombination av ett fast block och ett rörligt (fig. 3). Det fasta blocket används endast för bekvämlighet. Den ändrar kraftens riktning, vilket gör att man till exempel kan lyfta en last medan man står på marken, och det rörliga blocket ger en kraftförstärkning.

Figur 3. Kombination av fasta och rörliga block

Vi undersökte idealblock, det vill säga de där friktionskrafternas verkan inte beaktades. För riktiga block är det nödvändigt att införa korrigeringsfaktorer. Följande formler används:

Fast block

$F = f 1/2 mg $

I dessa formler: $F$ är den applicerade yttre kraften (vanligtvis kraften från en persons händer), $m$ är lastens massa, $g$ är gravitationskoefficienten, $f$ är motståndskoefficienten i blocket (för kedjor ca 1,05, och för rep 1,1).

Med hjälp av ett system av rörliga och fasta block lyfter lastaren verktygslådan till en höjd av $S_1$ = 7 m, med en kraft på $F$ = 160 N. Vad är lådans massa och hur många meter rep måste tas bort medan lasten lyfts? Vilket arbete kommer lastaren att göra som ett resultat? Jämför det med det arbete som gjorts på lasten för att flytta den. Försumma friktion och massa av det rörliga blocket.

$m, S_2 , A_1 , A_2$ - ?

Det rörliga blocket ger dubbel styrka och dubbel rörelseförlust. Ett stationärt block ger ingen kraftförstärkning utan ändrar dess riktning. Således kommer den applicerade kraften att vara halva vikten av lasten: $F = 1/2P = 1/2mg$, varifrån vi hittar lådans massa: $m=\frac(2F)(g)=\frac (2\cdot 160)(9 ,8)=32,65\ kg$

Lastens rörelse kommer att vara hälften så mycket som längden på det valda repet:

Det arbete som utförs av lastaren är lika med produkten av den applicerade kraften och lastens rörelse: $A_2=F\cdot S_2=160\cdot 14=2240\ J\ $.

Arbete utfört på lasten:

Svar: Lådans massa är 32,65 kg. Längden på det valda repet är 14 m. Arbetet som utförs är 2240 J och beror inte på metoden för att lyfta lasten, utan bara på lastens massa och lyftens höjd.

Problem 2

Vilken last kan lyftas med ett rörligt block som väger 20 N om repet dras med en kraft på 154 N?

Låt oss skriva ner momentregeln för det rörliga blocket: $F = f 1/2 (P+ Р_Б)$, där $f$ är korrigeringsfaktorn för repet.

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

Svar: Lastens vikt är 260 N.

För närvarande kommer vi att anta att massan av blocket och kabeln, såväl som friktionen i blocket, kan försummas. I det här fallet kan vi betrakta kabelns dragkraft som densamma i alla dess delar. Dessutom kommer vi att betrakta kabeln som outtöjbar och dess massa som försumbar.

Fast block

Ett stationärt block används för att ändra riktningen på en kraft. I fig. 24.1, och visar hur man använder ett stationärt block för att ändra kraftens riktning till motsatt. Men med dess hjälp kan du ändra riktningen på kraften som du vill.

Rita ett diagram över användningen av ett stationärt block som kan användas för att rotera riktningen för en kraft med 90°.

Ger ett stationärt block en styrka? Låt oss titta på detta med exemplet som visas i fig. 24.1, a. Kabeln spänns av kraften som anbringas av fiskaren på den fria änden av kabeln. Kabelns dragkraft förblir konstant längs kabeln, därför verkar en kraft av samma storlek på lasten (fisken) från sidan av kabeln. Därför ger ett stationärt block ingen styrka.

Vid användning av ett stationärt block stiger belastningen lika mycket som den ände av kabeln som fiskaren utövar kraft på sänks. Det betyder att vi varken vinner eller förlorar på vägen genom att använda ett stationärt block.

Flyttbart block

Låt oss lägga erfarenhet

När vi lyfter en last med hjälp av ett lätt rörligt block kommer vi att märka att om friktionen är låg måste vi för att lyfta lasten applicera en kraft som är ungefär 2 gånger mindre än lastens vikt (Fig. 24.3). Således ger det rörliga blocket en 2-faldig ökning i styrka.

Ris. 24.3. När vi använder ett flyttblock vinner vi 2 gånger i styrka, men tappar lika många gånger på vägen

Men för en dubbel styrka måste du betala med samma förlust längs vägen: för att lyfta lasten, till exempel med 1 m, måste du höja änden av kabeln som kastas över blocket med 2 m.

Det faktum att ett flyttblock ger dubbel styrka kan bevisas utan att behöva tillgripa erfarenhet (se avsnittet nedan "Varför ger ett flyttblock dubbel styrka?").

Blockeraär en anordning formad som ett hjul med ett spår genom vilket ett rep, kabel eller kedja förs. Det finns två huvudtyper av block - flyttbara och fasta. För ett fast block är axeln fixerad och stiger eller faller inte när man lyfter last (Fig. 54), medan för ett rörligt block rör sig axeln tillsammans med lasten (Fig. 55).

Ett stationärt block ger ingen styrka. Det används för att ändra riktningen på en kraft. Så, till exempel, genom att applicera en nedåtriktad kraft på ett rep som kastas över ett sådant block, tvingar vi lasten att stiga uppåt (se fig. 54). Situationen är annorlunda med ett flyttblock. Detta block tillåter en liten kraft att balansera en kraft som är 2 gånger större. För att bevisa detta, låt oss titta på figur 56. Genom att applicera kraften F strävar vi efter att rotera blocket runt en axel som går genom punkt O. Denna krafts ögonblick lika med produkten Fl, där l är kraftarmen F, lika med diametern på OB-blocket. Samtidigt skapar en last fäst på blocket med dess vikt P ett moment lika med där kraftens P arm är lika med blockets OA radie. Enligt momentregeln (21.2)

Q.E.D.

Av formel (22.2) följer att P/F = 2. Det betyder att effektförstärkningen som erhålls med det rörliga blocket är lika med 2. Experimentet som visas i figur 57 bekräftar denna slutsats.

I praktiken används ofta en kombination av ett rörligt block och ett fast (bild 58). Detta gör att du kan ändra riktningen på kraftanslaget med en samtidig dubbel styrka.

För att få en större vinst i styrka kallas en lyftmekanism kättingtelfer. grekiska ord"Polyspast" bildas av två rötter: "poly" - mycket och "spao" - jag drar, så i allmänhet visar det sig vara "många drar".

Remskivan är en kombination av två klämmor, varav det ena består av tre fasta block och det andra av tre rörliga block (fig. 59). Eftersom vart och ett av de rörliga blocken fördubblar dragkraften ger i allmänhet remskivan en sexfaldig ökning i styrka.

1. Vilka två typer av block känner du till? 2. Vad är skillnaden mellan ett rörligt block och ett stationärt? 3. För vilket syfte används ett fast block? 4. Vad används det flyttbara blocket till? 5. Vad är en kättingtelfer? Vilken styrka ger det?

Blocket består av ett eller flera hjul (rullar) omgivna av en kedja, bälte eller kabel. Precis som en spak minskar en remskiva kraften som krävs för att lyfta en last, men den kan också ändra riktningen på kraften som appliceras.

Ökningen i styrka kommer på bekostnad av avståndet: ju mindre ansträngning som krävs för att lyfta en last, desto längre sträcka måste applikationspunkten för denna ansträngning färdas. Remskivans system ökar styrkan genom att använda fler lastbärande kedjor. Sådana energibesparande enheter har ett mycket brett användningsområde - från att flytta massiva stålbalkar till höjder till byggarbetsplatser innan flaggorna hissas.

Som med andra enkla mekanismer är uppfinnarna av blocket okända. Även om block kan ha funnits tidigare, går det första omnämnandet av dem i litteraturen tillbaka till det femte århundradet f.Kr. och relaterar till de gamla grekernas användning av block på fartyg och i teatrar.

Rörliga blocksystem monterade på en upphängd skena (bilden ovan) används ofta på löpande band eftersom de i hög grad underlättar förflyttning av tunga delar. Den applicerade kraften (F) är lika med vikten av lasten (W) dividerat med antalet kedjor som används för att stödja den (n).

Enstaka fasta block

Detta enklaste typen blocket minskar inte kraften som krävs för att lyfta lasten, men det ändrar riktningen på den applicerade kraften, som visas i figurerna ovan och uppe till höger. Fast block på toppen av flaggstången gör det lättare att lyfta flaggan genom att låta snöret som flaggan är fäst i dras ner.

Enstaka rörliga block

Den enkla remskivan, som kan flyttas, minskar kraften som krävs för att lyfta lasten med hälften. En halvering av den applicerade kraften innebär dock att appliceringspunkten måste förflyttas dubbelt så långt. I detta fall är kraften lika med halva vikten (F=1/2W).

Blocksystem

När man använder en kombination av ett fast block och ett rörligt, är den applicerade kraften en multipel av totalt antal lastbärande kedjor. I detta fall är kraften lika med halva vikten (F=1/2W).

Frakt, upphängd vertikalt genom blocket, gör att horisontella elektriska ledningar kan dras spända.

Upphängd hiss(bilden ovan) består av en kedja virad runt ett rörligt och två fasta block. Att lyfta en last kräver en kraft som bara är hälften av dess vikt.

Remskiva hiss, som vanligtvis används i stora kranar (bilden till höger), består av en uppsättning rörliga block från vilka lasten är upphängd, och en uppsättning stationära block fästa på kranens bom. Att få en styrka av sådant stor mängd block kan kranen lyfta mycket tunga laster, såsom stålbalkar. I detta fall är kraften (F) lika med kvoten av lastens vikt (W) dividerat med antalet stödkablar (n).