Ένα μπλοκ είναι ένας τύπος μοχλού, είναι ένας τροχός με αυλάκωση (Εικ. 1), ένα σχοινί, ένα σχοινί ή μια αλυσίδα.

Εικ.1. Γενική μορφήΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ

Τα μπλοκ χωρίζονται σε κινητά και σταθερά.

Ο άξονας ενός σταθερού μπλοκ είναι σταθερός κατά την ανύψωση ή το κατέβασμα ενός φορτίου, δεν ανεβαίνει ή πέφτει. Το βάρος του φορτίου που σηκώνουμε θα συμβολίζεται με P, η ασκούμενη δύναμη θα συμβολίζεται με F και το σημείο υπομόχλιο θα συμβολίζεται με Ο (Εικ. 2).

Εικ.2. Σταθερό μπλοκ

Ο βραχίονας της δύναμης P θα είναι το τμήμα ΟΑ (βραχίονας δύναμης l 1), βραχίονας δύναμης F τμήμα OB (βραχίονας δύναμης l 2) (Εικ. 3). Αυτά τα τμήματα είναι οι ακτίνες του τροχού, τότε οι βραχίονες είναι ίσοι με την ακτίνα. Αν οι ώμοι είναι ίσοι, τότε το βάρος του φορτίου και η δύναμη που ασκούμε για να σηκώσουμε είναι αριθμητικά ίσα.

Εικ.3. Σταθερό μπλοκ

Ένα τέτοιο μπλοκ δεν παρέχει κανένα κέρδος σε αντοχή Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι είναι σκόπιμο να χρησιμοποιήσετε ένα σταθερό μπλοκ για ευκολία ανύψωσης, χρησιμοποιώντας μια δύναμη που κατευθύνεται προς τα κάτω.

Μια συσκευή στην οποία ο άξονας μπορεί να ανυψωθεί και να χαμηλώσει με ένα φορτίο. Η δράση είναι παρόμοια με τη δράση ενός μοχλού (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Κινητό μπλοκ

Για να λειτουργήσει αυτό το μπλοκ, το ένα άκρο του σχοινιού είναι σταθερό, μια δύναμη F εφαρμόζεται στο άλλο άκρο για να ανυψωθεί ένα φορτίο βάρους P, το φορτίο συνδέεται στο σημείο Α. Το υπομόχλιο κατά την περιστροφή θα είναι το σημείο Ο, γιατί σε κάθε στιγμή της κίνησης το μπλοκ περιστρέφεται και το σημείο Ο χρησιμεύει ως υπομόχλιο (Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Κινητό μπλοκ

Η τιμή του βραχίονα δύναμης F είναι δύο ακτίνες.

Η τιμή του βραχίονα δύναμης P είναι μία ακτίνα.

Οι βραχίονες των δυνάμεων διαφέρουν κατά δύο, σύμφωνα με τον κανόνα της ισορροπίας του μοχλού, οι δυνάμεις διαφέρουν κατά δύο. Η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση ενός φορτίου βάρους P θα είναι το μισό του βάρους του φορτίου. Το κινητό μπλοκ δίνει το πλεονέκτημα αντοχής διπλό.

Στην πράξη, συνδυασμοί μπλοκ χρησιμοποιούνται για την αλλαγή της κατεύθυνσης δράσης της ασκούμενης δύναμης για την ανύψωση και τη μείωση της στο μισό (Εικ. 6).

Ρύζι. 6. Συνδυασμός κινητών και σταθερών μπλοκ

Κατά τη διάρκεια του μαθήματος, γνωρίσαμε τη δομή ενός σταθερού και κινητού μπλοκ και μάθαμε ότι τα μπλοκ είναι τύποι μοχλών. Για να λύσετε προβλήματα σε αυτό το θέμα, πρέπει να θυμάστε τον κανόνα της ισορροπίας του μοχλού: η αναλογία των δυνάμεων είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αναλογία των βραχιόνων αυτών των δυνάμεων.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Συλλογή προβλημάτων φυσικής για τις τάξεις 7-9 Εκπαιδευτικά ιδρύματα. - 17η έκδ. - Μ.: Εκπαίδευση, 2004.
2. Peryshkin A.V. Η φυσικη. 7η τάξη - 14η έκδ., στερεότυπο. - M.: Bustard, 2010.
3. Peryshkin A.V. Συλλογή προβλημάτων φυσικής, τάξεις 7-9: 5η έκδ., στερεότυπο. - Μ: Εκδοτικός Οίκος “Εξεταστική”, 2010.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. School.xvatit.com ().
3. Scienceland.info().

Εργασία για το σπίτι

1. Μάθετε μόνοι σας τι είναι το ανυψωτικό αλυσίδας και τι κέρδη ισχύος δίνει.
2. Πού χρησιμοποιούνται σταθερά και κινητά μπλοκ στην καθημερινή ζωή;
3. Τι είναι πιο εύκολο να σκαρφαλώσετε: να σκαρφαλώσετε σε ένα σχοινί ή να σκαρφαλώσετε χρησιμοποιώντας ένα σταθερό μπλοκ;

Η χρήση ενός κινητού μπλοκ δίνει διπλό κέρδος σε ισχύ, η χρήση ενός σταθερού μπλοκ σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της ασκούμενης δύναμης. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται συνδυασμοί κινητών και σταθερών μπλοκ. Επιπλέον, κάθε κινούμενο μπλοκ σας επιτρέπει να μειώσετε στο μισό την εφαρμοζόμενη δύναμη ή να διπλασιάσετε την ταχύτητα μετακίνησης του φορτίου. Τα σταθερά μπλοκ χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση κινητών μπλοκ σε ένα ενιαίο σύστημα. Ένα τέτοιο σύστημα κινητών και σταθερών μπλοκ ονομάζεται μπλοκ τροχαλίας.

Ορισμός

Το μπλοκ τροχαλίας είναι ένα σύστημα κινητών και σταθερών μπλοκ που συνδέονται με μια εύκαμπτη σύνδεση (σχοινιά, αλυσίδες) που χρησιμοποιείται για την αύξηση της δύναμης ή της ταχύτητας ανύψωσης φορτίων.

Ένα ανυψωτικό αλυσίδας χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να ανυψωθεί ή να μετακινηθεί ένα βαρύ φορτίο με ελάχιστη προσπάθεια, να παρέχεται τάση κ.λπ. Το απλούστερο σύστημα τροχαλίας αποτελείται από ένα μόνο μπλοκ και ένα σχοινί και ταυτόχρονα σας επιτρέπει να μειώσετε στο μισό τη δύναμη έλξης που απαιτείται για την ανύψωση ενός φορτίου.

Εικόνα 1. Κάθε κινούμενο μπλοκ στην τροχαλία δίνει διπλό κέρδος σε δύναμη ή ταχύτητα

Συνήθως, οι μηχανισμοί ανύψωσης χρησιμοποιούν ηλεκτρικές τροχαλίες για να μειώσουν την τάση του σχοινιού, τη στιγμή από το βάρος του φορτίου στο τύμπανο και σχέση μετάδοσηςμηχανισμός (ανυψωτικό, βαρούλκο). Οι τροχαλίες υψηλής ταχύτητας, οι οποίες καθιστούν δυνατή την επίτευξη κέρδους στην ταχύτητα κίνησης του φορτίου σε χαμηλές ταχύτητες του στοιχείου κίνησης, χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά. Χρησιμοποιούνται σε υδραυλικούς ή πνευματικούς ανελκυστήρες, φορτωτές και τηλεσκοπικούς μηχανισμούς επέκτασης μπούμας γερανών.

Το κύριο χαρακτηριστικό της τροχαλίας είναι η πολλαπλότητα. Αυτός είναι ο λόγος του αριθμού των διακλαδώσεων του εύκαμπτου σώματος στο οποίο αναρτάται το φορτίο προς τον αριθμό των κλαδιών που τυλίγονται στο τύμπανο (για τροχαλίες ισχύος) ή ο λόγος της ταχύτητας του προπορευόμενου άκρου του εύκαμπτου σώματος προς το κινούμενο άκρο (για τροχαλίες υψηλής ταχύτητας). Σχετικά μιλώντας, η πολλαπλότητα είναι ένας θεωρητικά υπολογισμένος συντελεστής κέρδους σε δύναμη ή ταχύτητα όταν χρησιμοποιείται ένα ανυψωτικό αλυσίδας. Η αλλαγή της πολλαπλότητας του συστήματος τροχαλίας πραγματοποιείται με την εισαγωγή ή την αφαίρεση πρόσθετων μπλοκ από το σύστημα, ενώ το άκρο του σχοινιού με άρτια πολλαπλότητα συνδέεται σε ένα σταθερό δομικό στοιχείο και με μια περίεργη πολλαπλότητα - στο κλιπ του γάντζου.

Σχήμα 2. Στερέωση με σχοινί με άρτιο και περιττό πλήθος συστήματος τροχαλίας

Το κέρδος που ισχύει όταν χρησιμοποιείται μια τροχαλία με $n$ κινητά και $n$ σταθερά μπλοκ καθορίζεται από τον τύπο: $P=2Fn$, όπου $P$ είναι το βάρος του φορτίου, $F$ είναι η δύναμη που εφαρμόζεται στο η είσοδος της τροχαλίας, $n$ - αριθμός κινούμενων μπλοκ.

Ανάλογα με τον αριθμό των κλαδιών σχοινιού που είναι προσαρτημένοι στο τύμπανο του ανυψωτικού μηχανισμού, διακρίνονται μονοί (απλοί) και διπλοί ανυψωτήρες τροχαλίας. ΣΕ ανυψωτικά μονής τροχαλίας, κατά την περιέλιξη ή το ξετύλιγμα ενός εύκαμπτου στοιχείου λόγω της κίνησής του κατά μήκος του άξονα του τυμπάνου, δημιουργείται μια ανεπιθύμητη αλλαγή στο φορτίο στα στηρίγματα του τυμπάνου. Επίσης, εάν δεν υπάρχουν ελεύθερα μπλοκ στο σύστημα (το σχοινί από το μπλοκ ανάρτησης γάντζου περνά απευθείας στο τύμπανο), το φορτίο κινείται όχι μόνο στο κατακόρυφο, αλλά και στο οριζόντιο επίπεδο.

Εικόνα 3. Μονές και διπλές τροχαλίες

Για να διασφαλιστεί η αυστηρά κατακόρυφη ανύψωση του φορτίου, χρησιμοποιούνται διπλές τροχαλίες (που αποτελούνται από δύο μονές), σε αυτήν την περίπτωση, και τα δύο άκρα του σχοινιού είναι στερεωμένα στο τύμπανο. Για να εξασφαλιστεί η κανονική θέση της ανάρτησης του γάντζου σε περίπτωση ανομοιόμορφης τάνυσης του εύκαμπτου στοιχείου και των δύο τροχαλιών, χρησιμοποιείται ένας εξισορροπητής ή μπλοκ εξισορρόπησης.

Εικόνα 4. Μέθοδοι για τη διασφάλιση της κατακόρυφης ανύψωσης του φορτίου

Οι τροχαλίες υψηλής ταχύτητας διαφέρουν από θέματα εξουσίας, ότι σε αυτά η δύναμη εργασίας, που συνήθως αναπτύσσεται από έναν υδραυλικό ή πνευματικό κύλινδρο, εφαρμόζεται σε έναν κινητό κλωβό και το φορτίο αιωρείται από το ελεύθερο άκρο ενός σχοινιού ή μιας αλυσίδας. Το κέρδος στην ταχύτητα κατά τη χρήση μιας τέτοιας τροχαλίας προκύπτει ως αποτέλεσμα της αύξησης του ύψους του φορτίου.

Όταν χρησιμοποιείτε τροχαλίες, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται στο σύστημα δεν είναι απολύτως εύκαμπτα σώματα, αλλά έχουν μια ορισμένη ακαμψία, έτσι ώστε ο επερχόμενος κλάδος να μην πέφτει αμέσως στο ρεύμα του μπλοκ και ο κλάδος που τρέχει δεν πέφτει ισιώστε αμέσως. Αυτό είναι πιο αισθητό όταν χρησιμοποιείτε σχοινιά από χάλυβα.

Ερώτηση: γιατί οι γερανοί κατασκευής έχουν ένα άγκιστρο που μεταφέρει το φορτίο, όχι στερεωμένο στο άκρο του καλωδίου, αλλά στη βάση του κινούμενου μπλοκ;

Απάντηση: για να εξασφαλιστεί η κατακόρυφη ανύψωση του φορτίου.

Το Σχ. 5 δείχνει ένα ανυψωτικό αλυσίδας ισχύος, στο οποίο υπάρχουν πολλά κινούμενα μπλοκ και μόνο ένα σταθερό. Προσδιορίστε πόσο βάρος μπορεί να σηκωθεί εφαρμόζοντας μια δύναμη $F$ = 200 N σε ένα ακίνητο μπλοκ;

Εικόνα 5

Κάθε ένα από τα κινούμενα μπλοκ της τροχαλίας ισχύος διπλασιάζει την ασκούμενη δύναμη. Το βάρος που μπορεί να σηκώσει μια ισχυρή πολυπάστα τρίτου βαθμού (χωρίς να ληφθούν υπόψη οι διορθώσεις για τις δυνάμεις τριβής και την ακαμψία του καλωδίου) καθορίζεται από τον τύπο:

Απάντηση: Το ανυψωτικό αλυσίδας μπορεί να σηκώσει ένα φορτίο βάρους 800 N.

Τα μπλοκ ταξινομούνται ως απλοί μηχανισμοί. Εκτός από τα μπλοκ, η ομάδα αυτών των συσκευών που χρησιμεύουν για τη μετατροπή της δύναμης περιλαμβάνει έναν μοχλό και ένα κεκλιμένο επίπεδο.

ΟΡΙΣΜΟΣ

ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ- ένα άκαμπτο σώμα που μπορεί να περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα.

Τα μπλοκ κατασκευάζονται με τη μορφή δίσκων (τροχοί, χαμηλοί κύλινδροι κ.λπ.) που έχουν μια αυλάκωση από την οποία διέρχεται ένα σχοινί (κορμός, σχοινί, αλυσίδα).

Ένα μπλοκ με σταθερό άξονα ονομάζεται ακίνητο (Εικ. 1). Δεν κινείται κατά την ανύψωση φορτίου. Ένα σταθερό μπλοκ μπορεί να θεωρηθεί ως ένας μοχλός που έχει ίσους βραχίονες.

Η συνθήκη για την ισορροπία ενός μπλοκ είναι η συνθήκη για την ισορροπία των ροπών των δυνάμεων που εφαρμόζονται σε αυτό:

Το μπλοκ στο σχήμα 1 θα είναι σε ισορροπία εάν οι δυνάμεις τάσης των νημάτων είναι ίσες:

αφού οι ώμοι αυτών των δυνάμεων είναι ίδιοι (ΟΑ=ΟΒ). Ένα σταθερό μπλοκ δεν παρέχει κέρδος σε δύναμη, αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης. Το τράβηγμα σε ένα σχοινί που έρχεται από πάνω είναι συχνά πιο βολικό από ένα σχοινί που έρχεται από κάτω.

Εάν η μάζα ενός φορτίου που είναι δεμένο στο ένα άκρο ενός σχοινιού που ρίχνεται πάνω από ένα σταθερό μπλοκ είναι ίση με m, τότε για να το ανυψώσετε, θα πρέπει να ασκηθεί δύναμη F στο άλλο άκρο του σχοινιού ίση με:

με την προϋπόθεση ότι δεν λαμβάνουμε υπόψη τη δύναμη τριβής στο μπλοκ. Εάν είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η τριβή στο μπλοκ, τότε εισάγετε τον συντελεστή αντίστασης (k), τότε:

Ένα ομαλό, σταθερό στήριγμα μπορεί να χρησιμεύσει ως αντικατάσταση του μπλοκ. Ένα σχοινί (σχοινί) ρίχνεται πάνω από ένα τέτοιο στήριγμα, το οποίο γλιστρά κατά μήκος του στηρίγματος, αλλά ταυτόχρονα αυξάνεται η δύναμη τριβής.

Ένα σταθερό μπλοκ δεν δίνει κανένα όφελος στην εργασία. Οι διαδρομές που διανύουν τα σημεία εφαρμογής των δυνάμεων είναι ίδιες, ίσες με τη δύναμη, άρα ίσες με το έργο.

Για να αποκτήσετε δύναμη χρησιμοποιώντας σταθερά μπλοκ, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός μπλοκ, για παράδειγμα, ένα διπλό μπλοκ. Τα μπλοκ πρέπει να έχουν διαφορετικές διαμέτρους. Συνδέονται ακίνητα μεταξύ τους και τοποθετούνται σε έναν μόνο άξονα. Ένα σχοινί είναι προσαρτημένο σε κάθε μπλοκ έτσι ώστε να μπορεί να τυλίγεται γύρω ή έξω από το μπλοκ χωρίς να γλιστρήσει. Οι ώμοι των δυνάμεων σε αυτή την περίπτωση θα είναι άνισοι. Η διπλή τροχαλία λειτουργεί σαν μοχλός με βραχίονες διαφορετικού μήκους. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα ενός διπλού μπλοκ.

Η συνθήκη ισορροπίας για το μοχλό στο σχήμα 2 θα είναι ο τύπος:

Το διπλό μπλοκ μπορεί να μετατρέψει τη δύναμη. Με την εφαρμογή μικρότερης δύναμης σε ένα σχοινί που τυλίγεται γύρω από ένα μπλοκ μεγάλης ακτίνας, λαμβάνεται μια δύναμη που δρα από την πλευρά ενός σχοινιού που τυλίγεται γύρω από ένα μπλοκ μικρότερης ακτίνας.

Ένα κινούμενο μπλοκ είναι ένα μπλοκ του οποίου ο άξονας κινείται μαζί με το φορτίο. Στο Σχ. 2, το κινητό μπλοκ μπορεί να θεωρηθεί ως μοχλός με βραχίονες διαφορετικών μεγεθών. Στην περίπτωση αυτή, το σημείο Ο είναι το υπομόχλιο του μοχλού. ΟΑ - βραχίονας δύναμης. OB - βραχίονας δύναμης. Ας δούμε το Σχ. 3. Ο βραχίονας της δύναμης είναι διπλάσιος από τον βραχίονα της δύναμης, επομένως, για ισορροπία είναι απαραίτητο το μέγεθος της δύναμης F να είναι το μισό του μεγέθους της δύναμης P:

Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι με τη βοήθεια ενός κινούμενου μπλοκ παίρνουμε διπλό κέρδος σε δύναμη. Γράφουμε την κατάσταση ισορροπίας του κινούμενου μπλοκ χωρίς να λάβουμε υπόψη τη δύναμη τριβής ως:

Αν προσπαθήσουμε να λάβουμε υπόψη τη δύναμη τριβής στο μπλοκ, τότε εισάγουμε τον συντελεστή αντίστασης μπλοκ (k) και παίρνουμε:

Μερικές φορές χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός ενός κινητού και ενός σταθερού μπλοκ. Σε αυτόν τον συνδυασμό, χρησιμοποιείται ένα σταθερό μπλοκ για ευκολία. Δεν παρέχει κέρδος στη δύναμη, αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης. Ένα κινούμενο μπλοκ χρησιμοποιείται για να αλλάξει την ποσότητα της δύναμης που εφαρμόζεται. Εάν τα άκρα του σχοινιού που περιβάλλουν το μπλοκ σχηματίζουν ίσες γωνίες με τον ορίζοντα, τότε ο λόγος της δύναμης που ασκεί το φορτίο προς το βάρος του σώματος είναι ίσος με τον λόγο της ακτίνας του μπλοκ προς τη χορδή του τόξου που το σχοινί περικλείει. Εάν τα σχοινιά είναι παράλληλα, η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση του φορτίου θα απαιτηθεί δύο φορές μικρότερη από το βάρος του φορτίου που ανυψώνεται.

Ο χρυσός κανόνας της μηχανικής

Οι απλοί μηχανισμοί δεν σας δίνουν νίκη στη δουλειά. Όσο κερδίζουμε σε δύναμη, τόσο χάνουμε σε απόσταση. Δεδομένου ότι το έργο είναι ίσο με το κλιμακωτό γινόμενο της δύναμης και της μετατόπισης, επομένως, δεν θα αλλάξει όταν χρησιμοποιούνται κινητά (καθώς και ακίνητα) μπλοκ.

Με τη μορφή του τύπου " Χρυσός ΚανόναςΤο Όχι μπορεί να γραφτεί ως εξής:

όπου - το μονοπάτι που διανύεται από το σημείο εφαρμογής της δύναμης - το μονοπάτι που διανύεται από το σημείο εφαρμογής της δύναμης.

Ο Χρυσός Κανόνας είναι η απλούστερη διατύπωση του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Ο κανόνας αυτός ισχύει για περιπτώσεις ενιαίας ή σχεδόν ομοιόμορφη κίνησημηχανισμών. Οι μεταφορικές αποστάσεις των άκρων των σχοινιών σχετίζονται με τις ακτίνες των μπλοκ ( και ) ως:

Καταλαβαίνουμε ότι για να εκπληρώσουμε τον «χρυσό κανόνα» για ένα διπλό μπλοκ είναι απαραίτητο:

Εάν οι δυνάμεις είναι ισορροπημένες, τότε το μπλοκ είναι σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα δύο κινητών και δύο σταθερών τεμαχίων, οι εργάτες σηκώνουν τις δοκούς κατασκευής, ασκώντας ταυτόχρονα δύναμη ίση με 200 N. Ποια είναι η μάζα (m) των δοκών; Αγνοήστε την τριβή στα μπλοκ.
Λύση	Ας κάνουμε ένα σχέδιο. Το βάρος του φορτίου που εφαρμόζεται στο σύστημα βάρους θα είναι ίσο με δύναμηβαρύτητα που εφαρμόζεται στο ανυψωμένο σώμα (δέσμη): Τα σταθερά μπλοκ δεν δίνουν κέρδη σε δύναμη. Κάθε κινούμενο μπλοκ δίνει κέρδος σε δύναμη δύο φορές, επομένως, υπό τις συνθήκες μας, θα έχουμε κέρδος δύναμης τέσσερις φορές. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να γράψουμε: Βρίσκουμε ότι η μάζα της δέσμης είναι ίση με: Ας υπολογίσουμε τη μάζα της δέσμης, δεχόμαστε:
Απάντηση	m=80 kg

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση	Έστω το ύψος στο οποίο οι εργάτες σηκώνουν τις δοκούς στο πρώτο παράδειγμα είναι ίσο με m Ποια είναι η εργασία που κάνουν οι εργάτες; Ποιο είναι το έργο που κάνει το φορτίο για να μετακινηθεί σε ένα δεδομένο ύψος;
Λύση	Σύμφωνα με τον «χρυσό κανόνα» της μηχανικής, εάν, χρησιμοποιώντας το υπάρχον σύστημα μπλοκ, λάβαμε κέρδος σε δύναμη τέσσερις φορές, τότε η απώλεια στην κίνηση θα είναι επίσης τέσσερις. Στο παράδειγμά μας, αυτό σημαίνει ότι το μήκος του σχοινιού (l) που θα πρέπει να επιλέξουν οι εργαζόμενοι θα είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερο από την απόσταση που θα διανύσει το φορτίο, δηλαδή:

Βιβλιογραφική περιγραφή: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Μοντέρνα εμφάνισησε έναν απλό μηχανισμό "μπλοκ", που μελετήθηκε σε εγχειρίδια φυσικής για την τάξη 7 // Νέος επιστήμονας. 2016. Νο 2. Σ. 106-113..07.2019).

Τα εγχειρίδια φυσικής για την 7η δημοτικού, όταν μελετούν έναν απλό μηχανισμό μπλοκ, ερμηνεύουν τη νίκη με διαφορετικούς τρόπους δύναμη κατά την ανύψωση φορτίου από χρησιμοποιώντας αυτόν τον μηχανισμό, για παράδειγμα: in Το εγχειρίδιο του Peryshkin ΕΝΑ. Β. νίκες σε η δύναμη επιτυγχάνεται με χρησιμοποιώντας τον τροχό του μπλοκ, στον οποίο δρουν οι δυνάμεις του μοχλού, και στο εγχειρίδιο του Gendenstein ΜΕΓΑΛΟ. Ε. αποκτώνται τα ίδια κέρδη με χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο, το οποίο υπόκειται στη δύναμη τάνυσης του καλωδίου. Διάφορα σχολικά βιβλία, διάφορα είδηΚαι διαφορετικές δυνάμεις - για να λάβετε κέρδη δύναμη κατά την ανύψωση ενός φορτίου. Επομένως, ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι η αναζήτηση αντικειμένων και δύναμη, με μέσω του οποίου προκύπτουν τα κέρδη δύναμη, κατά την ανύψωση φορτίου με έναν απλό μηχανισμό μπλοκ.

Λέξεις-κλειδιά:

Αρχικά, ας ρίξουμε μια ματιά και ας συγκρίνουμε πώς επιτυγχάνονται κέρδη κατά την ανύψωση ενός φορτίου με έναν απλό μηχανισμό μπλοκ, σε σχολικά βιβλία φυσικής για την 7η τάξη Για το σκοπό αυτό, θα τοποθετήσουμε αποσπάσματα από κείμενα σχολικών βιβλίων με τις ίδιες έννοιες σε έναν πίνακα για λογους σαφηνειας.

Peryshkin A.V. Physics. 7η τάξη. § 61. Εφαρμογή του κανόνα ισορροπίας μοχλού στο μπλοκ, σελ. 180–183.	Gendenshtein L. E. Φυσική. 7η τάξη. § 24. Απλοί μηχανισμοί, σ. 188–196.
"ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟΕίναι τροχός με αυλάκι, τοποθετημένος σε θήκη. Ένα σχοινί, καλώδιο ή αλυσίδα περνά μέσα από την υδρορροή μπλοκ. «Διορθώθηκε το μπλοκονομάζουν ένα τέτοιο μπλοκ ο άξονας του οποίου είναι σταθερός και δεν ανεβαίνει ούτε πέφτει κατά την ανύψωση φορτίων (Εικ. 177). Ένα σταθερό μπλοκ μπορεί να θεωρηθεί ως μοχλός ίσου οπλισμού, στον οποίο οι βραχίονες δυνάμεων είναι ίσοι με την ακτίνα του τροχού (Εικ. 178): OA=OB=r. Ένα τέτοιο μπλοκ δεν παρέχει κέρδος στη δύναμη (F1 = F2), αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης."	«Ένα ακίνητο μπλοκ σας δίνει αύξηση δύναμης; ...στο Σχ. 24.1α το καλώδιο τεντώνεται από μια δύναμη που ασκεί ο ψαράς στο ελεύθερο άκρο του καλωδίου. Η δύναμη τάνυσης του καλωδίου παραμένει σταθερή κατά μήκος του καλωδίου, έτσι από την πλευρά του καλωδίου μέχρι το φορτίο (ψάρια ) δρα μια δύναμη ίδιου μεγέθους. Επομένως, ένα ακίνητο μπλοκ δεν παρέχει κέρδος σε αντοχή. 6. Πώς μπορείτε να αποκτήσετε δύναμη χρησιμοποιώντας ένα σταθερό μπλοκ; Αν ένα άτομο σηκώνει ο ίδιος,όπως φαίνεται στην Εικ. 24.6, τότε το βάρος του ατόμου κατανέμεται εξίσου σε δύο μέρη του καλωδίου (στις αντίθετες πλευρές του μπλοκ). Επομένως, ένα άτομο σηκώνεται ασκώντας μια δύναμη που είναι το μισό του βάρους του».
«Ένα κινούμενο μπλοκ είναι ένα μπλοκ του οποίου ο άξονας ανεβαίνει και πέφτει μαζί με το φορτίο (Εικ. 179). Το σχήμα 180 δείχνει τον μοχλό που αντιστοιχεί σε αυτόν: O είναι το υπομόχλιο του μοχλού, AO - βραχίονας δύναμης P και OB - βραχίονας δύναμης F. Δεδομένου ότι ο βραχίονας OB είναι 2 φορές μεγαλύτερος από τον βραχίονα ΟΑ, τότε η δύναμη F είναι 2 φορές μικρότερη από τη δύναμη P: F=P/2. Ετσι, το κινητό μπλοκ δίνει ένα κέρδος τουδύναμη 2 φορές".	"5. Γιατί ένα κινούμενο μπλοκ κερδίζεισε ισχύεις διπλούν; Όταν το φορτίο ανυψώνεται ομοιόμορφα, το κινούμενο μπλοκ κινείται επίσης ομοιόμορφα. Αυτό σημαίνει ότι το αποτέλεσμα όλων των δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό είναι μηδέν. Εάν η μάζα του μπλοκ και η τριβή σε αυτό μπορούν να παραμεληθούν, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι εφαρμόζονται τρεις δυνάμεις στο μπλοκ: το βάρος του φορτίου P, κατευθυνόμενο προς τα κάτω, και δύο ίδιες δυνάμεις τάσης του καλωδίου F, κατευθυνόμενες προς τα πάνω . Εφόσον το αποτέλεσμα αυτών των δυνάμεων είναι μηδέν, τότε P = 2F, δηλαδή το βάρος του φορτίου είναι 2 φορές η δύναμη τάνυσης του καλωδίου.Αλλά η δύναμη τάνυσης του καλωδίου είναι ακριβώς η δύναμη που εφαρμόζεται κατά την ανύψωση του φορτίου με τη βοήθεια ενός κινητού μπλοκ. Έτσι έχουμε αποδείξει ότι το κινητό μπλοκ δίνει κέρδος δύναμη 2 φορές".
«Συνήθως στην πράξη χρησιμοποιούν συνδυασμό σταθερού μπλοκ και κινητού (Εικ. 181). Το σταθερό μπλοκ χρησιμοποιείται μόνο για ευκολία. Δεν δίνει κέρδος σε δύναμη, αλλά αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης, για παράδειγμα, σας επιτρέπει να σηκώσετε ένα φορτίο ενώ στέκεστε στο έδαφος. Εικ. 181. Ένας συνδυασμός κινητών και σταθερών μπλοκ - ανυψωτικό αλυσίδας."	«12.Η Εικόνα 24.7 δείχνει το σύστημα μπλοκ. Πόσα κινητά μπλοκ έχει και πόσα σταθερά; Τι κέρδος σε δύναμη δίνει ένα τέτοιο σύστημα μπλοκ εάν η τριβή και μπορεί να παραμεληθεί η μάζα των μπλοκ; . Εικ.24.7. Απάντηση στη σελίδα 240: «12 Τρία κινούμενα τετράγωνα και ένα σταθερός; 8 φορές."

Ας συνοψίσουμε την ανασκόπηση και σύγκριση κειμένων και εικόνων σε σχολικά βιβλία:

Η απόδειξη της απόκτησης κέρδους στη δύναμη στο εγχειρίδιο του A. V. Peryshkin πραγματοποιείται στον τροχό του μπλοκ και η ενεργούσα δύναμη είναι η δύναμη του μοχλού. κατά την ανύψωση ενός φορτίου, ένα ακίνητο μπλοκ δεν παρέχει κέρδος σε αντοχή, αλλά ένα κινητό μπλοκ παρέχει διπλάσιο κέρδος σε δύναμη. Δεν αναφέρεται καλώδιο στο οποίο κρέμεται φορτίο σε σταθερό μπλοκ και κινητό μπλοκ με φορτίο.

Από την άλλη πλευρά, στο εγχειρίδιο του Gendenstein L.E η απόδειξη του κέρδους σε ισχύ πραγματοποιείται σε ένα καλώδιο στο οποίο κρέμεται ένα φορτίο ή ένα κινητό μπλοκ με φορτίο και η ενεργούσα δύναμη είναι η δύναμη τάνυσης του καλωδίου. κατά την ανύψωση ενός φορτίου, ένα ακίνητο μπλοκ μπορεί να δώσει 2 φορές αύξηση της αντοχής, αλλά δεν υπάρχει καμία αναφορά στο κείμενο του μοχλού στον τροχό μπλοκ.

Μια αναζήτηση της βιβλιογραφίας που περιγράφει το ισχύον κέρδος χρησιμοποιώντας ένα μπλοκ και ένα καλώδιο οδήγησε στο «Στοιχείο Βιβλίο Φυσικής», που επιμελήθηκε ο Ακαδημαϊκός G. S. Landsberg, στην §84. Απλές μηχανέςστις σελ. 168–175 δίνονται περιγραφές για: «μονό μπλοκ, διπλό μπλοκ, πύλη, τροχαλία και μπλοκ διαφορικού». Πράγματι, από τη σχεδίασή του, "ένα διπλό μπλοκ δίνει κέρδος στη δύναμη κατά την ανύψωση ενός φορτίου, λόγω της διαφοράς στο μήκος των ακτίνων των μπλοκ" με τη βοήθεια του οποίου ανυψώνεται το φορτίο και "ένα μπλοκ τροχαλίας δίνει αύξηση της δύναμης κατά την ανύψωση ενός φορτίου, λόγω του σχοινιού, σε πολλά μέρη του οποίου κρέμεται ένα φορτίο.» Έτσι, ήταν δυνατό να μάθουμε γιατί ένα μπλοκ και ένα καλώδιο (σχοινί) δίνουν κέρδος σε δύναμη κατά την ανύψωση ενός φορτίου, αλλά δεν ήταν δυνατό να μάθουμε πώς το μπλοκ και το καλώδιο αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και μεταφέρουν το βάρος του φορτώστε το ένα στο άλλο, καθώς το φορτίο μπορεί να αναρτηθεί σε ένα καλώδιο και το καλώδιο πεταχτεί πάνω από το μπλοκ ή το φορτίο μπορεί να κρεμαστεί στο μπλοκ και το μπλοκ κρέμεται στο καλώδιο. Αποδείχθηκε ότι η δύναμη τάνυσης του καλωδίου είναι σταθερή και δρα σε όλο το μήκος του καλωδίου, επομένως η μεταφορά του βάρους του φορτίου από το καλώδιο στο μπλοκ θα γίνεται σε κάθε σημείο επαφής μεταξύ του καλωδίου και του μπλοκ , καθώς και τη μεταφορά του βάρους του φορτίου που αιωρείται στο μπλοκ στο καλώδιο. Για να διευκρινίσουμε την αλληλεπίδραση του μπλοκ με το καλώδιο, θα πραγματοποιήσουμε πειράματα για να λάβουμε ένα κέρδος σε ισχύ με ένα κινούμενο μπλοκ κατά την ανύψωση ενός φορτίου, χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό μιας σχολικής τάξης φυσικής: δυναμόμετρα, εργαστηριακά μπλοκ και ένα σύνολο βαρών σε 1Ν (102 g). Ας ξεκινήσουμε τα πειράματα με ένα κινούμενο μπλοκ, γιατί έχουμε τρία διαφορετικές εκδόσειςαποκτώντας ένα κέρδος ισχύος με αυτό το μπλοκ. Η πρώτη έκδοση είναι «Εικ.180. Ένα κινούμενο μπλοκ ως μοχλός με άνισους βραχίονες» - εγχειρίδιο του A. V. Peryshkin, το δεύτερο «Εικ. 24.5... δύο ίσες δυνάμεις τάνυσης του καλωδίου F» - σύμφωνα με το σχολικό βιβλίο του L. E. Gendenstein και τέλος το τρίτο «Εικ. 145 . Ανύψωση φορτίου με κινητό κλιπ τροχαλίας σε πολλά μέρη ενός σχοινιού - σύμφωνα με το εγχειρίδιο του G. S. Landsberg.

Εμπειρία Νο. 1. "Εικ. 183"

Για να πραγματοποιήσετε το πείραμα No έναν μοχλό με άνισους ώμους OAB, όπως στο «Εικ. 180», και αρχίστε να σηκώνετε το φορτίο από τη θέση 1 στη θέση 2. Την ίδια στιγμή, το μπλοκ αρχίζει να περιστρέφεται, αριστερόστροφα, γύρω από τον άξονά του στο σημείο Α και στο σημείο Β. , το άκρο του μοχλού πίσω από τον οποίο γίνεται η ανύψωση, βγαίνει πέρα ​​από το ημικύκλιο κατά μήκος του οποίου το καλώδιο περνά γύρω από το κινούμενο μπλοκ από κάτω. Σημείο Ο - το υπομόχλιο του μοχλού, το οποίο πρέπει να είναι ακίνητο, κατεβαίνει, βλέπε «Εικ. 183» - θέση 2, δηλαδή ένας μοχλός με άνισους ώμους ΟΑΒ αλλάζει σαν μοχλός με ίσους ώμους (τα σημεία Ο και Β περνούν από το ίδιο. μονοπάτια).

Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν στο πείραμα No. στο "Εικ. 180", κατά την ανύψωση του φορτίου, με περιστροφή του μπλοκ γύρω από τον άξονά του, αντιστοιχεί ένας μοχλός με ίσους βραχίονες, ο οποίος δεν παρέχει κέρδος αντοχής κατά την ανύψωση του φορτίου.

Θα ξεκινήσουμε το πείραμα Νο. 2 συνδέοντας δυναμόμετρα στα άκρα του καλωδίου, στα οποία θα κρεμάσουμε ένα κινούμενο μπλοκ με φορτίο βάρους 102 g, το οποίο αντιστοιχεί σε δύναμη βαρύτητας 1 N. Θα στερεώσουμε ένα από τα άκρα του το καλώδιο σε μια ανάρτηση και χρησιμοποιώντας το άλλο άκρο του καλωδίου θα σηκώσουμε το φορτίο στο κινούμενο μπλοκ. Πριν από την ανάβαση, οι ενδείξεις και των δύο δυναμομέτρων ήταν 0,5 Β το καθένα στην αρχή της ανάβασης, οι ενδείξεις του δυναμομέτρου για το οποίο έγινε η ανάβαση άλλαξαν σε 0,6 Β και παρέμειναν έτσι στο τέλος της ανάβασης. οι ενδείξεις επέστρεψαν στα 0,5 N. Οι ενδείξεις του δυναμόμετρου, που ήταν σταθερό για σταθερή ανάρτηση δεν άλλαξαν κατά την άνοδο και παρέμειναν ίσες με 0,5 N. Ας αναλύσουμε τα αποτελέσματα του πειράματος:

1. Πριν από την ανύψωση, όταν ένα φορτίο 1 N (102 g) κρέμεται σε ένα κινητό μπλοκ, το βάρος του φορτίου κατανέμεται σε ολόκληρο τον τροχό και μεταφέρεται στο καλώδιο, το οποίο περιστρέφεται γύρω από το μπλοκ από κάτω, χρησιμοποιώντας ολόκληρο το ημικύκλιο του ρόδα.
2. Πριν από την ανύψωση, οι ενδείξεις και των δύο δυναμομέτρων είναι 0,5 N, που υποδηλώνει την κατανομή του βάρους ενός φορτίου 1 N (102 g) σε δύο μέρη του καλωδίου (πριν και μετά το μπλοκ) ή ότι η δύναμη τάνυσης του καλωδίου είναι 0,5 N και είναι το ίδιο σε όλο το μήκος του καλωδίου (το ίδιο στην αρχή, το ίδιο στο τέλος του καλωδίου) - και οι δύο αυτές δηλώσεις είναι αληθείς.

Ας συγκρίνουμε την ανάλυση του πειράματος Νο. 2 με τις εκδόσεις του σχολικού βιβλίου σχετικά με τη λήψη διπλάσιου κέρδους σε δύναμη χρησιμοποιώντας ένα κινούμενο μπλοκ. Ας ξεκινήσουμε με τη δήλωση στο σχολικό βιβλίο του Gendenstein L.E «... ότι εφαρμόζονται τρεις δυνάμεις στο μπλοκ: το βάρος του φορτίου P, κατευθυνόμενο προς τα κάτω, και δύο πανομοιότυπες δυνάμεις τάσης του καλωδίου, κατευθυνόμενες προς τα πάνω (Εικ. 24.5). .» Θα ήταν ακριβέστερο να πούμε ότι το βάρος του φορτίου στο «Εικ. 14,5" κατανεμήθηκε σε δύο μέρη του καλωδίου, πριν και μετά το μπλοκ, αφού η δύναμη τάνυσης του καλωδίου είναι μία. Απομένει να αναλύσουμε την υπογραφή κάτω από το "Εικ. 181" από το σχολικό βιβλίο του A. V. Peryshkin "Συνδυασμός κινητών και σταθερών μπλοκ - μπλοκ τροχαλίας". Μια περιγραφή της συσκευής και του κέρδους σε δύναμη κατά την ανύψωση ενός φορτίου με τροχαλία δίνεται στο Elementary Textbook of Physics, ed. Lansberg G.S. όπου λέγεται: «Κάθε κομμάτι σχοινιού μεταξύ των μπλοκ θα ενεργήσει σε ένα κινούμενο φορτίο με μια δύναμη T, και όλα τα κομμάτια σχοινιού θα ενεργούν με μια δύναμη nT, όπου n είναι ο αριθμός των ξεχωριστών τμημάτων σχοινιού που συνδέουν και τα δύο μέρη του μπλοκ». Αποδεικνύεται ότι αν εφαρμόσουμε στο "Εικ. 181" το κέρδος σε ισχύ με ένα "σχοινί που συνδέει και τα δύο μέρη" της τροχαλίας από το στοιχειώδες εγχειρίδιο φυσικής του G. S. Landsberg, τότε η περιγραφή του κέρδους σε ισχύ με ένα κινούμενο μπλοκ. στο "Εικ. 179" και, κατά συνέπεια, το Σχ. 180" θα ήταν σφάλμα.

Αφού αναλύσουμε τέσσερα εγχειρίδια φυσικής, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχουσα περιγραφήη απόκτηση κέρδους σε ισχύ χρησιμοποιώντας έναν απλό μηχανισμό μπλοκ δεν αντιστοιχεί στην πραγματική κατάσταση των πραγμάτων και επομένως απαιτεί μια νέα περιγραφή της λειτουργίας ενός απλού μηχανισμού μπλοκ.

Απλός μηχανισμός ανύψωσηςαποτελείται από ένα μπλοκ και ένα καλώδιο (σχοινί ή αλυσίδα).

Μπλοκ αυτού μηχανισμός ανύψωσηςχωρίζονται:

από το σχεδιασμό σε απλό και σύνθετο?

σύμφωνα με τη μέθοδο ανύψωσης φορτίων σε κινητά και σταθερά.

Ας αρχίσουμε να εξοικειωνόμαστε με το σχεδιασμό των μπλοκ με απλό μπλοκ, που είναι ένας τροχός που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, με μια αυλάκωση γύρω από την περιφέρεια για ένα καλώδιο (σχοινί, αλυσίδα) Σχ. 1 και μπορεί να θεωρηθεί ως μοχλός ίσου οπλισμού στον οποίο οι βραχίονες δυνάμεων είναι ίσοι με την ακτίνα του ο τροχός: OA=OB=r. Ένα τέτοιο μπλοκ δεν παρέχει κέρδος στη δύναμη, αλλά σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση κίνησης του καλωδίου (σχοινί, αλυσίδα).

Διπλό μπλοκαποτελείται από δύο μπλοκ διαφορετικών ακτίνων, στερεωμένα μεταξύ τους άκαμπτα και στερεωμένα κοινός άξοναςΕικ.2. Οι ακτίνες των μπλοκ r1 και r2 είναι διαφορετικές και, κατά την ανύψωση ενός φορτίου, λειτουργούν σαν μοχλός με άνισους ώμους και το κέρδος σε ισχύ θα είναι ίσο με το λόγο των μηκών των ακτίνων του μπλοκ μεγαλύτερης διαμέτρου προς το μπλοκ μικρότερης διαμέτρου F = Р·r1/r2.

Πύλη αποτελείται από έναν κύλινδρο (τύμπανο) και μια λαβή προσαρτημένη σε αυτόν, η οποία λειτουργεί ως μπλοκ μεγάλη διάμετρος, Το κέρδος σε δύναμη που δίνεται από το κολάρο καθορίζεται από τον λόγο της ακτίνας του κύκλου R που περιγράφεται από τη λαβή προς την ακτίνα του κυλίνδρου r στον οποίο τυλίγεται το σχοινί F = Р·r/R.

Ας προχωρήσουμε στη μέθοδο ανύψωσης φορτίου με μπλοκ. Από την περιγραφή του σχεδιασμού, όλα τα μπλοκ έχουν έναν άξονα γύρω από τον οποίο περιστρέφονται. Εάν ο άξονας του μπλοκ είναι σταθερός και δεν ανεβαίνει ή πέφτει κατά την ανύψωση φορτίων, τότε ένα τέτοιο μπλοκ ονομάζεται σταθερό μπλοκενιαίο μπλοκ, διπλό μπλοκ, πύλη.

U κινούμενο μπλοκο άξονας ανεβαίνει και πέφτει μαζί με το φορτίο (Εικ. 10) και προορίζεται κυρίως για την εξάλειψη της κάμψης του καλωδίου στο σημείο που αναρτάται το φορτίο.

Ας εξοικειωθούμε με τη συσκευή και τη μέθοδο ανύψωσης ενός φορτίου το δεύτερο μέρος ενός απλού μηχανισμού ανύψωσης είναι ένα καλώδιο, σχοινί ή αλυσίδα. Το καλώδιο είναι κατασκευασμένο από χαλύβδινα σύρματα, το σχοινί είναι κατασκευασμένο από νήματα ή νήματα και η αλυσίδα αποτελείται από συνδέσμους που συνδέονται μεταξύ τους.

Μέθοδοι ανάρτησης φορτίου και απόκτησης αντοχής κατά την ανύψωση φορτίου με καλώδιο:

Στο Σχ. 4, το φορτίο στερεώνεται στο ένα άκρο του καλωδίου και αν σηκώσετε το φορτίο από το άλλο άκρο του καλωδίου, τότε για να σηκώσετε αυτό το φορτίο θα χρειαστείτε μια δύναμη ελαφρώς μεγαλύτερη από το βάρος του φορτίου, καθώς ένα απλό μπλοκ του κέρδους σε δύναμη δεν δίνει F = P.

Στο Σχ. 5, ο εργαζόμενος σηκώνει το φορτίο με ένα καλώδιο που περιστρέφεται γύρω από ένα απλό μπλοκ από πάνω στο ένα άκρο του πρώτου τμήματος του καλωδίου υπάρχει ένα κάθισμα στο οποίο κάθεται ο εργάτης και από το δεύτερο μέρος του καλωδίου. ο εργαζόμενος σηκώνεται με δύναμη 2 φορές μικρότερη από το βάρος του, επειδή το βάρος του εργάτη κατανεμήθηκε σε δύο μέρη του καλωδίου, το πρώτο - από το κάθισμα στο μπλοκ και το δεύτερο - από το μπλοκ στα χέρια του εργάτη F = P/2.

Στο Σχ. 6, το φορτίο ανυψώνεται από δύο εργάτες χρησιμοποιώντας δύο καλώδια και το βάρος του φορτίου θα κατανεμηθεί εξίσου μεταξύ των καλωδίων και επομένως κάθε εργαζόμενος θα σηκώσει το φορτίο με δύναμη ίση με το ήμισυ του βάρους του φορτίου F = P/ 2.

Στο Σχ. 7, οι εργαζόμενοι σηκώνουν ένα φορτίο που κρέμεται σε δύο μέρη ενός καλωδίου και το βάρος του φορτίου θα κατανεμηθεί εξίσου μεταξύ των τμημάτων αυτού του καλωδίου (όπως μεταξύ δύο καλωδίων) και κάθε εργαζόμενος θα σηκώσει το φορτίο με μια δύναμη ίσο με το μισό βάρος του φορτίου F = P/2.

Στο Σχ. 8, το άκρο του καλωδίου, με το οποίο ένας από τους εργάτες σήκωνε το φορτίο, στερεώθηκε σε μια σταθερή ανάρτηση και το βάρος του φορτίου κατανεμήθηκε σε δύο μέρη του καλωδίου και όταν ο εργάτης σήκωσε το φορτίο από το δεύτερο άκρο του καλωδίου, η δύναμη με την οποία ο εργάτης θα σήκωνε το φορτίο διπλασιάστηκε λιγότερο από το βάρος του φορτίου F = P/2 και η ανύψωση του φορτίου θα είναι 2 φορές πιο αργή.

Στο Σχ. 9, το φορτίο κρέμεται σε 3 μέρη ενός καλωδίου, το ένα άκρο του οποίου είναι σταθερό και το κέρδος που ισχύει κατά την ανύψωση του φορτίου θα είναι ίσο με 3, καθώς το βάρος του φορτίου θα κατανεμηθεί σε τρία μέρη του καλώδιο F = P/3.

Για την εξάλειψη της κάμψης και τη μείωση της δύναμης τριβής, τοποθετείται ένα απλό μπλοκ στο σημείο όπου αναρτάται το φορτίο και η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση του φορτίου δεν έχει αλλάξει, καθώς ένα απλό μπλοκ δεν παρέχει κέρδος σε αντοχή (Εικ. 10 και Εικ. 11), και θα κληθεί το ίδιο το μπλοκ κινούμενο μπλοκ, αφού ο άξονας αυτού του μπλοκ ανεβαίνει και πέφτει μαζί με το φορτίο.

Θεωρητικά, ένα φορτίο μπορεί να αναρτηθεί σε απεριόριστο αριθμό τμημάτων ενός καλωδίου, αλλά στην πράξη περιορίζονται σε έξι μέρη και ένας τέτοιος μηχανισμός ανύψωσης ονομάζεται ανυψωτικό αλυσίδας, που αποτελείται από σταθερά και κινητά κλιπ με απλά μπλοκ, τα οποία τυλίγονται εναλλάξ γύρω από ένα καλώδιο, το ένα άκρο του οποίου είναι στερεωμένο σε ένα σταθερό κλιπ και το φορτίο ανυψώνεται χρησιμοποιώντας το άλλο άκρο του καλωδίου. Το κέρδος σε αντοχή εξαρτάται από τον αριθμό των τμημάτων του καλωδίου μεταξύ των σταθερών και κινητών κλωβών, κατά κανόνα, είναι 6 μέρη του καλωδίου και το κέρδος σε αντοχή είναι 6 φορές.

Το άρθρο εξετάζει τις πραγματικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μπλοκ και του καλωδίου κατά την ανύψωση ενός φορτίου. Η υπάρχουσα πρακτική στον καθορισμό ότι «ένα σταθερό μπλοκ δεν δίνει κέρδος σε αντοχή, αλλά ένα κινητό μπλοκ δίνει κέρδος σε ισχύ κατά 2 φορές» ερμήνευσε λανθασμένα την αλληλεπίδραση του καλωδίου και του μπλοκ στο μηχανισμός ανύψωσηςκαι δεν αντικατοπτρίζει την πλήρη ποικιλομορφία των σχεδίων μπλοκ, η οποία οδήγησε στην ανάπτυξη μονόπλευρων εσφαλμένων ιδεών για το μπλοκ. Σε σύγκριση με τους υπάρχοντες όγκους υλικού για τη μελέτη ενός απλού μηχανισμού μπλοκ, ο όγκος του άρθρου έχει αυξηθεί κατά 2 φορές, αλλά αυτό επέτρεψε να εξηγηθούν ξεκάθαρα και κατανοητά οι διαδικασίες που συμβαίνουν σε έναν απλό μηχανισμό ανύψωσης όχι μόνο στους μαθητές, αλλά και στους δασκάλους.

Βιβλιογραφία:

1. Pyryshkin, A.V. Φυσική, 7η τάξη: σχολικό βιβλίο / A.V., πρόσθετη - M.: Bustard, 224, ill. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Εφαρμογή του κανόνα ισορροπίας μοχλού στο μπλοκ, σελ. 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Physics. 7η τάξη. Σε 2 ώρες Μέρος 1. Εγχειρίδιο για εκπαιδευτικά ιδρύματα / L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; επεξεργάστηκε από V. A. Orlova, I. I. Roizen - 2η έκδ., αναθεωρημένη. - Μ.: Μνημοσύνη, 2010.-254 σελ.: εικ. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Απλοί μηχανισμοί, σ. 188–196.
3. Δημοτικό εγχειρίδιο φυσικής, επιμέλεια ακαδημαϊκού G. S. Landsberg Τόμος 1. Μηχανική. Θερμότητα. Molecular physics - 10th ed - M.: Nauka, 1985. § 84. Simple machines, σελ. 168–175.
4. Gromov, S. V. Φυσική: Εγχειρίδιο. για την 7η τάξη γενική εκπαίδευση ιδρύματα / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3rd ed. - Μ.: Εκπαίδευση, 2001.-158 σελ.,: εικ. ISBN-5–09–010349–6. §22. Μπλοκ, σσ.55 -57.

Λέξεις-κλειδιά: μπλοκ, διπλό μπλοκ, σταθερό μπλοκ, κινητό μπλοκ, μπλοκ τροχαλίας..

Σχόλιο: Τα εγχειρίδια φυσικής για την 7η τάξη, όταν μελετούν έναν απλό μηχανισμό μπλοκ, ερμηνεύουν με διαφορετικούς τρόπους το κέρδος που ισχύει κατά την ανύψωση φορτίου χρησιμοποιώντας αυτόν τον μηχανισμό, για παράδειγμα: στο σχολικό βιβλίο του A. V. Peryshkin, το κέρδος σε ισχύ επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τον τροχό του το μπλοκ, πάνω στο οποίο δρουν οι δυνάμεις του μοχλού, και στο εγχειρίδιο του Gendenstein L.E το ίδιο κέρδος λαμβάνεται με τη βοήθεια ενός καλωδίου, στο οποίο επιδρά η δύναμη τάνυσης του καλωδίου. Διαφορετικά εγχειρίδια, διαφορετικά αντικείμενα και διαφορετικές δυνάμεις - για να αποκτήσετε κέρδος στη δύναμη κατά την ανύψωση ενός φορτίου. Επομένως, ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι η αναζήτηση αντικειμένων και δυνάμεων με τη βοήθεια των οποίων επιτυγχάνεται κέρδος αντοχής κατά την ανύψωση ενός φορτίου με έναν απλό μηχανισμό μπλοκ.

ΣΕ μοντέρνα τεχνολογίαΓια τη μεταφορά αγαθών σε εργοτάξια και επιχειρήσεις, χρησιμοποιούνται ευρέως μηχανισμοί ανύψωσης, οι οποίοι είναι απαραίτητοι συστατικάπου μπορούν να ονομαστούν απλοί μηχανισμοί. Ανάμεσά τους είναι οι παλαιότερες εφευρέσεις της ανθρωπότητας: το μπλοκ και ο μοχλός. Ο αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Αρχιμήδης έκανε το έργο του ανθρώπου πιο εύκολο δίνοντάς του δύναμη όταν χρησιμοποιούσε την εφεύρεσή του και τον δίδαξε να αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης.

Ένα μπλοκ είναι ένας τροχός με μια αυλάκωση γύρω από την περιφέρειά του για ένα σχοινί ή αλυσίδα, ο άξονας του οποίου είναι άκαμπτα στερεωμένος σε έναν τοίχο ή μια δοκό οροφής.

Οι ανυψωτικές συσκευές συνήθως χρησιμοποιούν όχι ένα, αλλά πολλά μπλοκ. Ένα σύστημα από μπλοκ και καλώδια που έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν την ικανότητα φόρτωσης ονομάζεται ανυψωτικό αλυσίδας.

Το κινητό και το σταθερό μπλοκ είναι οι ίδιοι αρχαίοι απλοί μηχανισμοί με τον μοχλό. Ήδη το 212 π.Χ., με τη βοήθεια αγκιστριών και λαβών συνδεδεμένων με ογκόλιθους, οι Συρακουσιανοί κατέλαβαν πολιορκητικό εξοπλισμό από τους Ρωμαίους. Την κατασκευή στρατιωτικών οχημάτων και την άμυνα της πόλης ηγήθηκε ο Αρχιμήδης.

Ο Αρχιμήδης θεωρούσε ένα σταθερό μπλοκ ως μοχλό ίσου οπλισμού.

Η ροπή της δύναμης που ασκείται στη μία πλευρά του μπλοκ είναι ίση με τη στιγμή της δύναμης που ασκείται στην άλλη πλευρά του μπλοκ. Οι δυνάμεις που δημιουργούν αυτές τις στιγμές είναι επίσης ίδιες.

Δεν υπάρχει κέρδος σε δύναμη, αλλά ένα τέτοιο μπλοκ σας επιτρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση της δύναμης, η οποία μερικές φορές είναι απαραίτητη.

Ο Αρχιμήδης πήρε το κινητό μπλοκ ως άνισο οπλισμένο μοχλό, που δίνει διπλάσιο κέρδος σε δύναμη. Σε σχέση με το κέντρο περιστροφής δρουν ροπές δυνάμεων, οι οποίες σε ισορροπία πρέπει να είναι ίσες.

Ο Αρχιμήδης σπούδασε μηχανικές ιδιότητεςκινούμενο μπλοκ και το εφάρμοσε στην πράξη. Σύμφωνα με τον Αθηναίο, «εφευρέθηκαν πολλές μέθοδοι για να εκτοξευθεί το γιγάντιο πλοίο που κατασκεύασε ο Συρακούσιος τύραννος Ιέρωνας, αλλά ο μηχανικός Αρχιμήδης, χρησιμοποιώντας απλούς μηχανισμούς, κατάφερε μόνος του να μετακινήσει το πλοίο με τη βοήθεια λίγων ανθρώπων και με τη βοήθειά του καθέλκυσε ένα τεράστιο πλοίο.»

Το μπλοκ δεν δίνει κανένα κέρδος στην εργασία, επιβεβαιώνοντας τον χρυσό κανόνα της μηχανικής. Αυτό είναι εύκολο να επαληθευτεί προσέχοντας τις αποστάσεις που διανύει το χέρι και το βάρος.

Τα αθλητικά ιστιοφόρα, όπως και τα ιστιοφόρα του παρελθόντος, δεν μπορούν να κάνουν χωρίς μπλοκ όταν τοποθετούν και ελέγχουν πανιά. Τα σύγχρονα πλοία χρειάζονται μπλοκ για την ανύψωση σημάτων και σκαφών.

Αυτός ο συνδυασμός κινούμενων και σταθερών μονάδων σε μια ηλεκτρισμένη γραμμή ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗγια να ρυθμίσετε την τάση του σύρματος.

Αυτό το σύστημα μπλοκ μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πιλότους ανεμόπτερου για να σηκώσουν τις συσκευές τους στον αέρα.