A blokk egyfajta kar, amely egy horonnyal ellátott kerék (1. ábra) a horonyba vezethető át.

1. ábra. Általános forma Blokk

A blokkokat mozgatható és rögzített részekre osztják.

Az álló blokk tengelye rögzítve van a teher emelésekor vagy leengedésekor, nem emelkedik vagy süllyed. Az általunk felvett teher súlyát P, az alkalmazott erőt F, a támaszpontot pedig O-val jelöljük (2. ábra).

2. ábra. Fix blokk

A P erő karja az OA szegmens (erőkar l 1), erőkar F szegmens OB (erőkar l 2) (3. ábra). Ezek a szegmensek a kerék sugarai, akkor a karok egyenlőek a sugárral. Ha a vállak egyenlőek, akkor a terhelés súlya és az emelésre kifejtett erő számszerűen egyenlő.

3. ábra. Fix blokk

Ebből arra következtethetünk, hogy az emelés megkönnyítése érdekében célszerű a rakományt lefelé irányuló erővel felemelni.

Olyan eszköz, amelyben a tengely teherrel emelhető és süllyeszthető. A művelet hasonló a kar működéséhez (4. ábra).

Rizs. 4. Mozgatható blokk

Ennek a blokknak a működtetéséhez rögzítjük a kötél egyik végét, a másik végére F erőt fejtünk ki a P súlyú teher felemeléséhez, a terhelést az A ponthoz rögzítjük. A támaszpont forgás közben az O pont lesz, mert minden mozgási pillanatban a blokk elfordul és az O pont szolgál támaszpontként (5. ábra).

Rizs. 5. Mozgatható blokk

Az F erőkar értéke két sugár.

A P erőkar értéke egy sugár.

Az erők karjai a karegyensúly szabálya szerint kétszer, az erők kétszeresére különböznek egymástól. A P súlyú teher felemeléséhez szükséges erő a teher súlyának fele lesz. A mozgatható blokk kétszeres szilárdsági előnyt biztosít.

A gyakorlatban a blokkok kombinációit használják az emeléshez kifejtett erő hatásirányának megváltoztatására és felére csökkentésére (6. ábra).

Rizs. 6. Mozgatható és rögzített blokkok kombinációja

Az óra során megismerkedtünk egy rögzített és mozgatható blokk felépítésével, és megtanultuk, hogy a tömbök karok fajtái. A témával kapcsolatos problémák megoldásához emlékeznie kell a kar egyensúlyának szabályára: az erők aránya fordítottan arányos ezen erők karjainak arányával.

1. Lukasik V.I., Ivanova E.V. Fizika feladatgyűjtemény 7-9 oktatási intézmények. - 17. kiadás - M.: Oktatás, 2004.
2. Peryshkin A.V. Fizika. 7. osztály - 14. kiadás, sztereotípia. - M.: Túzok, 2010.
3. Peryshkin A.V. Fizika feladatgyűjtemény, 7-9. évfolyam: 5. kiad., sztereotípia. - M: „Exam” Kiadó, 2010.

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

Házi feladat

1. Fedezze fel Ön is, mi az a láncos emelő, és milyen teljesítménynövekedést ad.
2. Hol használják a rögzített és mozgatható blokkokat a mindennapi életben?
3. Mi a könnyebb felmászás: kötélen vagy álló tömb segítségével?

A mozgatható blokk használata kétszeres erőnövekedést ad, az álló blokk használata lehetővé teszi a kifejtett erő irányának megváltoztatását. A gyakorlatban mozgatható és rögzített blokkok kombinációit használják. Ezenkívül minden mozgó blokk lehetővé teszi az alkalmazott erő felére csökkentését vagy a tehermozgatás sebességének megkétszerezését. A rögzített blokkokat a mozgatható blokkok egyetlen rendszerré történő összekapcsolására használják. Az ilyen mozgatható és rögzített blokkok rendszerét szíjtárcsás blokknak nevezik.

Meghatározás

A szíjtárcsa blokk mozgatható és rögzített tömbökből álló rendszer, amelyet rugalmas kapcsolattal (kötelek, láncok) kötnek össze, amelyek a terhek emelésének erejét vagy sebességét növelik.

A láncos emelőt olyan esetekben használják, amikor nehéz terhet kell felemelni vagy mozgatni minimális erőfeszítéssel, feszültséget kell biztosítani stb. A legegyszerűbb tárcsarendszer mindössze egy blokkból és egy kötélből áll, ugyanakkor lehetővé teszi a teher felemeléséhez szükséges vonóerő felére csökkentését.

1. ábra. A szíjtárcsában minden mozgó blokk kétszeres erő- vagy sebességnövekedést ad

Az emelőszerkezetek általában erőgépeket használnak, hogy csökkentsék a kötél feszességét, a dobra ható teher súlyától számított nyomatékot és áttétel mechanizmus (emelő, csörlő). Sokkal ritkábban használják a nagy sebességű szíjtárcsákat, amelyek lehetővé teszik a terhelés mozgási sebességének növelését a hajtóelem alacsony sebességénél. Használják hidraulikus vagy pneumatikus emelőkben, rakodókban és daruk teleszkópos gémhosszabbító mechanizmusaiban.

A szíjtárcsa fő jellemzője a sokféleség. Ez a flexibilis test azon ágai számának aránya, amelyekre a terhelést felfüggesztik, és a dobra tekercselt ágak számának aránya (hajtótárcsák esetében), vagy a rugalmas test elülső végének sebességének aránya hajtott vég (nagy sebességű szíjtárcsákhoz). Viszonylagosan a multiplicitás egy elméletileg számított erő- vagy sebességnövekedési együttható láncos emelő használatakor. A szíjtárcsarendszer többszörösségének megváltoztatása további blokkok behelyezésével vagy eltávolításával történik a rendszerből, miközben a kötél egyenletes többszörös vége egy rögzített szerkezeti elemhez, páratlan többszörösével pedig a horogkapocshoz van rögzítve.

2. ábra Kötélrögzítés páros és páratlan tárcsarendszerrel

$n$ mozgatható és $n$ rögzített tömbökkel rendelkező szíjtárcsa használatakor érvényes erősítést a következő képlet határozza meg: $P=2Fn$, ahol $P$ a teher súlya, $F$ a terhelésre kifejtett erő. a szíjtárcsa bemenete, $n$ - a mozgó blokkok száma.

Az emelőszerkezet dobjához rögzített kötélágak számától függően megkülönböztethetők az egy (egyszerű) és a kéttárcsás emelők. BAN BEN egytárcsás emelők, amikor egy rugalmas elemet a dob tengelye mentén történő mozgása miatt tekercsel vagy leteker, nemkívánatos változás jön létre a dobtartók terhelésében. Továbbá, ha nincsenek szabad blokkok a rendszerben (a kötél a horgos felfüggesztés blokkjából közvetlenül a dobhoz megy), a terhelés nemcsak függőleges, hanem vízszintes síkban is mozog.

3. ábra Egy- és duplatárcsák

A teher szigorúan függőleges emelésének biztosítása érdekében kettős szíjtárcsákat (két egyszemélyes tárcsát) használnak, és a kötél mindkét végét a dobhoz rögzítik. A horogfelfüggesztés normál helyzetének biztosítására mindkét tárcsa rugalmas elemének egyenetlen megnyúlása esetén kiegyenlítőt vagy kiegyenlítő blokkokat használnak.

4. ábra A teher függőleges emelésének biztosítására szolgáló módszerek

A nagy sebességű szíjtárcsák különböznek a hatalmi témák, hogy bennük az általában hidraulikus vagy pneumatikus henger által kifejlesztett munkaerőt egy mozgatható ketrecre fejtik ki, és a terhelést egy kötél vagy lánc szabad végére függesztik fel. A sebességnövekedés ilyen szíjtárcsa használatakor a terhelés magasságának növelése eredményeként érhető el.

A csigák használatakor figyelembe kell venni, hogy a rendszerben használt elemek nem abszolút hajlékony testek, hanem bizonyos merevséggel rendelkeznek, így a szembejövő ág nem esik azonnal a blokk patakjába, a futó ág pedig nem. azonnal egyenesítse ki. Ez leginkább acélkötelek használatakor figyelhető meg.

Kérdés: miért van az építőipari daruk horog, ami a terhet hordozza, nem a kábel végére, hanem a mozgó blokk tartójára van rögzítve?

Válasz: a teher függőleges emelésének biztosítására.

Az 5. ábrán egy erőláncos emelő látható, amelyben több mozgó blokk van, és csak egy rögzített. Határozza meg, mekkora súlyt lehet megemelni, ha $F$ = 200 N erőt fejt ki egy álló blokkra?

5. ábra

A hajtótárcsa minden mozgó blokkja megduplázza az alkalmazott erőt. Azt a súlyt, amelyet a harmadik fokozatú elektromos polipaszt fel tud emelni (a súrlódási erők és a kábel merevségének korrekcióinak figyelembevétele nélkül), a következő képlet határozza meg:

Válasz: A láncos emelő 800 N súlyú terhet képes felemelni.

A blokkokat az egyszerű mechanizmusok közé sorolják. A blokkok mellett ezen eszközök csoportja, amelyek az erő átalakítását szolgálják, magában foglalja a kart és a ferde síkot.

MEGHATÁROZÁS

Blokk- merev test, amely egy rögzített tengely körül foroghat.

A blokkok tárcsák (kerekek, alacsony hengerek stb.) formájában készülnek, amelyek hornyával rendelkeznek, amelyen keresztül kötelet (torzót, kötelet, láncot) vezetnek át.

A rögzített tengelyű blokkot állónak nevezzük (1. ábra). Nem mozdul teher emelésekor. A rögzített blokkot egy karnak tekinthetjük, amelynek egyenlő karjai vannak.

Egy blokk egyensúlyának feltétele a rá ható erők nyomatékainak egyensúlyi feltétele:

Az 1. ábrán látható blokk akkor lesz egyensúlyban, ha a menetek feszítőereje egyenlő:

mivel ezeknek az erőknek a vállai azonosak (OA=OB). Az álló blokk nem növeli az erőt, de lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását. A felülről jövő kötél húzása gyakran kényelmesebb, mint az alulról jövő kötél.

Ha egy rögzített tömbön átdobott kötél egyik végére kötött teher tömege egyenlő m-rel, akkor annak felemeléséhez a kötél másik végére F erőt kell kifejteni, amely egyenlő:

feltéve, hogy nem vesszük figyelembe a blokkban lévő súrlódási erőt. Ha figyelembe kell venni a súrlódást a blokkban, akkor adja meg az ellenállási együtthatót (k), majd:

Egy sima, rögzített támaszték helyettesítheti a blokkot. Az ilyen támaszra egy kötelet (kötelet) dobnak, amely végigcsúszik a tartón, ugyanakkor a súrlódási erő megnő.

Az álló blokk nem ad semmilyen előnyt a munkában. Az erők alkalmazási pontjai által bejárt utak azonosak, egyenlőek az erővel, tehát egyenlőek a munkával.

A rögzített blokkok használatának erősítése érdekében blokkok kombinációját használják, például egy dupla blokkot. A tömböknek eltérő átmérővel kell rendelkezniük. Mozdulatlanul kapcsolódnak egymáshoz, és egyetlen tengelyre vannak felszerelve. Minden blokkhoz kötél van rögzítve, hogy az csúszás nélkül tekerhessen a tömb köré vagy le tudjon róla tekeredni. Az erők vállai ebben az esetben egyenlőtlenek lesznek. A kettős szíjtárcsa karként működik, különböző hosszúságú karokkal. A 2. ábra egy kettős blokk diagramját mutatja.

A 2. ábrán látható kar egyensúlyi feltétele a következő képlet lesz:

A kettős blokk átalakíthatja az erőt. Ha egy nagy sugarú tömb köré tekercselt kötélre kisebb erőt fejtünk ki, olyan erőt kapunk, amely a kisebb sugarú tömb köré tekercselt kötél oldaláról hat.

A mozgó blokk olyan blokk, amelynek tengelye együtt mozog a teherrel. ábrán. A 2. ábrán a mozgatható blokk különböző méretű karokkal rendelkező karnak tekinthető. Ebben az esetben az O pont a kar támaszpontja. OA - az erő karja; OB - az erő karja. Nézzük az ábrát. 3. Az erő karja kétszer akkora, mint az erő karja, ezért az egyensúlyhoz szükséges, hogy az F erő nagysága fele legyen a P erő nagyságának:

Megállapíthatjuk, hogy egy mozgó blokk segítségével kétszeres erőnövekedést kapunk. A mozgó blokk egyensúlyi állapotát a súrlódási erő figyelembevétele nélkül a következőképpen írjuk fel:

Ha megpróbáljuk figyelembe venni a súrlódási erőt a blokkban, akkor megadjuk a blokk ellenállási együtthatóját (k), és megkapjuk:

Néha egy mozgatható és egy rögzített blokk kombinációját használják. Ebben a kombinációban egy rögzített blokkot használnak a kényelem érdekében. Nem növeli az erőt, de lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását. Egy mozgó blokkot használnak az alkalmazott erő mértékének megváltoztatására. Ha a tömböt körülvevő kötél végei egyenlő szöget zárnak be a horizonttal, akkor a terhelésre ható erő és a test súlyának aránya megegyezik a tömb sugarának az ív húrjához viszonyított arányával. a kötél befogja. Ha a kötelek párhuzamosak, akkor a teher felemeléséhez szükséges erő kétszer kisebb lesz, mint a felemelt teher súlya.

A mechanika aranyszabálya

Az egyszerű mechanizmusok nem adnak nyereményt a munkában. Amennyi erőt nyerünk, távolságban ugyanannyit veszítünk. Mivel a munka egyenlő az erő és az elmozdulás skaláris szorzatával, ezért mozgatható (és álló) blokkok használatakor nem változik.

A képlet formájában aranyszabály A sz. így írható:

ahol - az erő alkalmazási pontja által bejárt út - az erő alkalmazási pontja által bejárt út.

Az aranyszabály az energiamegmaradás törvényének legegyszerűbb megfogalmazása. Ez a szabály egységes vagy majdnem esetekre vonatkozik egyenletes mozgás mechanizmusok. A kötelek végeinek transzlációs távolsága a tömbök sugarához ( és ) a következőképpen kapcsolódik:

Azt kapjuk, hogy a kettős blokk „aranyszabályának” teljesítéséhez szükséges, hogy:

Ha az erők kiegyenlítettek, akkor a blokk nyugalomban van vagy egyenletesen mozog.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat	A munkások két mozgatható és két rögzített tömbből álló rendszer segítségével 200 N erőt fejtenek ki az építkezési gerendák felemelésére. Mekkora a gerendák tömege (m)? Hagyja figyelmen kívül a blokkok súrlódását.
Megoldás	Készítsünk rajzot. A súlyrendszerre alkalmazott terhelés súlya lesz egyenlő az erővel az emelt testre (sugár) ható gravitáció: A rögzített blokkok nem adnak semmilyen nyereményt erőben. Minden mozgó blokk kétszeres erőnövekedést ad, ezért a mi körülményeink között négyszeres erőnövekedést kapunk. Ez azt jelenti, hogy írhatjuk: Azt találjuk, hogy a nyaláb tömege egyenlő: Számítsuk ki a sugár tömegét, fogadjuk el:
Válasz	m=80 kg

2. PÉLDA

Gyakorlat	Legyen az a magasság, amelyre az első példában a munkások emelik a gerendákat. Milyen munkát végeznek a munkások? Milyen munkát végez a teher, hogy egy adott magasságba elmozduljon?
Megoldás	A mechanika „aranyszabályának” megfelelően, ha a meglévő blokkrendszerrel négyszeres szilárdságnövekedést kaptunk, akkor a mozgási veszteség is négyszeres lesz. Példánkban ez azt jelenti, hogy a kötél hossza (l), amelyet a dolgozóknak meg kell választaniuk, négyszer nagyobb lesz, mint a teher által megtett távolság, azaz:

Bibliográfiai leírás: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Modern megjelenés egyszerű „blokk” mechanizmuson, a 7. osztályos fizika tankönyvekben tanult // Fiatal tudós. 2016. 2. sz. P. 106-113..07.2019).

A 7. osztályos fizika tankönyvek egy egyszerű blokkmechanizmus tanulmányozása során többféleképpen értelmezik a nyerést erő a teher felemelésekor ezzel a mechanizmussal például: in Peryskin tankönyve A. B. nyeremény be erővel érhető el a blokk kerekének felhasználásával, amelyre a kar erői hatnak, és Gendenstein tankönyvében L. E. ugyanazt a nyereményt kapjuk kábel segítségével, amely ki van téve a kábel feszítő erejének. Különféle tankönyvek, különféle tárgyakatÉs különböző erők - a nyeremények átvételéhez erő a teher felemelésekor. Ezért ennek a cikknek az a célja, hogy tárgyakat és erővel, amelyen keresztül megszerzik a nyereményt erő, amikor egy rakományt egyszerű blokkmechanizmussal emelünk.

Kulcsszavak:

Először nézzük meg és hasonlítsuk össze, hogyan érhető el erőnövekedés egyszerű blokkszerkezettel történő teheremelésnél, a 7. osztályos fizika tankönyvekben Ebből a célból egy táblázatban helyezünk el kivonatokat a tankönyvi szövegekből az egyértelműség kedvéért.

Peryshkin A.V. fizika. 7. osztály. 61. § A kar egyensúlyi szabályának alkalmazása a blokkra, 180–183.	Gendenshtein L. E. Fizika. 7. osztály. 24. § Egyszerű mechanizmusok, 188–196.
"Blokk Ez egy hornyos kerék, tartóba szerelve. Kötelet, kábelt vagy láncot vezetnek át a blokk ereszcsatornán. "Rögzített blokk olyan blokkot neveznek, amelynek a tengelye rögzített, és teheremeléskor nem emelkedik vagy süllyed (177. ábra). Egyenlőkarú karnak tekinthető egy rögzített blokk, amelyben az erők karjai megegyeznek a kerék sugarával (178. ábra): OA=OB=r. Egy ilyen blokk nem biztosít erőnövekedést (F1 = F2), de lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását."	„Egy álló blokk növeli az erőt? ...a 24.1a ábrán a kábelt a horgász által a kábel szabad végére kifejtett erő feszíti meg. A kábel feszítőereje állandó marad a kábel mentén, így a kábel oldalától a terhelésig (hal ) azonos nagyságú erő hat. Ezért egy álló blokk nem biztosít szilárdságnövekedést. 6.Hogyan tud erősödni egy rögzített blokk használatával? Ha az ember felemeli saját magad, a 24.6. ábrán látható módon, akkor a személy súlya egyenlően oszlik el a kábel két részében (a blokk ellentétes oldalán). Ezért az ember úgy emeli fel magát, hogy fele súlyának megfelelő erőt fejt ki."
„A mozgó blokk olyan blokk, amelynek tengelye a teherrel együtt emelkedik és süllyed (179. ábra). A 180. ábra a hozzá tartozó kart: O a kar támaszpontja, AO - P erő és OB - F erő karja. Mivel az OB kar kétszer nagyobb, mint az OA kar, akkor az F erő 2-szer kisebb, mint a P erő: F=P/2. És így, a mozgatható blokk nyereséget aderőltesse 2-szer".	"5. Miért ad egy mozgó blokk nyerést?hatálybankétszer? A teher egyenletes emelésekor a mozgó blokk is egyenletesen mozog. Ez azt jelenti, hogy az összes rá ható erő eredője nulla. Ha a blokk tömege és a benne lévő súrlódás elhanyagolható, akkor feltételezhetjük, hogy három erő hat a blokkra: a P terhelés lefelé irányuló súlya és az F kábel két azonos feszítőereje, amelyek felfelé irányulnak. . Mivel ezeknek az erőknek az eredője nulla, akkor P = 2F, azaz a teher súlya a kábel feszítőerejének 2-szerese. De a kábel feszítőereje pontosan az az erő, amely a teher mozgatható blokk segítségével történő emelésekor érvényesül. Így bebizonyítottuk hogy a mozgatható blokk erősítést ad be erőltesse 2-szer".
„Általában a gyakorlatban egy rögzített és egy mozgatható blokk kombinációját alkalmazzák (181. ábra). A rögzített blokkot csak a kényelem érdekében használjuk. Nem ad erőnövekedést, viszont megváltoztatja az erő irányát, például lehetővé teszi a teher emelését a földön állva. 181. ábra. Mozgatható és rögzített blokkok kombinációja - láncos emelő."	„12. A 24.7. ábra a rendszert mutatja blokkok. Hány mozgatható blokkja van és hány rögzített? Milyen szilárdságnövekedést ad egy ilyen blokkrendszer, ha a súrlódás és elhanyagolható a tömbök tömege? . 24.7. ábra. Válasz a 240. oldalon: „12. Három mozgó blokk és egy rögzített; 8 alkalommal."

Foglaljuk össze a tankönyvekben található szövegek és képek áttekintését és összehasonlítását:

Az erőnövekedés megszerzésének bizonyítása A. V. Peryskin tankönyvében a blokk kerekén történik, és a ható erő a kar ereje; teher felemelésekor az álló blokk nem ad erőnövekedést, a mozgatható blokk viszont 2-szeres erőnövekedést biztosít. Szó sincs kábelről, amelyen teher lóg egy rögzített blokkon, és mozgatható blokkról teherrel.

Ezzel szemben Gendenstein L.E. tankönyvében az erõsítés bizonyítását egy olyan kábelen végzik el, amelyen egy teher vagy egy mozgatható blokk lóg, és a hatóerõ a kábel feszítõereje; teheremelésnél egy álló blokk 2-szeres szilárdságnövekedést adhat, de a blokkkeréken lévő karról nincs szó a szövegben.

Az érvényben lévő nyereséget blokk és kábel segítségével leíró szakirodalom átkutatása a G. S. Landsberg akadémikus által szerkesztett „Elemi fizikatankönyvhöz” vezetett a 84. §-ban. Egyszerű gépek a 168–175. oldalon a következő leírások találhatók: „egy blokk, dupla blokk, kapu, tárcsa és differenciálblokk”. Valójában kialakításánál fogva „egy kettős blokk szilárdságnövekedést ad teher felemelésekor, a blokkok sugarainak hosszának különbsége miatt”, amellyel a teher felemelkedik, és „egy tárcsablokk ad erőnövekedés teheremeléskor a kötélnek köszönhetően, amelynek több részén egy teher lóg." Így sikerült kideríteni, hogy a blokk és a kábel (kötél) miért ad erőnövekedést teheremeléskor, de nem lehetett kideríteni, hogy a blokk és a kábel hogyan hatnak egymásra, és hogyan adják át a súlyát. terhelés egymásnak, mivel a terhelést fel lehet függeszteni egy kábelre, és a kábelt átdobják a blokkon, vagy a rakomány a blokkon lóghat, és a blokk a kábelen lóg. Kiderült, hogy a kábel feszítőereje állandó és a kábel teljes hosszában hat, így a terhelés súlyának átadása a kábel által a blokkra minden egyes érintkezési ponton a kábel és a blokk között lesz. , valamint a blokkra felfüggesztett teher súlyának átvitele a kábelre. A blokk és a kábel kölcsönhatásának tisztázása érdekében kísérleteket végzünk a mozgó blokk erőnövekedésének eléréséhez teheremeléskor, egy iskolai fizika tanterem felszerelésével: próbapadokkal, laboratóriumi blokkokkal és egy súlykészlettel 1 N-ben. (102 g). Kezdjük a kísérleteket egy mozgó blokkal, mert három van különböző verziók ezzel a blokkkal teljesítménynövekedést elérni. Az első változat a „180. ábra. Egy mozgó blokk, mint egy kar, nem egyenlő karokkal" - A. V. Peryshkin tankönyve, a második "24.5. ábra... a kábel F két egyenlő feszítőereje" - L. E. Gendenstein tankönyve szerint és végül a harmadik "145. ábra Húzás blokk" . Teheremelés tárcsa mozgatható kapcsával egy kötél több részén - G. S. Landsberg tankönyve szerint.

1. számú tapasztalat. "183. ábra"

Az 1. számú kísérlet végrehajtásához az A. V. Peryshkin tankönyve szerint „egyenlőtlen vállú karral, OAB 180. ábra” szilárdságnöveléssel, a „183. ábra” mozgatható blokkon az 1. pozícióban egy egyenlőtlen vállú OAB kart, mint a „180. ábrán”, és kezdje el a teher felemelését az 1. pozícióból a 2. pozícióba. Ugyanebben a pillanatban a blokk az óramutató járásával ellentétes irányban forogni kezd a tengelye körül az A és a B pontban. , a kar vége, amely mögött az emelés megtörténik, túllép azon a félkörön, amely mentén a kábel alulról megkerüli a mozgó blokkot. Az O pont - a kar támaszpontja, amelynek állónak kell lennie, lemegy, lásd: „183. ábra” - 2. pozíció, azaz az egyenlőtlen vállú kar OAB úgy változik, mint egy egyenlő vállú kar (az O és B pont ugyanazon halad át. utak).

Az 1. számú kísérletben kapott adatok alapján a mozgó blokkon lévő OAB-kar helyzetének változásairól teher 1-es helyzetből 2-es helyzetbe történő emelésekor arra a következtetésre juthatunk, hogy a mozgó blokk egyenlőtlen karú karként való ábrázolása a „180. ábrán” teheremeléskor, a blokk tengelye körüli elforgatásával egyforma karú karnak felel meg, amely nem ad erőnövekedést a teher felemelésekor.

A 2. számú kísérletet úgy kezdjük, hogy a kábel végeire dinamométereket rögzítünk, amelyekre egy mozgó blokkot akasztunk fel 102 g súlyú teherrel, ami 1 N gravitációs erőnek felel meg. Rögzítjük a kábel egyik végét. a kábelt egy felfüggesztésre, és a kábel másik végével emeljük meg a mozgó blokk terhét. Az emelkedés előtt mindkét dinamométer leolvasása 0,5 N volt az emelkedés kezdetén, annak a dinamométernek a leolvasása, amelynél az emelkedés történt, és az emelkedés végén is az maradt; A leolvasások visszaálltak 0,5 N-re. A fix felfüggesztésre rögzített próbapad leolvasása az emelkedés során nem változott és 0,5 N maradt. Elemezzük a kísérlet eredményeit:

1. Emelés előtt, amikor 1 N (102 g) teher lóg egy mozgatható blokkon, a teher súlya eloszlik a teljes keréken és átkerül a kábelre, amely alulról körbejárja a tömböt a teljes félkör segítségével. kerék.
2. Emelés előtt mindkét fékpad leolvasott értéke 0,5 N, ami azt jelzi, hogy az 1 N (102 g) terhelés súlya megoszlik a kábel két részében (a blokk előtt és után), vagy hogy a kábel feszítőereje 0,5 N, és a kábel teljes hosszában azonos (a kábel elején ugyanaz, a végén ugyanaz) - mindkét állítás igaz.

Hasonlítsuk össze a 2. számú kísérlet elemzését azokkal a tankönyvi változatokkal, amelyek egy mozgó blokk segítségével 2-szeres szilárdságnövekedés eléréséről szólnak. Kezdjük Gendenstein L.E. tankönyvének kijelentésével: „... három erő hat a blokkra: a P terhelés lefelé irányuló súlya és a kábel két azonos feszítőereje, amelyek felfelé irányulnak (24.5. ábra). .” Helyesebb lenne azt mondani, hogy a rakomány súlya a „2. A 14,5"-ot a kábel két részében osztották szét, a blokk előtt és után, mivel a kábel feszítőereje egy. Elemezni kell a „181. ábra” aláírást A. V. Peryshkin „Mozgatható és rögzített blokkok kombinációja - görgős blokk” című tankönyvéből. Az eszköz leírását és az erőnövekedést a teher tárcsával történő emelésekor az Alapfokú fizika tankönyv, szerk. Lansberg G.S., ahol azt mondják: „Minden egyes kötéldarab a tömbök között T erővel hat a mozgó terhelésre, és minden kötéldarab nT erővel fog hatni, ahol n a kettőt összekötő kötélszakaszok száma blokk részei.” Kiderül, hogy ha a „181. ábrára” alkalmazzuk a G. S. Landsberg Fizika alaptankönyvéből származó „mindkét részt összekötő kötéllel” érvényes erősítést, akkor a mozgó blokkal érvényes erősítés leírását. a „179. ábrán” és ennek megfelelően a 180. ábrán” hiba lenne.

Négy fizika tankönyv elemzése után arra a következtetésre juthatunk meglévő leírást a teljesítménynövekedés egyszerű blokkmechanizmussal való megszerzése nem felel meg a dolgok valós állapotának, ezért egy egyszerű blokkmechanizmus működésének új leírását igényli.

Egyszerű emelőmechanizmus blokkból és kábelből (kötélből vagy láncból) áll.

Ennek blokkjai emelő mechanizmus fel vannak osztva:

tervezés szerint egyszerű és összetett;

a teher mozgatható és állóra emelésének módja szerint.

Kezdjük megismerkedni a blokkok tervezésével egyszerű blokk, amely egy tengelye körül forgó kerék, melynek kerülete körül horony van egy kábel (kötél, lánc) számára 1. ábra és egy egyenlő karú karnak tekinthető, amelyben az erők karjai megegyeznek a kör sugarával. a kerék: OA=OB=r. Egy ilyen blokk nem növeli az erőt, de lehetővé teszi a kábel (kötél, lánc) mozgási irányának megváltoztatását.

Dupla blokk két különböző sugarú blokkból áll, amelyek mereven vannak egymáshoz rögzítve és felszerelve közös tengely 2. ábra. Az r1 és r2 blokkok sugarai eltérőek, és teher felemelésekor egyenlőtlen vállú karként működnek, és az erőerősítés megegyezik a nagyobb átmérőjű blokk sugarainak hosszának arányával. a kisebb átmérőjű tömb F = Р·r1/r2.

Kapu hengerből (dobból) és a hozzá erősített fogantyúból áll, amely blokkként működik nagy átmérőjű, A gallér által adott erőerősítést a nyél által leírt R kör sugarának és annak az r hengernek a sugarának az aránya határozza meg, amelyre a kötelet feltekerjük F = Р·r/R.

Térjünk át a rakomány blokkokkal történő emelésének módszerére. A tervezési leírásból minden blokknak van egy tengelye, amely körül forog. Ha a blokk tengelye rögzített, és nem emelkedik vagy esik teheremeléskor, akkor egy ilyen blokkot hívnak rögzített blokk egytömb, dupla blokk, kapu.

U mozgó blokk a tengely a teherrel együtt emelkedik és süllyed (10. ábra), és főként a kábel elhajlásának kiküszöbölésére szolgál a teher felfüggesztésének helyén.

Ismerkedjünk meg a teheremelés eszközével és módszerével az egyszerű emelőszerkezet második része egy kábel, kötél vagy lánc. A kábel acélhuzalokból, a kötél szálakból vagy szálakból, a lánc pedig egymáshoz kapcsolódó láncszemekből áll.

A teher felakasztásának és az erő növelésének módszerei teher kábellel történő emelésekor:

ábrán. 4, a teher a kábel egyik végén van rögzítve, és ha a terhelést a kábel másik végénél emeli fel, akkor ennek a tehernek a felemeléséhez a teher súlyánál valamivel nagyobb erőre lesz szüksége, mivel egy egyszerű blokk az erőnövekedés nem ad F = P-t.

Az 5. ábrán a dolgozó egy kábellel emeli fel a terhet, amely felülről egy egyszerű tömböt körbejár, a kábel első részének egyik végén van egy ülés, amelyen a dolgozó ül, a kábel második részénél; a dolgozó a súlyánál kétszer kisebb erővel emeli fel magát, mert a munkás súlya a kábel két részében oszlott el, az első - az üléstől a blokkig, a második - a blokktól a dolgozó kezeiig F = P/2.

A 6. ábrán a terhet két dolgozó emeli fel két kábel segítségével, és a teher súlya egyenlően oszlik el a kábelek között, ezért minden dolgozó a teher súlyának felének megfelelő erővel emeli fel a terhet F = P/ 2.

A 7. ábrán a dolgozók olyan terhet emelnek, amely egy kábel két részén lóg, és a teher súlya egyenlően oszlik el a kábel részei között (mint két kábel között), és minden dolgozó erővel emeli fel a terhet egyenlő a teher súlyának felével F = P/2.

A 8. ábrán a kábel végét, amellyel az egyik dolgozó a terhet emelte, egy álló felfüggesztésre rögzítették, és a teher súlyát a kábel két részében osztottuk el, és amikor a dolgozó felemelte a terhelést a kábel második végénél, az erő, amellyel a dolgozó a terhet felemeli, kétszer kisebb volt, mint a teher súlya F = P/2, és a teher emelése 2-szer lassabb lesz.

A 9. ábrán a teher egy kábel 3 részén lóg, melynek egyik vége rögzített, és a teheremeléskor ható erősítés 3 lesz, mivel a teher súlya a kábel három részében oszlik el. kábel F = P/3.

A hajlítás kiküszöbölése és a súrlódási erő csökkentése érdekében a teher felfüggesztésének helyére egy egyszerű blokkot szerelnek be, és a teher felemeléséhez szükséges erő nem változott, mivel az egyszerű blokk nem ad szilárdságnövekedést (10. ábra). és 11. ábra), és magát a blokkot hívják meg mozgó blokk, mivel ennek a blokknak a tengelye a teherrel együtt emelkedik és süllyed.

Elméletileg egy kábel korlátlan számú alkatrészére lehet egy terhelést felfüggeszteni, de a gyakorlatban ezek hat részre korlátozódnak, és egy ilyen emelőszerkezetet ún. láncos emelő, amely rögzített és mozgatható klipekből áll egyszerű blokkok, amelyeket felváltva egy kábel köré tekernek, amelynek egyik vége fix kliphez van rögzítve, és a teher felemelése a kábel másik végén történik. A szilárdságnövekedés a rögzített és a mozgatható ketrec közötti kábel részeinek számától függ, általában a kábel 6 része, a szilárdságnövekedés pedig 6-szor.

A cikk a blokkok és a kábel közötti valós kölcsönhatásokat vizsgálja teheremeléskor. A létező gyakorlat annak meghatározásában, hogy „a rögzített blokk nem ad erőnövekedést, de egy mozgatható blokk ad 2-szeres erőnövekedést” tévesen értelmezte a kábel és a blokk egymásra hatását. emelő mechanizmusés nem tükrözte a blokktervek teljes sokféleségét, ami egyoldalú, hibás elképzelések kialakulásához vezetett a blokkal kapcsolatban. Az egyszerű blokkmechanizmus tanulmányozására szolgáló meglévő anyagmennyiségekhez képest a cikk terjedelme 2-szeresére nőtt, de ez lehetővé tette az egyszerű emelőszerkezetben lezajló folyamatok világos és érthető elmagyarázását nem csak a hallgatóknak, hanem a tanároknak.

Irodalom:

1. Pyryshkin, A.V., fizika, 7. évfolyam: A.V., 3. kiad., M.: Túzok, 2014.,: ill. ISBN 978–5-358–14436–1. 61. § A kar egyensúlyi szabályának alkalmazása a blokkra, 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Fizika. 7. osztály. 2 óra alatt 1. rész. Tankönyv oktatási intézményeknek / L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; szerkesztette V. A. Orlova, I. I. Roizen - 2. kiadás, átdolgozva. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 p.: ill. ISBN 978–5-346–01453–9. 24. § Egyszerű mechanizmusok, 188–196.
3. A fizika elemi tankönyve, szerkesztette G. S. Landsberg akadémikus 1. kötet. Mechanika. Hő. Molekuláris fizika - 10. kiadás - M.: Nauka, 1985. § 84. Egyszerű gépek, 168–175.
4. Gromov, S. V. Fizika: Tankönyv. 7. osztály számára Általános oktatás intézmények / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3. kiadás. - M.: Nevelés, 2001.-158 p.,: ill. ISBN-5–09–010349–6. 22. §. blokk, 55-57.

Kulcsszavak: blokk, dupla blokk, fix blokk, mozgatható blokk, szíjtárcsa blokk..

Megjegyzés: A 7. osztályos fizika tankönyvek egy egyszerű blokkmechanizmus tanulmányozása során különböző módon értelmezik a teher felemelésekor fellépő erőnövekedést ezzel a mechanizmussal, például: A. V. Peryshkin tankönyvében az erőnövekedést a kerék segítségével érik el. a blokk, amelyre a kar erői hatnak, és Gendenstein L.E. tankönyvében ugyanazt az erősítést kapják egy kábel segítségével, amelyre a kábel feszítőereje hat. Különböző tankönyvek, különböző tárgyak és különböző erők - erőnövekedés elérése teher emelésekor. Ezért ennek a cikknek az a célja, hogy olyan tárgyakat és erőket keressen, amelyek segítségével erőnövekedés érhető el teher egyszerű blokkmechanizmussal történő emelésekor.

BAN BEN modern technológiaÉpítkezéseken és vállalkozásokon történő áruszállításhoz széles körben használják az emelőszerkezeteket, amelyek nélkülözhetetlenek alkatrészek amelyeket egyszerű mechanizmusoknak nevezhetünk. Köztük az emberiség legrégebbi találmányai: a blokk és a kar. Az ókori görög tudós, Arkhimédész úgy könnyítette meg az ember munkáját, hogy erőt adott a találmányának alkalmazása során, és megtanította az erő irányának megváltoztatására.

A blokk olyan kerék, amelynek kerülete körül horony van egy kötél vagy lánc számára, amelynek tengelye mereven rögzítve van a falhoz vagy a mennyezeti gerendához.

Az emelőberendezések általában nem egy, hanem több blokkot használnak. A teherbírás növelésére kialakított blokkokból és kábelekből álló rendszert láncos emelőnek nevezzük.

A mozgatható és rögzített blokk ugyanazok az ősi egyszerű mechanizmusok, mint a kar. A szirakuzaiak már Kr.e. 212-ben a tömbökhöz kapcsolt horgok és markolók segítségével elfoglalták a rómaiak ostromfelszerelését. A katonai járművek építését és a város védelmét Arkhimédész vezette.

Arkhimédész a rögzített blokkot egyenrangú karnak tekintette.

A tömb egyik oldalán ható erőnyomaték egyenlő a tömb másik oldalán kifejtett erőnyomatékkal. Az erők, amelyek ezeket a pillanatokat létrehozzák, szintén ugyanazok.

Nincs erőnövekedés, de egy ilyen blokk lehetővé teszi az erő irányának megváltoztatását, ami néha szükséges.

Arkhimédész a mozgatható blokkot egyenlőtlen karú karnak vette, ami 2-szeres erőnövekedést ad. A forgásközépponthoz viszonyítva erőnyomatékok hatnak, amelyeknek egyensúlyban egyenlőnek kell lenniük.

Archimedes tanult mechanikai tulajdonságok mozgó blokk és alkalmazta a gyakorlatban. Athenaeus szerint „sok módszert találtak ki a szirakuzai zsarnok, Hieron által épített gigantikus hajó vízre bocsátására, de Arkhimédész szerelőnek, egyszerű mechanizmusok segítségével, néhány ember segítségével sikerült megmozgatnia a hajót és a segítségével vízre bocsátott egy hatalmas hajót .

A blokk nem ad nyereséget a munkában, megerősítve a mechanika aranyszabályát. Ez könnyen ellenőrizhető, ha odafigyel a kéz által megtett távolságokra és a súlyra.

A sportvitorlás hajók, akárcsak a múlt vitorlásai, nem nélkülözhetik a tömböket a vitorlák felállítása és vezérlése során. A modern hajóknak blokkokra van szükségük a jelek és csónakok emeléséhez.

Ez a mozgó és rögzített egységek kombinációja egy villamosított vonalon vasúti a huzal feszességének beállításához.

Ezzel a blokkrendszerrel vitorlázórepülő pilóták használhatják eszközeiket a levegőbe.