Најчесто се користат едноставни механизми за добивање моќ. Тоа е, користење на помала сила за да се придвижи поголема тежина во споредба со неа. Во исто време, добивките во сила не се постигнуваат „бесплатно“. Цената што треба да ја платите е загуба во далечина, односно треба да направите поголемо движење отколку без користење на едноставен механизам. Меѓутоа, кога силите се ограничени, тогаш „размената“ на растојание за сила е корисна.

Подвижен и не блок што се движии се еден од видовите едноставни механизми. Покрај тоа, тие се модифицирана лост, што е исто така едноставен механизам.

Фиксен блокне дава добивка во сила, едноставно ја менува насоката на нејзината примена. Замислете дека треба да подигнете тежок товар нагоре со помош на јаже. Ќе мора да го повлечете. Но, ако користите фиксен блок, тогаш ќе треба да се повлечете додека товарот се зголемува. Во овој случај, ќе ви биде полесно, бидејќи потребната сила ќе се состои од мускулна сила и вашата тежина. Без употреба на стационарен блок, би требало да се примени истата сила, но таа би се постигнала исклучиво преку мускулната сила.

Фиксниот блок е тркало со жлеб за јаже. Тркалото е фиксирано, може да ротира околу својата оска, но не може да се движи. Краевите на јажето (кабелот) висат надолу, на едниот се прикачува товар, а на другиот се применува сила. Ако го повлечете кабелот надолу, товарот се крева нагоре.

Бидејќи нема добивка во силата, нема загуба во растојанието. Растојанието на кое се крева товарот, јажето мора да се спушти на исто растојание.

Употреба блок што се движидава зголемување на силата двапати (идеално). Тоа значи дека ако тежината на товарот е F, тогаш за да се подигне мора да се примени сила од F/2. Движечкиот блок се состои од исто тркало со жлеб за кабелот. Сепак, едниот крај на кабелот е фиксиран овде, а тркалото е подвижно. Тркалото се движи со товарот.

Тежината на товарот е надолна сила. Тој е избалансиран со две сили нагоре. Едниот се создава со потпора на која е прикачен кабел, а другиот со влечење на кабел. Силата на затегнување на кабелот е иста од двете страни, што значи дека тежината на товарот е подеднакво распределена меѓу нив. Затоа, секоја сила е 2 пати помала од тежината на товарот.

Во реални ситуации, зголемувањето на силата е помало од 2 пати, бидејќи силата на кревање делумно се „троши“ на тежината на јажето и блокот, како и триењето.

Подвижниот блок, иако дава речиси двојно зголемување на силата, дава двојна загуба во растојанието. За да се подигне товарот до одредена висина h, јажињата на секоја страна од блокот мора да се намалат за оваа висина, односно вкупниот број е 2 ч.

Обично се користат комбинации на фиксни и подвижни блокови - блокови на макара. Тие ви дозволуваат да стекнете сила и насока. Колку повеќе подвижни блокови има во дигалката на ланецот, толку е поголема добивката во силата.

Блокираје уред во облик на тркало со жлеб низ кој се поминува јаже, кабел или синџир. Постојат два главни типа на блокови - подвижни и фиксни. За фиксен блок, оската е фиксирана и не се крева или паѓа при кревање товар (сл. 54), додека за подвижен блок оската се движи заедно со товарот (сл. 55).

Стационарниот блок не обезбедува засилување на силата.Се користи за промена на насоката на силата. Така, на пример, со примена на сила надолу на јаже фрлено преку таков блок, го принудуваме товарот да се подигне нагоре (види Сл. 54). Ситуацијата е поинаква со подвижниот блок. Овој блок овозможува мала сила да балансира сила која е 2 пати поголема. За да го докажеме ова, да ја погледнеме сликата 56. Со примена на сила F, се стремиме да го ротираме блокот околу оската што минува низ точката О. Моментот на оваа сила е еднаков на производот Fl, каде што l е кракот на силата F, еднаков на дијаметарот на блокот OB. Во исто време, товарот прикачен на блокот со неговата тежина P создава момент еднаков на, каде што е раката на силата P еднаква на радиусот на блокот OA. Според правилото на моментот (21.2)

Q.E.D.

Од формулата (22.2) произлегува дека P/F = 2. Тоа значи дека добивката во моќност добиена со помош на подвижниот блок е еднаква на 2. Експериментот прикажан на Слика 57 го потврдува овој заклучок.

Во пракса, често се користи комбинација од подвижен блок и фиксен (сл. 58). Ова ви овозможува да ја промените насоката на ударот на силата со истовремено двојно зголемување на силата.

За да добиете поголема сила, користете механизам за подигнување, повикан дигалка со синџир. Грчкиот збор „макара“ е формиран од два корена: „поли“ - многу и „спао“ - влечење, така што генерално излегува дека е „многу повлекуваат“.

Макарата е комбинација од два кафези, од кои едниот се состои од три фиксни блокови, а другиот од три подвижни блокови (сл. 59). Бидејќи секој од подвижните блокови ја удвојува силата на влечење, генерално макарата дава шесткратно зголемување на силата.

1. Кои два вида блокови ги знаете? 2. Која е разликата помеѓу подвижен и неподвижен блок? 3. За која цел се користи фиксен блок? 4. За што се користи подвижниот блок? 5. Што е дигалка со синџир? Каква добивка во сила обезбедува?

Теми на кодификаторот за унифициран државен испит: едноставни механизми, ефикасност на механизмот.

Механизам - ова е уред за конвертирање на сила (зголемување или намалување).
Едноставни механизми - лост и наклонета рамнина.

Рачка.

Рачка е круто тело кое може да ротира околу фиксна оска. На сл.

1) покажува лост со оска на ротација. Присилува и се применуваат на краевите на рачката (точки и ). Рамената на овие сили се еднакви и соодветно.

Состојбата на рамнотежа на рачката е дадена со правилото на моменти: , од каде

Ориз. 1. Рачка

Од оваа врска произлегува дека рачката дава засилување во сила или растојание (во зависност од намената за која се користи) онолку пати колку што поголемата рака е подолга од помалата.

На пример, за да подигнете товар од 700 N со сила од 100 N, треба да земете лост со сооднос на краците 7:1 и да го поставите товарот на кратката рака. Ќе добиеме 7 пати во сила, но ќе изгубиме исто толку пати на растојание: крајот на долгата рака ќе опише 7 пати поголем лак од крајот на кратката рака (т.е. товарот).

Примери на лостови кои обезбедуваат зголемување на силата се лопата, ножиците и клештите. Веслањето на веслачот е рачката што ја дава добивката во растојанието. А обичната вага со лост е лост со еднакво оружје што не обезбедува никаква добивка ниту во растојание ниту во сила (во спротивно тие можат да се користат за мерење на клиентите).

Фиксен блок. Важен тип на лост е блок

- тркало фиксирано во кафез со жлеб низ кој се поминува јаже. Во повеќето проблеми, јажето се смета за бестежинска, нерастеглива нишка.

На сл. Слика 2 покажува стационарен блок, т.е. блок со неподвижна оска на ротација (поминува нормално на рамнината на цртежот низ точката ).На десниот крај на конецот, тег е прикачен на точка. Да потсетиме дека телесната тежина е силата со која телото притиска на потпорот или ја истегнува суспензијата. ВО

во овој случај

Ракот на силата е еднаков на , каде е радиусот на блокот. Тежината на раката е еднаква на. Ова значи дека неподвижниот блок е лост со еднакво оружје и затоа не обезбедува засилување ниту во сила ниту во растојание: прво, ја имаме еднаквоста , и второ, во процесот на поместување на товарот и конецот, движењето на точка е еднаква на движењето на товарот.

Зошто тогаш воопшто ни треба фиксен блок? Корисно е затоа што ви овозможува да ја промените насоката на напор. Обично фиксниот блок се користи како дел од посложени механизми.

Подвижен блок.

На сл. 3 прикажаниблок што се движи

, чија оска се движи заедно со товарот. Конецот го влечеме со сила која се применува во точка и е насочена нагоре. Блокот се ротира и во исто време, исто така, се движи нагоре, кревајќи товар што е суспендиран на конец. ВОво моментот

време, фиксната точка е точката, а околу неа блокот се ротира (би „превртувал“ над точката). Тие исто така велат дека моменталната оска на ротација на блокот поминува низ точката (оваа оска е насочена нормално на рамнината на цртежот).

Тежината на товарот се нанесува на местото каде што товарот е прикачен на конецот. Положбата на сила е еднаква на .

Но, рамото на силата со која ја повлекуваме конецот излегува дека е двојно поголемо: тоа е еднакво на . Според тоа, условот за рамнотежа на оптоварувањето е еднаквост (што го гледаме на сл. 3: векторот е половина долг од векторот).

Следствено, подвижниот блок дава двојно зголемување на силата. Во исто време, сепак, губиме за исто два пати на растојание: за да го подигнеме товарот еден метар, точката ќе треба да се помести два метри (односно, да се извлече два метри конец).

Блокот на Сл. 3 има еден недостаток: влечењето на конецот нагоре (надвор од поентата) не е најдобрата идеја. Согласете се дека е многу поудобно да се повлече конецот надолу! Ова е местото каде што стационарниот блок ни доаѓа на помош.На сл. 4 прикажани

механизам за подигнување , што е комбинација од подвижен блок и фиксен. Од подвижниот блок се суспендира товарот, а кабелот дополнително се фрла преку фиксниот блок, што овозможува да се повлече кабелот надолу за да се подигне товарот. Надворешната сила на кабелот повторно е симболизирана со векторот.Фундаментално

овој уред

не се разликува од подвижниот блок: со негова помош добиваме и двојно зголемување на силата.

Наклонета рамнина. Како што знаеме, полесно е да се тркала тешко буре по наклонети патеки отколку да се подигне вертикално. Така, мостовите се механизам кој обезбедува засилување на силата. - ова е мазна рамна површина која се наоѓа под одреден агол во однос на хоризонтот. Во овој случај, тие накратко велат: „наклонета рамнина со агол“.

Да ја најдеме силата што мора да се примени на масовното оптоварување за да се подигне рамномерно по мазна наклонета рамнина со агол . Оваа сила, се разбира, е насочена по навалената рамнина (сл. 5).

Ајде да ја избереме оската како што е прикажано на сликата. Бидејќи товарот се движи без забрзување, силите што дејствуваат на него се избалансирани:

Проектираме на оската:

Токму оваа сила треба да се примени за да се придвижи товарот на наклонета рамнина.

За рамномерно подигање на истиот товар вертикално, сила еднаква на . Може да се види дека, бидејќи . Наклонетата рамнина всушност дава засилување на силата, а колку е помал аголот, толку е поголема добивката.

Широко користени типови на навалена рамнина се клин и завртка.

Златното правило на механиката.

Едноставен механизам може да даде зголемување на силата или растојанието, но не може да даде добивка во работата.

На пример, лост со сооднос на потпора од 2:1 дава двојно зголемување на силата. За да кренете тежина на помалото рамо, треба да нанесете сила на поголемото рамо. Но, за да се подигне товарот на височина, поголемата рака ќе треба да се спушти за , а извршената работа ќе биде еднаква на:

односно истата вредност како без користење на рачката.

Во случај на наклонета рамнина, добиваме сила, бидејќи на товарот применуваме сила помала од силата на гравитацијата. Меѓутоа, за да го подигнеме товарот на висина над почетната положба, треба да одиме по навалената рамнина. Во исто време работиме

односно исто како и при вертикално подигање на товар.

Овие факти служат како манифестации на таканареченото златно правило на механиката.

Златно правиломеханика. Ниту еден од едноставните механизми не обезбедува никакви придобивки во перформансите. Колку пати победуваме во сила, ист број пати губиме во далечина и обратно.

Златното правило на механиката не е ништо повеќе од едноставна верзија на законот за зачувување на енергијата.

Ефикасност на механизмот.

Во пракса, мораме да правиме разлика помеѓу корисна работа Акорисно, што мора да се постигне со користење на механизмот во идеални услови без никакви загуби, и работа со полно работно време Аполна,
што се врши за исти цели во реална ситуација.

Вкупната работа е еднаква на збирот:
-корисна работа;
-работа извршена против силите на триење во различни делови на механизмот;
-завршена работа за движење составни елементимеханизам.

Значи, кога кревате товар со лост, дополнително треба да работите за да ја надминете силата на триење во оската на рачката и да ја поместите самата рачка, која има одредена тежина.

Целосната работа е секогаш покорисна. Односот на корисна работа со вкупната работа се нарекува коефициент корисна акција(ефикасност) на механизмот:

=Акорисно/ Аполн

Ефикасноста обично се изразува како процент. Ефикасноста на реалните механизми е секогаш помала од 100%.

Да ја пресметаме ефикасноста на наклонета рамнина со агол во присуство на триење. Коефициентот на триење помеѓу површината на наклонетата рамнина и оптоварувањето е еднаков на .

Оставете го оптоварувањето на масата да расте рамномерно по навалената рамнина под дејство на сила од точка до точка до висина (сл. 6). Во насока спротивна на движењето, на товарот делува лизгачката сила на триење.

Нема забрзување, така што силите што делуваат на товарот се избалансирани:

Ние проектираме на оската X:

. (1)

Ние проектираме на оската Y:

. (2)

Освен тоа,

, (3)

Од (2) имаме:

Потоа од (3):

Заменувајќи го ова во (1), добиваме:

Вкупната работа е еднаква на производот на силата F и патеката што ја поминува телото долж површината на наклонетата рамнина:

Ацелосна=.

Корисната работа очигледно е еднаква на:

Акорисно=.

За потребната ефикасност добиваме:

Тим „Физички пирати“

Истражувачка задача

Користејќи го блок системот, ќе добиете 2,3,4 пати поголема сила. Кои други добивки ги добивте? Обезбедете блок дијаграми и фотографии за поврзување .

Цел: Користејќи го блок системот, добијте јачина од 2,3,4 пати.

План:

Дознајте што се блокови и за што се потребни.

Спроведете експерименти со блокови, добијте јачина од 2,3,4 пати.

Пријавете се за работа.

Направете фото-репортажа.

Пријави:

Проучивме дека неподвижниот блок не дава засилување на силата, но подвижен блок дава 2-кратно засилување на силата.

Изнесовме хипотеза :

Искуство бр. 1. Добивање 2x победа во моќта со помош на блок што се движи .

Опрема: статив, 2 спојки, 1 нога, прачка, 1 подвижен блок, 1 фиксен блок, тежина од 1 кг (тежина 10 N), динамометар, јаже.

Спроведување на експериментот:

1. Прицврстете фиксен блок или прачка на статив така што рамнината на фиксираниот блок и крајот на шипката лежат во иста рамнина.

2. Прицврстете го едниот крај од јажето на шипката, фрлете го јажето преку подвижниот блок и низ фиксираниот блок.

3. Закачете тег на куката на подвижниот блок и закачете динамометар на слободниот крај на јажето.

5. Извлечете заклучок.

Резултати од мерењето:

Заклучок: Ф= P/2, добивката во сила е 2 пати.

Опрема. Инсталација за експеримент бр. 1.

Спроведување на експеримент бр. 1.

Искуство бр. 2. Добијте 4x засилување на моќта користејќи 2 подвижни блока.

Опрема: статив, 2 подвижни блока, 2 фиксни блока, 2 тегови со тежина од по 1 кг (со тежина од 10 N), динамометар, јаже.

Спроведување на експериментот:

1. На статив, користејќи 3 спојки и 2 ногарки, прицврстете 2 фиксирани блокови и прачка така што рамнините на блоковите и крајот на шипката лежат во иста рамнина.

2. Прицврстете го едниот крај од јажето на шипката, фрлете го јажето последователно низ првиот подвижен блок, 1-ви фиксен блок, 2-ри подвижен блок, 2-ри фиксен блок.

3. Закачете тег на куката на секој блок што се движи и закачете динамометар на слободниот крај на јажето.

4. Измерете ја влечната сила (на раката) со динамометар и споредете ја со тежината на тегови.

5. Извлечете заклучок.

Инсталација за експеримент бр. 2.

Резултати од мерењето:

Заклучок:Ф= Р/4, зголемувањето на јачината е 4 пати.

Искуство бр. 3. Добивање 3-кратно зголемување на силата со користење на 1-виот блок што се движи.

За да добиете 3-кратно зголемување на силата, треба да користите 1,5 подвижни блокови. Бидејќи е невозможно да се оддели половина од подвижниот блок, треба да го користите јажето двапати: еднаш целосно фрлете го јажето над него, вториот пат прикачете го крајот на јажето на неговата половина, т.е. до центарот.

Опрема: статив, 1 подвижен блок со две куки, 1 фиксен блок, 1 тежина од 1 кг (тежина 10 N), динамометар, јаже.

Спроведување на експериментот:

1. Прицврстете 1 фиксен блок на стативот со помош на спојка.

2. Прицврстете го едниот крај од јажето на горната кука на подвижниот блок, закачете тежина на долната кука на подвижниот блок.

3. Фрлете го јажето последователно од горната кука на подвижниот блок низ фиксираниот блок, повторно околу подвижниот блок и повторно низ фиксниот блок и закачете го динамометарот на слободниот крај на јажето. Треба да има 3 јажиња на кои се потпира подвижниот блок - 2 на рабовите ( целосен блок) и еден до неговиот центар (половина блок). Значи ние користиме 1,5 подвижни блокови.

4. Измерете ја влечната сила (на раката) со динамометар и споредете ја со тежината на тежината.

5. Извлечете заклучок.

Инсталација за експеримент бр. 3. Спроведување на експеримент бр. 3.

Резултати од мерењето:

Заклучок:Ф= P/3, добивката во сила е 3 пати.

Заклучок:

Откако ги извршивме експериментите бр. 1-3, ја тестиравме хипотезата изнесена пред студијата. Таа беше потврдена. Врз основа на резултатите од експериментите, ги дознавме следниве факти:

за да добиете 2-кратно зголемување на силата, треба да користите 1 подвижен блок;

за да победите 4 пати во сила, треба да користите 2 подвижни блока;

за да победите 3 пати, треба да користите 1,5 подвижни блокови.

Исто така, забележавме дека зголемувањето на силата е еднакво на бројот на јажиња на кои се потпираат подвижните блокови:

во експериментот бр. 1: 1 подвижен блок се потпира2 јажиња - стекнување на сила во2 пати;

во експериментот бр. 2: 2 подвижни блока се потпираат4 јажиња - стекнување на сила во4 пати;

во експериментот бр. 3, подвижниот блок лежи на3 јажиња - стекнување на сила во3 пати.

Оваа шема може да се примени за да се добие кој било победнички број на моќ. На пример, за да добиете 8-кратна победа, треба да користите 4 подвижни блокови за да се потпираат на 8 јажиња.

Апликација:

Блок дијаграми за експерименти бр. 1-3.

Видете ја следната страница.