Blok to rodzaj dźwigni; jest to koło z rowkiem (ryc. 1); przez rowek można przeprowadzić linę, linę, linę lub łańcuch.

Ryc.1. Formularz ogólny blok

Bloki dzielą się na ruchome i nieruchome.

Oś nieruchomego bloku jest nieruchoma; podczas podnoszenia lub opuszczania ładunku nie podnosi się ani nie opada. Ciężar podnoszonego ładunku oznaczymy P, przyłożoną siłę oznaczymy F, a punkt podparcia oznaczymy O (rys. 2).

Ryc.2. Naprawiono blok

Ramię siły P będzie odcinkiem OA (ramię siły l 1), ramię siłowe segment F OB (ramię siłowe l 2) (ryc. 3). Segmenty te są promieniami koła, wówczas ramiona są równe promieniowi. Jeśli ramiona są równe, wówczas ciężar ładunku i siła, jaką przykładamy do podnoszenia, są liczbowo równe.

Ryc.3. Naprawiono blok

Blok taki nie zapewnia zwiększenia wytrzymałości. Z tego wynika, że ​​dla ułatwienia podnoszenia zaleca się użycie bloku stacjonarnego; łatwiej jest podnieść ładunek do góry, używając siły skierowanej w dół.

Urządzenie, w którym można podnosić i opuszczać oś wraz z ładunkiem. Działanie jest podobne do działania dźwigni (ryc. 4).

Ryż. 4. Ruchomy blok

Aby uruchomić ten klocek, należy zamocować jeden koniec liny, na drugi koniec przyłożyć siłę F, aby podnieść ładunek o masie P, ładunek jest przymocowany do punktu A. Punktem podparcia podczas obrotu będzie punkt O, ponieważ przy każdym w momencie ruchu klocek obraca się, a punkt O pełni rolę punktu podparcia (rys. 5).

Ryż. 5. Ruchomy blok

Wartość ramienia siły F wynosi dwa promienie.

Wartość ramienia siły P wynosi jeden promień.

Ramiona sił różnią się dwukrotnie; zgodnie z zasadą równowagi dźwigni siły różnią się dwukrotnie. Siła potrzebna do podniesienia ładunku o masie P będzie równa połowie ciężaru ładunku. Ruchomy blok daje podwójną przewagę wytrzymałościową.

W praktyce stosuje się kombinacje bloków, aby zmienić kierunek działania przyłożonej siły podnoszenia i zmniejszyć ją o połowę (rys. 6).

Ryż. 6. Połączenie bloków ruchomych i nieruchomych

Na lekcji zapoznaliśmy się z budową klocka nieruchomego i ruchomego oraz dowiedzieliśmy się, że klocki to rodzaje dźwigni. Aby rozwiązać problemy na ten temat, należy pamiętać o zasadzie równowagi dźwigni: stosunek sił jest odwrotnie proporcjonalny do stosunku ramion tych sił.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbiór problemów z fizyki dla klas 7-9 instytucje edukacyjne. - wyd. 17. - M.: Edukacja, 2004.
2. Peryszkin A.V. Fizyka. 7. klasa - wyd. XIV, stereotyp. - M.: Drop, 2010.
3. Peryszkin A.V. Zbiór problemów z fizyki, klasy 7-9: wyd. 5, stereotyp. - M: Wydawnictwo „Egzamin”, 2010.

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

Praca domowa

1. Przekonaj się sam czym jest wciągnik łańcuchowy i jakie zyski mocy daje.
2. Gdzie w życiu codziennym wykorzystuje się klocki stałe i ruchome?
3. Na co łatwiej się wspinać: wspinać się po linie czy wspinać się za pomocą nieruchomego klocka?

Zastosowanie klocka ruchomego daje podwójne wzmocnienie siły, zastosowanie klocka stacjonarnego pozwala na zmianę kierunku przyłożonej siły. W praktyce stosuje się kombinacje bloków ruchomych i nieruchomych. Co więcej, każdy ruchomy klocek pozwala zmniejszyć o połowę przyłożoną siłę lub podwoić prędkość przemieszczania ładunku. Bloki stałe służą do łączenia bloków ruchomych w jeden system. Taki układ ruchomych i nieruchomych bloków nazywany jest zbloczem.

Definicja

Zblocze to układ ruchomych i nieruchomych bloków połączonych elastycznym połączeniem (liny, łańcuchy) służący do zwiększenia siły lub prędkości podnoszenia ładunków.

Wciągnik łańcuchowy stosuje się w przypadkach, gdy konieczne jest podniesienie lub przesunięcie ciężkiego ładunku przy minimalnym wysiłku, zapewnienie napięcia itp. Najprostszy układ bloczków składa się tylko z jednego klocka i liny, a jednocześnie pozwala na zmniejszenie o połowę siły uciągu potrzebnej do podniesienia ładunku.

Rysunek 1. Każdy poruszający się klocek w bloczku daje podwójny przyrost siły lub prędkości

Zazwyczaj mechanizmy podnoszące wykorzystują koła pasowe napędowe w celu zmniejszenia napięcia liny, momentu od ciężaru ładunku na bębnie i przełożenie mechanizm (wciągarka, wciągarka). Znacznie rzadziej stosowane są krążki szybkoobrotowe, które umożliwiają uzyskanie przyrostu prędkości ruchu ładunku przy małych prędkościach elementu napędowego. Stosowane są w podnośnikach hydraulicznych lub pneumatycznych, ładowarkach i mechanizmach wysuwania wysięgników teleskopowych dźwigów.

Główną cechą koła pasowego jest wielość. Jest to stosunek liczby gałęzi korpusu giętkiego, na którym zawieszony jest ładunek, do liczby gałęzi nawiniętych na bęben (w przypadku kół pasowych napędowych), lub stosunek prędkości końca natarcia korpusu elastycznego do prędkości obrotowej koniec napędzany (dla kół pasowych o dużej prędkości). Mówiąc relatywnie, krotność jest teoretycznie obliczonym współczynnikiem przyrostu siły lub prędkości podczas korzystania z wciągnika łańcuchowego. Zmiana krotności układu bloczków następuje poprzez wprowadzenie lub usunięcie z układu dodatkowych bloków, przy czym koniec liny o parzystej krotności mocuje się do stałego elementu konstrukcyjnego, a nieparzystego - na zaczepie hakowym.

Rysunek 2. Mocowanie liny przy parzystej i nieparzystej liczbie krążków

Przyrost siły przy zastosowaniu krążka z $n$ ruchomymi i $n$ nieruchomymi blokami określa się ze wzoru: $P=2Fn$, gdzie $P$ to ciężar ładunku, $F$ to siła przyłożona przy wejście koła pasowego, $n$ - liczba ruchomych bloków.

W zależności od ilości gałęzi liny przymocowanych do bębna mechanizmu podnoszącego, wyróżnia się wciągniki pojedyncze (proste) i podwójne. W wciągniki jednokrążkowe podczas zwijania lub rozwijania elastycznego elementu w wyniku jego ruchu wzdłuż osi bębna powstaje niepożądana zmiana obciążenia wsporników bębna. Ponadto, jeśli w systemie nie ma wolnych bloków (lina z bloku zawieszenia haka przechodzi bezpośrednio na bęben), ładunek porusza się nie tylko w płaszczyźnie pionowej, ale także w płaszczyźnie poziomej.

Rysunek 3. Koła pojedyncze i podwójne

Aby zapewnić ściśle pionowe podnoszenie ładunku, stosuje się krążki podwójne (składające się z dwóch pojedynczych), w tym przypadku oba końce liny przymocowane są do bębna. Aby zapewnić normalne położenie zawieszenia haka w przypadku nierównomiernego rozciągnięcia elementu elastycznego obu kół pasowych, stosuje się wyważarkę lub klocki wyrównujące.

Rysunek 4. Sposoby zapewnienia pionowego podnoszenia ładunku

Koła pasowe o dużej prędkości różnią się od tematy władzy, że w nich siła robocza, zwykle wytwarzana przez cylinder hydrauliczny lub pneumatyczny, jest przykładana do ruchomej klatki, a ładunek jest zawieszony na wolnym końcu liny lub łańcucha. Przyrost prędkości przy zastosowaniu takiego krążka uzyskuje się w wyniku zwiększenia wysokości ładunku.

Przy stosowaniu krążków należy wziąć pod uwagę, że elementy zastosowane w systemie nie są korpusami całkowicie elastycznymi, ale mają pewną sztywność, dzięki czemu nadchodząca gałąź nie wpada od razu w strumień bloku, a działająca gałąź nie natychmiast wyprostuj. Jest to najbardziej zauważalne w przypadku używania lin stalowych.

Pytanie: dlaczego żurawie budowlane mają hak przenoszący ładunek, nie przymocowany do końca liny, ale do uchwytu ruchomego bloku?

Odpowiedź: aby zapewnić pionowe podnoszenie ładunku.

Na rys. 5 przedstawiono wciągnik łańcuchowy, w którym znajduje się kilka ruchomych bloków i tylko jeden nieruchomy. Określ, jaki ciężar można podnieść, przykładając siłę $F$ = 200 N do nieruchomego klocka?

Rysunek 5

Każdy z ruchomych bloków koła pasowego podwaja przyłożoną siłę. Ciężar, jaki może unieść polipasta mocy trzeciego stopnia (bez uwzględnienia poprawek na siły tarcia i sztywność linki), określa się według wzoru:

Odpowiedź: Wciągnik łańcuchowy może podnieść ładunek o masie 800 N.

Bloki zaliczane są do mechanizmów prostych. Oprócz bloków, grupa tych urządzeń służących do przekształcania siły obejmuje dźwignię i nachyloną płaszczyznę.

DEFINICJA

Blok- sztywny korpus, który może obracać się wokół stałej osi.

Bloki wykonane są w postaci dysków (koła, niskie cylindry itp.) Posiadających rowek, przez który przechodzi lina (tułów, lina, łańcuch).

Blok o stałej osi nazywany jest stacjonarnym (ryc. 1). Nie porusza się podczas podnoszenia ładunku. Stały blok można traktować jako dźwignię o równych ramionach.

Warunkiem równowagi bloku jest warunek równowagi momentów sił przyłożonych do niego:

Blok na ryc. 1 będzie w równowadze, jeśli siły rozciągające nitek będą równe:

ponieważ ramiona tych sił są takie same (OA=OB). Blok stacjonarny nie zapewnia przyrostu siły, ale pozwala na zmianę kierunku siły. Ciągnięcie liny wychodzącej z góry jest często wygodniejsze niż ciągnięcie liny dochodzącej z dołu.

Jeżeli masa ładunku przywiązanego do jednego końca liny rzuconej na unieruchomiony klocek jest równa m, to aby go podnieść, należy na drugi koniec liny przyłożyć siłę F równą:

pod warunkiem, że nie uwzględnimy siły tarcia w bloku. Jeżeli konieczne jest uwzględnienie tarcia w bloku, należy wprowadzić współczynnik oporu (k), wówczas:

Gładka, stała podpora może zastąpić blok. Na taką podporę przerzucana jest lina (lina), która ślizga się po podporze, ale jednocześnie zwiększa się siła tarcia.

Blok stacjonarny nie daje żadnego zysku w pracy. Drogi, po których przechodzą punkty przyłożenia sił, są takie same, równe sile, a więc równe pracy.

Aby zyskać siłę za pomocą bloków stałych, stosuje się kombinację bloków, na przykład blok podwójny. Bloki muszą mieć różne średnice. Są one ze sobą nieruchomo połączone i zamontowane na jednej osi. Do każdego bloku przymocowana jest lina, dzięki czemu można ją owinąć wokół bloku lub z niego zejść bez poślizgu. Ramiona sił w tym przypadku będą nierówne. Podwójny krążek działa jak dźwignia z ramionami o różnej długości. Rysunek 2 przedstawia schemat podwójnego bloku.

Warunkiem równowagi dla dźwigni z ryc. 2 będzie wzór:

Podwójny blok może przekształcić siłę. Przykładając mniejszą siłę do liny owiniętej wokół bloku o większym promieniu, uzyskuje się siłę, która działa od strony liny owiniętej wokół bloku o mniejszym promieniu.

Blok ruchomy to blok, którego oś porusza się wraz z obciążeniem. Na ryc. 2, ruchomy blok można uznać za dźwignię z ramionami o różnych rozmiarach. W tym przypadku punkt O jest punktem podparcia dźwigni. OA - ramię siły; OB - ramię siły. Spójrzmy na rys. 3. Ramię siły jest dwukrotnie większe od ramienia siły, dlatego dla równowagi konieczne jest, aby wielkość siły F była o połowę mniejsza od siły P:

Możemy stwierdzić, że za pomocą ruchomego klocka uzyskujemy podwójny przyrost siły. Stan równowagi poruszającego się klocka bez uwzględnienia siły tarcia zapisujemy jako:

Jeżeli spróbujemy uwzględnić siłę tarcia w bloku, to wpiszemy współczynnik oporu bloku (k) i otrzymamy:

Czasami stosuje się kombinację bloku ruchomego i nieruchomego. W tej kombinacji dla wygody zastosowano stały blok. Nie zapewnia przyrostu siły, ale pozwala na zmianę kierunku siły. Ruchomy blok służy do zmiany wielkości przyłożonej siły. Jeżeli końce liny otaczającej klocek tworzą z horyzontem kąt równy, to stosunek siły działającej na ładunek do ciężaru ciała jest równy stosunkowi promienia klocka do cięciwy łuku, który lina obejmuje. Jeśli liny są równoległe, siła potrzebna do podniesienia ładunku będzie dwukrotnie mniejsza niż ciężar podnoszonego ładunku.

Złota zasada mechaniki

Proste mechanizmy wygrywania w pracy nie dają. O ile zyskamy na sile, tyle samo tracimy na dystansie. Ponieważ praca jest równa iloczynowi skalarnemu siły i przemieszczenia, zatem nie zmieni się ona w przypadku użycia ruchomych (jak również stacjonarnych) bloków.

W formie formuły „ złota zasada Nie. można zapisać w ten sposób:

gdzie - droga przebyta przez punkt przyłożenia siły - droga przebyta przez punkt przyłożenia siły.

Złota Reguła jest najprostszym sformułowaniem prawa zachowania energii. Zasada ta dotyczy przypadków jednolitych lub prawie ruch jednolity mechanizmy. Odległości translacyjne końców lin są powiązane z promieniami bloków ( i ) jako:

Dostajemy, że aby spełnić „złotą zasadę” dotyczącą podwójnego bloku, konieczne jest, aby:

Jeśli siły się równoważą, klocek pozostaje w spoczynku lub porusza się równomiernie.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia	Za pomocą układu dwóch ruchomych i dwóch nieruchomych bloków pracownicy podnoszą belki konstrukcyjne, przykładając siłę 200 N. Jaka jest masa (m) belek? Pomiń tarcie w blokach.
Rozwiązanie	Zróbmy rysunek. Masa ładunku przyłożonego do układu obciążników będzie wynosić równa sile ciężar działający na podniesione ciało (belkę): Stałe bloki nie dają żadnych wygranych w sile. Każdy poruszający się klocek daje dwukrotny wzrost siły, zatem w naszych warunkach uzyskamy czterokrotny wzrost siły. Oznacza to, że możemy napisać: Stwierdzamy, że masa belki jest równa: Obliczmy masę belki, zaakceptujmy:
Odpowiedź	m=80 kg

PRZYKŁAD 2

Ćwiczenia	Niech wysokość, na którą pracownicy podnoszą belki w pierwszym przykładzie, będzie równa m. Jaka jest praca wykonana przez pracowników? Jaka jest praca wykonana przez ładunek, aby przenieść się na daną wysokość?
Rozwiązanie	Zgodnie ze „złotą zasadą” mechaniki, jeśli korzystając z istniejącego systemu bloków, uzyskamy czterokrotny wzrost siły, to utrata ruchu również będzie czterokrotna. W naszym przykładzie oznacza to, że długość liny (l), którą powinni wybrać pracownicy, będzie czterokrotnie większa niż odległość, jaką pokona ładunek, czyli:

Opis bibliograficzny: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Nowoczesny wygląd na prostym mechanizmie „blokowym”, studiowanym w podręcznikach fizyki dla klasy 7 // Młody naukowiec. 2016. Nr 2. s. 106-113..07.2019).

Podręczniki do fizyki dla klasy 7, studiując prosty mechanizm blokowy, różnie interpretują wygraną siła przy podnoszeniu ładunku korzystając z tego mechanizmu, na przykład: w Podręcznik Peryszkina A. B. wygrane w siłę osiąga się za pomocą za pomocą koła bloku, na które działają siły dźwigni, i w podręczniku Gendensteina L. E. te same wygrane można uzyskać za pomocą za pomocą kabla, na który działa siła rozciągająca kabla. Różne podręczniki, różne przedmioty I różne siły - aby otrzymać wygraną w siła podczas podnoszenia ładunku. Dlatego celem tego artykułu jest wyszukiwanie obiektów i siła, z dzięki któremu wygrane są zdobywane siła podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokowego.

Słowa kluczowe:

Najpierw przyjrzyjmy się i porównajmy, jak uzyskuje się przyrost siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokowego, w podręcznikach fizyki dla klasy 7. W tym celu umieścimy w tabeli fragmenty tekstów podręczników z tymi samymi pojęciami dla jasności.

Peryshkin A.V. Fizyka. 7. klasa. § 61. Zastosowanie reguły równowagi dźwigni do bloku, s. 180–183.	Gendenshtein LE Fizyka. 7. klasa. § 24. Proste mechanizmy, s. 188–196.
"Blok Jest to koło z rowkiem, mocowane w uchwycie. Przez rynnę blokową przeprowadzana jest lina, kabel lub łańcuch. „Stały blok nazywają taki blok, którego oś jest stała i nie podnosi się ani nie opada podczas podnoszenia ładunków (ryc. 177). Blok stały można uznać za dźwignię równoramienną, w której ramiona sił są równe promieniowi koła (rys. 178): OA=OB=r. Taki blok nie zapewnia wzrostu siły (F1 = F2), ale pozwala na zmianę kierunku siły.”	„Czy stacjonarny blok daje przyrost siły? ...na rys. 24.1a lina jest napinana siłą przyłożoną przez rybaka do wolnego końca liny. Siła naciągu liny pozostaje stała wzdłuż liny, więc od strony liny do ładunku (ryba ) działa siła o tej samej wartości. Dlatego nieruchomy blok nie zapewnia wzrostu siły. 6.Jak zwiększyć siłę stosując stały blok? Jeśli ktoś podnosi się, jak pokazano na ryc. 24.6, wówczas ciężar osoby rozkłada się równomiernie na dwie części liny (po przeciwnych stronach bloku). Dlatego człowiek podnosi się, przykładając siłę stanowiącą połowę jego ciężaru.”
„Ruchomy blok to taki, którego oś podnosi się i opada wraz z obciążeniem (ryc. 179). Rysunek 180 pokazuje odpowiadającą jej dźwignię: O jest punktem podparcia dźwigni, AO - ramię siły P i OB - ramię siły F. Ponieważ ramię OB jest 2 razy większe niż ramię OA, wówczas siła F jest 2 razy mniejsza od siły P: F=P/2. Zatem, ruchomy blok daje zysksiła 2 razy”.	„5. Dlaczego ruchomy blok daje zwycięstwoobowiązującydwa razy? Gdy ładunek jest podnoszony równomiernie, ruchomy blok również porusza się równomiernie. Oznacza to, że wypadkowa wszystkich przyłożonych do niego sił wynosi zero. Jeśli pominąć masę klocka i występujące w nim tarcie, to można założyć, że na klocek działają trzy siły: ciężar ładunku P skierowany w dół i dwie identyczne siły rozciągające liny F skierowane w górę . Ponieważ wypadkowa tych sił wynosi zero, to znaczy P = 2F ciężar ładunku jest 2 razy większy od siły naciągu liny. Ale siła naciągu liny to dokładnie siła przykładana podczas podnoszenia ładunku za pomocą ruchomego bloku. W ten sposób udowodniliśmy że ruchomy blok daje zysk siła 2 razy”.
„Zwykle w praktyce stosuje się kombinację bloku stałego i ruchomego (ryc. 181). Blok stały służy wyłącznie dla wygody. Nie daje przyrostu siły, ale zmienia kierunek działania siły, np. pozwala na podniesienie ciężaru stojąc na ziemi. Ryc. 181. Połączenie klocków ruchomych i nieruchomych – wciągnik łańcuchowy.”	„12. Rysunek 24.7 przedstawia system Bloki. Ile bloków ruchomych ma, a ile stałych? Jaki przyrost siły daje taki układ bloków, jeśli tarcie i czy można pominąć masę bloków? . Ryc.24.7. Odpowiedź na stronie 240: „12. Trzy ruchome klocki i jeden naprawił; 8 razy.”

Podsumujmy przegląd i porównanie tekstów i ilustracji w podręcznikach:

Dowód uzyskania przyrostu siły w podręczniku A. V. Peryszkina przeprowadza się na kole bloku, a siłą działającą jest siła dźwigni; Podczas podnoszenia ładunku nieruchomy klocek nie zapewnia wzrostu siły, ale ruchomy klocek zapewnia 2-krotny wzrost siły. Nie ma wzmianki o kablu, na którym zawieszony jest ładunek na bloku stałym i bloku ruchomym z ładunkiem.

Z kolei w podręczniku Gendensteina L.E. dowód wzmocnienia siły przeprowadza się na kablu, na którym zawieszony jest ładunek lub ruchomy klocek z obciążeniem, a działającą siłą jest siła rozciągająca liny; podczas podnoszenia ładunku nieruchomy blok może dać 2-krotny wzrost siły, ale w tekście nie ma wzmianki o dźwigni na kole bloku.

Poszukiwania literatury opisującej wzmocnienie siły za pomocą bloku i kabla doprowadziły do ​​„Elementarnego podręcznika fizyki”, pod redakcją akademika G. S. Landsberga, w §84. Proste maszyny na s. 168–175 podano opisy: „bloku pojedynczego, bloku podwójnego, zasuwy, koła pasowego i bloku mechanizmu różnicowego”. Rzeczywiście, dzięki swojej konstrukcji „podwójny blok zapewnia wzrost siły podczas podnoszenia ładunku ze względu na różnicę w długości promieni bloków”, za pomocą których ładunek jest podnoszony, a „zblocze daje przyrost siły podczas podnoszenia ładunku dzięki linie, na której kilku częściach wisi ładunek.” Można było zatem dowiedzieć się, dlaczego klocek i lina (lina) zwiększają wytrzymałość podczas podnoszenia ładunku, ale nie udało się dowiedzieć, w jaki sposób klocek i lina oddziałują na siebie i przenoszą ciężar ładunku. ładuj do siebie, ponieważ ładunek można zawiesić na kablu, a kabel przerzucić przez blok lub ładunek może wisieć na bloku, a blok wisi na kablu. Okazało się, że siła naciągu liny jest stała i działa na całej długości liny, zatem przeniesienie ciężaru obciążenia przez linkę na blok będzie następowało w każdym punkcie styku liny z blokiem , a także przeniesienie ciężaru ładunku zawieszonego na bloku na linę. Aby wyjaśnić interakcję bloku z kablem, przeprowadzimy eksperymenty mające na celu uzyskanie wzmocnienia siły z poruszającym się blokiem podczas podnoszenia ładunku, korzystając z wyposażenia szkolnej sali fizyki: dynamometry, bloki laboratoryjne i zestaw odważników w 1N (102 g). Zacznijmy eksperymenty od ruchomego klocka, bo mamy trzy różne wersje uzyskanie przyrostu mocy dzięki temu blokowi. Pierwsza wersja to „Rys.180. Ruchomy klocek jako dźwignia o nierównych ramionach” – podręcznik A. V. Peryszkina, drugi „Rys. 24.5... dwie równe siły naciągu liny F” – według podręcznika L. E. Gendensteina i wreszcie trzeci „Rys. 145 . Pociągnij blokadę”. Podnoszenie ładunku za pomocą ruchomego zacisku krążka na kilku odcinkach jednej liny – zgodnie z podręcznikiem G. S. Landsberga.

Doświadczenie nr 1. „Rys. 183”

Aby przeprowadzić eksperyment nr 1, uzyskując przyrost siły na ruchomym bloku „z dźwignią o nierównych ramionach OAB ryc. 180” zgodnie z podręcznikiem A. V. Peryszkina, na ruchomym bloku „ryc. 183” w pozycji 1 narysuj dźwignię z nierównymi ramionami OAB, jak na „Rys. 180” i rozpocznij podnoszenie ładunku z pozycji 1 do pozycji 2. W tym samym momencie blok zaczyna się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara wokół własnej osi w punkcie A i punkcie B. , koniec dźwigni, za którą następuje podniesienie, wychodzi poza półkole, po którym lina owija od dołu poruszający się blok. Punkt O - punkt podparcia dźwigni, który powinien być nieruchomy, opada w dół, patrz „Rys. 183” - pozycja 2, czyli dźwignia z nierównymi ramionami OAB zmienia się jak dźwignia z równymi ramionami (punkty O i B przechodzą przez to samo ścieżki).

Na podstawie danych uzyskanych w doświadczeniu nr 1 dotyczącym zmian położenia dźwigni OAB na ruchomym klocu podczas podnoszenia ładunku z położenia 1 do położenia 2, możemy stwierdzić, że przedstawienie ruchomego klocka jako dźwigni o nierównych ramionach na „Ryc. 180”, podczas podnoszenia ładunku, obrót bloku wokół własnej osi odpowiada dźwigni o równych ramionach, która nie zapewnia przyrostu siły podczas podnoszenia ładunku.

Eksperyment nr 2 zaczniemy od przyczepienia dynamometrów do końców liny, na której zawiesimy ruchomy klocek z obciążeniem o masie 102 g, co odpowiada sile ciężkości 1 N. Przymocujemy jeden z końców liny linkę na zawieszeniu, a drugim końcem linki podniesiemy ładunek na poruszający się klocek. Przed wynurzeniem wskazania obu hamowni na początku wynurzania wynosiły 0,5 N, wskazania hamowni, dla której nastąpiło wynurzanie, zmieniały się na 0,6 N i pozostały na tym poziomie także pod koniec wynurzania; odczyty powróciły do ​​0,5 N. Wskazania hamowni, ustalone dla nieruchomego zawieszenia, nie zmieniły się podczas wzrostu i pozostały równe 0,5 N. Przeanalizujmy wyniki doświadczenia:

1. Przed podniesieniem, gdy na ruchomym bloku zawieszony jest ładunek o masie 1 N (102 g), ciężar ładunku rozkłada się na całe koło i przenosi na linkę, która owija blok od dołu, wykorzystując całe półkole koło.
2. Przed podniesieniem odczyty obu hamowni wynoszą 0,5 N, co wskazuje na rozkład ciężaru ładunku 1 N (102 g) na dwie części liny (przed i za blokiem) lub że siła naciągu liny wynosi 0,5 N i jest taki sam na całej długości kabla (taki sam na początku, taki sam na końcu kabla) - oba te stwierdzenia są prawdziwe.

Porównajmy analizę doświadczenia nr 2 z wersjami podręcznikowymi dotyczącymi uzyskania 2-krotnego przyrostu siły przy użyciu ruchomego klocka. Zacznijmy od stwierdzenia zawartego w podręczniku Gendensteina L.E. „...że na blok działają trzy siły: ciężar ładunku P skierowany w dół i dwie identyczne siły rozciągające liny skierowane w górę (ryc. 24.5) .” Bardziej trafne byłoby stwierdzenie, że ciężar ładunku na „Rys. 14,5" rozłożono na dwie części liny, przed i za blokiem, ponieważ siła naciągu liny wynosi jeden. Pozostaje przeanalizować podpis pod „ryc. 181” z podręcznika A. V. Peryszkina „Połączenie bloków ruchomych i nieruchomych - blok koła pasowego”. Opis urządzenia i przyrostu siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą bloczka podano w Elementary Textbook of Physics, wyd. Lansberg G.S. gdzie jest napisane: „Każdy kawałek liny pomiędzy blokami będzie działał na ruchomy ładunek z siłą T, a wszystkie kawałki liny będą działać z siłą nT, gdzie n jest liczbą oddzielnych odcinków liny łączących oba części bloku.” Okazuje się, że jeśli zastosujemy do „Rys. 181” wzmocnienie siły z „liną łączącą obie części” bloczka z Elementary Textbook of Physics G. S. Landsberga, to opis wzmocnienia siły z ruchomym klockiem na „ryc. 179” i odpowiednio ryc. 180” byłoby błędem.

Analizując cztery podręczniki fizyki, możemy to stwierdzić istniejący opis uzyskanie przyrostu mocy za pomocą prostego mechanizmu blokowego nie odpowiada stanowi rzeczywistemu i dlatego wymaga nowego opisu działania prostego mechanizmu blokowego.

Prosty mechanizm podnoszenia składa się z bloku i liny (liny lub łańcucha).

Bloki tego mechanizm podnoszący są podzielone:

z założenia na proste i złożone;

zgodnie ze sposobem podnoszenia ładunków na ruchome i stacjonarne.

Zacznijmy zapoznawać się z projektowaniem bloków prosty blok, czyli koło obracające się wokół własnej osi, z rowkiem na obwodzie na linkę (linę, łańcuch) Rys. 1 i można ją uważać za dźwignię równoramienną, w której ramiona sił są równe promieniowi koło: OA=OB=r. Taki blok nie zapewnia przyrostu siły, ale pozwala na zmianę kierunku ruchu liny (liny, łańcucha).

Podwójny blok składa się z dwóch bloków o różnych promieniach, sztywno połączonych ze sobą i zamontowanych wspólna oś Ryc.2. Promienie bloków r1 i r2 są różne i podczas podnoszenia ładunku działają jak dźwignia o nierównych ramionach, a przyrost siły będzie równy stosunkowi długości promieni bloku o większej średnicy do blok o mniejszej średnicy F = Р·r1/r2.

Brama składa się z cylindra (bębna) i przymocowanego do niego uchwytu, który działa jak blok duża średnica, Przyrost siły wydawany przez kołnierz jest określony przez stosunek promienia okręgu R opisanego uchwytem do promienia cylindra r, na który nawinięta jest lina F = Р·r/R.

Przejdźmy do metody podnoszenia ładunku za pomocą bloków. Z opisu projektu wynika, że ​​wszystkie bloki mają oś, wokół której się obracają. Jeżeli oś bloku jest nieruchoma i nie podnosi się ani nie opada podczas podnoszenia ładunków, wówczas taki blok nazywa się stały blok pojedynczy blok, podwójny blok, brama.

U ruchomy blok oś podnosi się i opada wraz z ładunkiem (rys. 10) i ma to głównie na celu wyeliminowanie załamań liny w miejscu zawieszenia ładunku.

Zapoznajmy się z urządzeniem i sposobem podnoszenia ładunku; drugą częścią prostego mechanizmu podnoszącego jest lina, lina lub łańcuch. Lina składa się z drutów stalowych, lina z nici lub splotek, a łańcuch składa się z połączonych ze sobą ogniw.

Metody zawieszania ładunku i zdobywania siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą liny:

Na ryc. 4, ładunek jest zamocowany na jednym końcu liny, a jeśli podniesiesz ładunek za drugi koniec liny, to do podniesienia tego ładunku będziesz potrzebować siły nieco większej niż ciężar ładunku, ponieważ prosty blok przyrost siły nie daje F = P.

Na rys. 5 pracownik podnosi ładunek za pomocą liny oplecionej od góry prostym blokiem; na jednym końcu pierwszej części liny znajduje się siedzisko, na którym siedzi pracownik, a za drugą część liny. pracownik podnosi się z siłą 2 razy mniejszą niż jego ciężar, ponieważ ciężar pracownika został rozłożony na dwie części liny, pierwszą - od siedzenia do bloku, a drugą - od bloku do rąk pracownika F = P/2.

Na rys. 6 ładunek jest podnoszony przez dwóch pracowników za pomocą dwóch lin, a ciężar ładunku zostanie równomiernie rozłożony pomiędzy linami, dlatego każdy pracownik będzie podnosił ładunek z siłą stanowiącą połowę ciężaru ładunku F = P/ 2.

Na rys. 7 pracownicy podnoszą ładunek zawieszony na dwóch częściach jednego liny, a ciężar ładunku zostanie równomiernie rozłożony pomiędzy częściami tego liny (jak między dwoma kablami) i każdy pracownik będzie podnosił ładunek z siłą równa połowie ciężaru ładunku F = P/2.

Na rys. 8 koniec liny, za pomocą którego jeden z pracowników podnosił ładunek, zamocowano na nieruchomym zawieszeniu, a ciężar ładunku rozłożono na dwie części liny, a gdy pracownik podnosił ładunek, obciążenie za drugi koniec liny, siła z jaką pracownik podniesie ładunek będzie dwukrotnie mniejsza od ciężaru ładunku F = P/2, a podnoszenie ładunku będzie 2 razy wolniejsze.

Na ryc. 9 ładunek wisi na 3 częściach jednego liny, którego jeden koniec jest nieruchomy, a przyrost siły podczas podnoszenia ładunku będzie równy 3, ponieważ ciężar ładunku zostanie rozłożony na trzy części kabel F = P/3.

Aby wyeliminować ugięcie i zmniejszyć siłę tarcia, w miejscu zawieszenia ładunku montuje się prosty klocek, a siła potrzebna do podniesienia ładunku nie uległa zmianie, ponieważ prosty klocek nie zapewnia przyrostu wytrzymałości (rys. 10). i rys. 11), a sam blok zostanie wywołany ruchomy blok, ponieważ oś tego bloku podnosi się i opada wraz z obciążeniem.

Teoretycznie ładunek można zawiesić na nieograniczonej liczbie odcinków jednej liny, jednak w praktyce ograniczają się one do sześciu części i taki mechanizm podnoszący nazywa się wciągnik łańcuchowy, który składa się ze stałych i ruchomych klipsów z proste bloki, które naprzemiennie owija się wokół liny, której jeden koniec mocuje się do stałego klipsa, a do podnoszenia ładunku służy drugi koniec liny. Przyrost wytrzymałości zależy od liczby części kabla pomiędzy klatką stałą i ruchomą; z reguły jest to 6 części kabla, a przyrost wytrzymałości jest 6-krotny.

W artykule zbadano rzeczywiste interakcje pomiędzy blokami i liną podczas podnoszenia ładunku. Dotychczasowa praktyka ustalania, że ​​„blok stały nie daje przyrostu wytrzymałości, natomiast klocek ruchomy daje 2-krotny wzrost siły” błędnie interpretował wzajemne oddziaływanie liny i bloku w mechanizm podnoszący i nie odzwierciedlało pełnej różnorodności projektów bloków, co doprowadziło do powstania jednostronnych błędnych wyobrażeń na temat bloku. W porównaniu z istniejącymi tomami materiału do badania prostego mechanizmu blokowego objętość artykułu wzrosła 2-krotnie, ale umożliwiło to jasne i zrozumiałe wyjaśnienie procesów zachodzących w prostym mechanizmie podnoszącym nie tylko studentom, ale także nauczycielom.

Literatura:

1. Pyryshkin, A.V. Fizyka, klasa 7: podręcznik / A.V. Pyryshkin - wyd. 3, dodatkowe - M.: Drop, 2014, - 224 s.,: chory. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Zastosowanie reguły równowagi dźwigni do bloku, s. 181–183.
2. Gendenstein, LE Fizyka. 7. klasa. Za 2 godziny Część 1. Podręcznik dla instytucji edukacyjnych / L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; edytowany przez V. A. Orlova, I. I. Roizen - wyd. 2, poprawione. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 s.: il. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Proste mechanizmy, s. 188–196.
3. Podstawowy podręcznik fizyki pod redakcją akademika G. S. Landsberga Tom 1. Mechanika. Ciepło. Fizyka molekularna - wyd. 10 - M.: Nauka, 1985. § 84. Maszyny proste, s. 168–175.
4. Gromov, S. V. Fizyka: Podręcznik. dla 7 klasy ogólne wykształcenie instytucje / S. V. Gromov, N. A. Rodina - wyd. 3. - M.: Edukacja, 2001.-158 s.,: il. ISBN-5–09–010349–6. §22. Blok, s. 55 -57.

Słowa kluczowe: blok, blok podwójny, blok stały, blok ruchomy, blok koła pasowego..

Adnotacja: Podręczniki fizyki dla 7. klasy, studiując prosty mechanizm blokowy, na różne sposoby interpretują wzmocnienie siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą tego mechanizmu, na przykład: w podręczniku A. V. Peryszkina wzmocnienie siły osiąga się za pomocą koła klocek, na który działają siły dźwigni, a w podręczniku Gendensteina L.E. takie samo wzmocnienie uzyskuje się za pomocą liny, na którą działa siła rozciągająca liny. Różne podręczniki, różne przedmioty i różne siły - aby uzyskać przyrost siły podczas podnoszenia ładunku. Dlatego celem tego artykułu jest poszukiwanie obiektów i sił, za pomocą których uzyskuje się przyrost siły podczas podnoszenia ładunku za pomocą prostego mechanizmu blokowego.

W nowoczesna technologia Do przenoszenia towarów na placach budowy i w przedsiębiorstwach powszechnie stosuje się mechanizmy podnoszące, które są niezbędne składniki które można nazwać prostymi mechanizmami. Wśród nich znajdują się najstarsze wynalazki ludzkości: blok i dźwignia. Starożytny grecki uczony Archimedes ułatwił człowiekowi pracę, dając mu przyrost siły podczas korzystania ze swojego wynalazku i nauczył go zmieniać kierunek siły.

Blok to koło z rowkiem na obwodzie na linę lub łańcuch, którego oś jest sztywno przymocowana do belki ściennej lub stropowej.

Urządzenia podnoszące zwykle wykorzystują nie jeden, ale kilka bloków. System bloków i linek zaprojektowanych w celu zwiększenia nośności nazywa się wciągnikiem łańcuchowym.

Ruchomy i nieruchomy blok to te same starożytne proste mechanizmy, co dźwignia. Już w 212 roku p.n.e. za pomocą haków i chwytaków połączonych z blokami Syrakuzanie zdobyli od Rzymian sprzęt oblężniczy. Budową pojazdów wojskowych i obroną miasta kierował Archimedes.

Archimedes uważał stały klocek za równoramienną dźwignię.

Moment siły działający na jedną stronę klocka jest równy momentowi siły przyłożonej na drugą stronę klocka. Siły tworzące te momenty są również takie same.

Nie ma przyrostu siły, ale taki blok pozwala na zmianę kierunku siły, co czasami jest konieczne.

Archimedes przyjął ruchomy klocek jako dźwignię o nierównym ramieniu, co daje 2-krotny wzrost siły. Względem środka obrotu działają momenty sił, które w równowadze muszą być równe.

Archimedes studiował właściwości mechaniczne ruchomy blok i zastosował go w praktyce. Według Ateneusza „wynaleziono wiele sposobów na zwodowanie gigantycznego statku zbudowanego przez syrakuskiego tyrana Hierona, ale mechanik Archimedes, korzystając z prostych mechanizmów, sam zdołał poruszyć statek przy pomocy kilku osób Archimedes wymyślił blok i za jego pomocą wystrzelił ogromny statek.

Blok nie daje żadnego przyrostu pracy, potwierdzając złotą zasadę mechaniki. Łatwo to sprawdzić, zwracając uwagę na odległości przebyte przez rękę i ciężar.

Żaglowce sportowe, podobnie jak żaglówki z przeszłości, nie mogą obejść się bez klocków podczas stawiania i kontrolowania żagli. Nowoczesne statki potrzebują bloków do podnoszenia sygnałów i łodzi.

To połączenie ruchomych i nieruchomych jednostek na linii zelektryfikowanej kolej żelazna do regulacji napięcia drutu.

Ten system klocków może być używany przez pilotów szybowców do unoszenia swoich urządzeń w powietrze.