Найчастіше прості механізми використовують, щоб отримати виграш в силі. Тобто меншою силою перемістити більший по-порівнянні з нею вага. При цьому виграш в силі досягається не «безкоштовно». Розплатою за нього є втрата в відстані, тобто потрібно зробити більше переміщення, ніж без використання простого механізму. Однак коли сили обмежені, то «обмін» відстані на силу вигідний.

Рухомий і нерухомий блоки є одними з видів простих механізмів. Крім того, вони є видозміненим важелем, який також є простим механізмом.

нерухомий блокне дає виграш в силі, він просто змінює напрямок її застосування. Уявіть, що вам треба підняти за мотузку важкий вантаж вгору. Вам доведеться тягнути його вгору. Але якщо використовувати нерухомий блок, то тягнути треба буде вниз, в той час як вантаж буде підніматися вгору. В цьому випадку вам буде простіше, так як необхідна сила буде складатися з сили м'язів і вашої ваги. Без використання нерухомого блоку треба було б прикладати таку ж силу, але вона досягалася б виключно за рахунок сили м'язів.

Нерухомий блок являє собою колесо з жолобом для мотузки. Колесо закріплено, воно може обертатися навколо своєї осі, але не може переміщатися. Кінці мотузки (троса) звисають вниз, до одного прикріплений вантаж, а до іншому прикладається сила. Якщо тягнути за трос вниз, то вантаж піднімається вгору.

Так як тут немає виграшу в силі, то немає і програшу в відстані. На яку відстань підніметься вантаж, на таку ж відстань треба опустити мотузку.

Використання рухомого блокудає виграш в силі в два рази (в ідеалі). Це означає, що якщо вага вантажу дорівнює F, то щоб його підняти, треба прикласти силу F / 2. Рухомий блок складається все з того ж колеса з жолобом для троса. Однак тут закріплений один кінець троса, а колесо рухомо. Колесо рухається разом з вантажем.

Вага вантажу - це сила, спрямована вниз. Його врівноважують дві сили, спрямовані вгору. Одну створює опора, до якої прикріплений трос, а іншу тягне за трос. Сила натягу троса однакова з обох сторін, значить, між ними порівну розподіляється вага вантажу. Тому кожна з сил в 2 рази менше ваги вантажу.

У реальних ситуаціях виграш в силі менше, ніж в 2 рази, так як піднімає сила частково «витрачається» на вагу мотузки і блоку, а також тертя.

Рухомий блок, даючи майже подвійний виграш в силі, дає подвійний програш в відстані. Щоб підняти вантаж на певну висоту h, треба щоб мотузки з кожного боку блоку зменшилися на цю висоту, тобто в сумі виходить 2h.

Зазвичай використовують комбінації з нерухомих і рухомих блоків - поліспасти. Вони дозволяють отримати виграш в силі і напрямку. Чим більше в поліспасті рухомих блоків, тим більше буде виграш в силі.

Застосування рухомого блоку дає дворазовий виграш в силі, застосування нерухомого - дозволяє змінити напрямок додається сили. На практиці використовуються комбінації рухомих і нерухомих блоків. При цьому кожен рухомий блок дозволяє вдвічі зменшити прикладене зусилля або вдвічі збільшити швидкість переміщення вантажу. Нерухомі блоки використовують для зв'язку рухомих блоків в єдину систему. Така система рухомих і нерухомих блоків називається поліспаст.

визначення

Поліспаст - система рухомих і нерухомих блоків, з'єднаних гнучким зв'язком (канати, ланцюги) використовувана для збільшення сили або швидкості підйому вантажів.

Використовується поліспаст у випадках, якщо необхідно докладаючи мінімальні зусилля підняти або перемістити важкий вантаж, забезпечити натяг і т.п. Найпростіший поліспаст складається всього з одного блоку і каната, при цьому дозволяє в два рази знизити тягове зусилля, необхідне для підйому вантажу.

Малюнок 1. Кожен рухливий блок в поліспасті дає дворазовий виграш в силі або швидкості

Зазвичай у вантажопідйомних механізмах застосовують силові поліспасти, що дозволяють зменшити натяг каната, момент від ваги вантажу на барабані і передавальне число механізму (талі, лебідки). Швидкісні поліспасти, що дозволяють отримати виграш в швидкості переміщення вантажу при малих швидкостях приводного елемента, застосовуються значно рідше. Вони використовуються в гідравлічних або пневматичних підйомниках, навантажувачах, механізмах висування телескопічних стріл кранів.

Основною характеристикою поліспаста є кратність. Це відношення числа гілок гнучкого органу, на якому підвішений вантаж, до числа гілок намотуваних на барабан (для силових поліспастів), або відношення швидкості ведучого кінця гнучкого органу до веденого (для швидкісних поліспастів). Умовно кажучи, кратність це теоретично розрахований коефіцієнт виграшу в силі або швидкості при використанні поліспаста. Зміна кратності поліспаста відбувається шляхом введення або видалення з системи додаткових блоків, при цьому кінець каната при парній кратності кріпиться на нерухомому елементі конструкції, а при непарній кратності - на гаковий обоймі.

Малюнок 2. Кріплення каната при парному і непарному кратності поліспаста

Виграш в силі при застосуванні поліспаста з $ n $ рухомих і $ n $ нерухомих блоків визначається за формулою: $ P = 2Fn $, де $ Р $ - вага вантажу, $ F $ - сила, прикладена на вході поліспаста, $ n $ - число рухомих блоків.

Залежно від кількості гілок каната, закріплених на барабані вантажопідйомного механізму, можна виділити одинарні (прості) і здвоєні поліспасти. В одинарних поліспастах, при намотуванні або змотуванні гнучкого елемента внаслідок його переміщення уздовж осі барабана, створюється небажана зміна навантаження на опори барабана. Також в разі відсутності в системі вільних блоків (канат з блоку підвіски крюка безпосередньо переходить на барабан) відбувається переміщення вантажу не тільки у вертикальній, але і в горизонтальній площині.

Малюнок 3. Одинарні і здвоєні поліспасти

Для забезпечення строго вертикального підйому вантажу застосовують здвоєні поліспасти, (що складаються з двох одинарних), в цьому випадку на барабані закріплюються обидва кінці каната. Для забезпечення нормального положення підвіски крюка при нерівномірному витяжці гнучкого елемента обох поліспастів застосовують балансир або зрівняльні блоки.

Малюнок 4. Способи забезпечення вертикальності підйому вантажу

Швидкісні поліспасти відрізняються від силових тим, що в них робоча сила, зазвичай розвивається гідравлічним або пневматичним циліндром, прикладається до рухомий обоймі, а вантаж підвішується до вільного кінця каната або ланцюга. Виграш в швидкості при використанні такого поліспаста виходить в результаті збільшення висоти підйому вантажу.

При використанні поліспастів слід враховувати, що використовуються в системі елементи не є абсолютно гнучкими тілами, а мають певну жорсткість, тому що набігає гілка не відразу лягає в струмок блоку, а збігає гілка не відразу випрямляється. Це найбільш помітно при використанні сталевих канатів.

Питання: чому у підйомних будівельних кранів гак, який переносить вантаж, закріплений не на кінці троса, а на обоймі рухомого блоку?

Відповідь: для забезпечення вертикальності підйому вантажу.

На рис.5 зображено статечної поліспаст, в якому кілька рухомих блоків, а нерухомий - тільки один. Визначте, яку вагу можна підняти, приклавши до нерухомого блоку зусилля $ F $ = 200 H?

малюнок 5

Кожен з рухомих блоків статечного поліспаста подвоює додається зусилля. Вага, який може підняти статечної полістпаст третього ступеня (без урахування поправок на сили тертя і жорсткість троса), визначається формулою:

Відповідь: поліспаст може підняти вантаж вагою 800 Н.

Бібліографічний опис:Шумейко А. В., Веташенко О. Г. Сучасний погляд на простий механізм «блок», що вивчається за підручниками фізики для 7 класу // Юний учений. 2016. №2. С. 106-113..07.2019).

Підручники фізики для 7 класу при вивченні простого механізму блок по-різному трактують отримання виграшу в силі при підйомі вантажу з допомогою цього механізму, наприклад: в підручнику Пёришкіна А. В. виграш в силі досягається за допомогою колеса блоку, на який діють сили важеля, а в підручнику Генденштейн Л. Е. той же виграш отримують з допомогою троса, на який діє сила натягу троса. Різні підручники, різні предмети і різні сили - для отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу. Тому метою даної статті є пошук предметів і сил, з допомогою яких виходить виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок.

Ключові слова:

Спочатку ознайомимося і порівняємо як отримують виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок, в підручниках фізики для 7 класу, для цього витяги з текстів підручників, з однаковими поняттями, для наочності розмістимо в таблиці.

Пёришкін А. В. Фізика. 7 клас. § 61. Застосування правила рівноваги важеля до блоку, стр.180-183.	Генденштейн Л. Е. Фізика. 7 клас. § 24. Прості механізми, стр.188-196.
«Блокявляє собою колесо з жолобом, укріплене в обоймі. По жолобу блоку пропускають мотузку, трос або ланцюг. «Нерухомим блокомназивають такий блок вісь якого закріплена і при підйомі вантажів не піднімається і не опускається (ріс.177). Нерухомий блок можна розглядати як рівноплечого важіль, у якого плечі сил рівні радіусу колеса (ріс.178): ОА = ОВ = r. Такий блок не дає виграшу в силі (F1 = F2), але дозволяє змінювати напрямок дії сили ».	«Чи дає нерухомий блок виграш в силі? ... на ріс.24.1а трос натягнутий силою, яка додається рибалкою до вільного кінця троса. Сила натягу троса залишається постійною уздовж троса, тому з боку троса на вантаж (рибу ) діє така ж по модулю сила. Отже, нерухомий блок не дає виграшу в силі. 6. Як за допомогою нерухомого блоку отримати виграш в силі? Якщо людина піднімає самого себе,як показано на ріс.24.6, то при цьому вага людини розподіляється порівну на дві частини троса (по різні боки блоку). Тому людина піднімає себе прикладаючи силу, яка вдвічі менше його ваги »,.
«Рухомий блок - це блок, вісь якого піднімається і опускається разом з вантажем (ріс.179). На малюнку 180 показано відповідний йому важіль: Про - точка опори важеля, АТ - плече сили Р і ОВ - плече сили F. Так як плече ОВ в 2 рази більше плеча ОА, то сила F в 2 рази менше сили Р: F = Р / 2. Таким чином, рухливий блок дає виграш всилі в 2 рази ».	«5. Чому рухливий блок дає виграш всилі вдва рази? При рівномірному підйомі вантажу рухливий блок теж рухається рівномірно. Значить рівнодіюча всіх доданих до неї сил дорівнює нулю. Якщо масою блоку і тертям в ньому можна знехтувати, то можна вважати, що до блоку включені три сили: вага вантажу Р, спрямований вниз, і дві однакові сили натягу троса F, спрямовані вгору. Оскільки рівнодіюча цих сил дорівнює нулю, то Р = 2F, тобто вага вантажу в 2 рази більше сили натягу троса.Але сила натягу троса - це якраз і є сила, яку прикладають піднімаючи вантаж за допомогою рухомого блоку. Таким чином ми довели, що рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази ».
«Зазвичай на практиці застосовують комбінацію нерухомого блоку з рухомим (ріс.181). Нерухомий блок застосовується тільки для зручності. Він не дає виграшу в силі, але змінює напрямок дії сили, наприклад дозволяє піднімати вантаж, стоячи на землі. Ріс.181. Комбінація рухомих і нерухомих блоків - поліспаст ».	«12.На рис 24.7 зображена система блоків. Скільки в ній рухомих блоків і скільки нерухомих? Який виграш у силі дає така система блоків, якщо тертям і масою блоків можна знехтувати? » . Ріс.24.7. Відповідь на стр.240: «12.Трі рухомих блоку і один нерухомий; в 8 разів ».

Підіб'ємо підсумок ознайомлення і порівняння текстів і малюнків в підручниках:

Докази отримання виграшу в силі в підручнику Пёришкіна А. В. проводяться на колесі блоку і діюча сила - сила важеля; при підйомі вантажу нерухомий блок не дає виграшу в силі, а рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази. Про тросі, на якому висить тягар на нерухомому блоці і рухливий блок з вантажем, немає згадки.

З іншого боку, в підручнику Генденштейн Л. Е. докази виграшу в силі проводяться на тросу, на якому висить тягар або рухливий блок з вантажем і діюча сила - сила натягу троса; при підйомі вантажу нерухомий блок може давати виграш в силі в 2 рази, а про важелі, на колесі блоку, в тексті немає згадки.

Пошук літератури з описом отримання виграшу в силі блоком і тросом привели до «Елементарний підручник фізики» під редакцією академіка Г. С. Ландсберг, в §84. Прості машини на стр.168-175 дано опису: «простого блоку, подвійного блоку, ворота, поліспаста і диференціального блоку». Дійсно, за своєю конструкцією, «подвійний блок дає виграш в силі, при підйомі вантажу, за рахунок різниці в довжині радіусів блоків», за допомогою яких відбувається підйом вантажу, а «поліспаст - дає виграш в силі, при підйомі вантажу, за рахунок мотузки , на декількох частинах якої, висить тягар ». Таким чином вдалося дізнатися чому дають виграш в силі, при підйомі вантажу, окремо блок і трос (мотузка), але не вдалося дізнатися, як блок і трос взаємодіють між собою і передають вагу вантажу одна одній, так як вантаж може бути підвішений на тросі , а трос перекинутий через блок або вантаж може висіти на блоці, а блок висить на тросі. З'ясувалося, що сила натягу троса постійна і діє по всій довжині троса, тому передача ваги вантажу тросом блоку буде в кожній точці дотику троса і блоку, а також передача ваги вантажу підвішеного на блоці - тросу. Для уточнення взаємодії блоку з тросом проведемо досліди з отримання виграшу в силі рухомим блоком, при підйомі вантажу, з використанням обладнання шкільного кабінету фізики: динамометри, лабораторні блоки і набір вантажів в 1Н (102 г). Досліди почнемо з рухомого блоку, тому що маємо три різні версії отримання виграшу в силі цим блоком. Перша версія - це «Ріс.180. Рухомий блок як важіль з нерівними плечима »- підручник Пёришкіна А. В., друга« Ріс.24.5 ... дві однакові сили натягу троса F », - за підручником Генденштейн Л. Е. і нарешті третя« Ріс.145.Поліспаст » . Підйом вантажу рухомий обоймою поліспаста на декількох частинах однієї мотузки - відповідно до підручника Ландсберга Г. С.

Досвід №1. «Ріс.183»

Для проведення досліду № 1, отримання виграшу в силі на рухомому блоці «важелем з нерівними плечима ОАВ ріс.180» за підручником Пёришкіна А. В., на рухомому блоці «ріс.183» положення 1, намалюємо важіль з нерівними плечима ОАВ, як на «ріс.180», і почнемо підйом вантажу з положення 1 в положення 2. у цю ж мить блок починає обертання, проти годинникової стрілки, навколо своєї осі в точці а, а точка в - кінець важеля, за який відбувається підйом, виходить за межі півкола, по якій трос знизу огинає рухливий блок. Точка О - точка опори важеля, яка повинна бути нерухомою, йде вниз см. «Ріс.183» - положення 2, т. Е. Важіль з нерівними плечима ОАВ змінюється як важіль з рівними плечима (однакові шляхи проходять точки О і В).

На основі отриманих даних в досвіді № 1 про змін положення важеля ОАВ на рухомому блоці при підйомі вантажу з положення 1 в положення 2, можна зробити висновок про те, що уявлення рухомого блоку як важеля з нерівними плечима на «ріс.180», при підйомі вантажу, з обертанням блоку навколо своєї осі, відповідає важелю з рівними плечима, який не дає виграшу в силі, при підйомі вантажу.

Досвід № 2 почнемо з кріплення динамометрів на кінці троса, на який повісимо рухливий блок з вантажем вагою 102 г, що відповідає силі тяжіння 1 Н. Один з кінців троса закріпимо на підвісі, а за другий кінець троса будемо виробляти підйом вантажу на рухомому блоці. Перед підйомом свідчення обох динамометрів по 0,5 Н, спочатку підйому показання динамометра, за який відбувається підйом, змінилося до 0,6 Н, і залишалося таким під час підйому, після закінчення підйому свідчення повернулися до 0,5 Н. Показання динамометра, закріпленого за нерухомий підвіс не змінювалося під час підйому і залишилась рівною 0,5 Н. Проведемо аналіз результатів експерименту:

1. Перед підйомом, коли вантаж в 1 Н (102 г) висить на рухомому блоці, вага вантажу розподіляється на все колесо і передається тросу, який знизу огинає блок, всієї півколом колеса.
2. Перед підйомом свідчення обох динамометрів по 0,5 Н, що свідчить про розподіл ваги вантажу в 1 Н (102 г) на дві частини троса (до і після блоку) або про те, що сила натягу троса дорівнює 0,5 Н, і однакова по всій довжині троса (яка на початку, така ж і в кінці троса) - обидва ці твердження вірні.

Проведемо порівняння аналізу досвіду № 2 з версіями підручників про отримання виграшу в силі в 2 рази рухомим блоком. Почнемо з твердження в підручнику Генденштейн Л. Е. «... що до блоку включені три сили: вага вантажу Р, спрямований вниз, і дві однакові сили натягу троса, спрямовані вгору (ріс.24.5)». Точніше буде твердження, що вага вантажу на «рис. 14.5 »розподілився на дві частини троса, до і після блоку, так як сила натягу троса - одна. Залишилося проаналізувати підпис під «ріс.181» з підручника Пёришкіна А. В. «Комбінація рухомих і нерухомих блоків - поліспаст». Опис пристрою і отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу, поліспасти дано в елементарних підручників фізики під ред. Лансберг Г. С. де сказано: «Кожен шматок мотузки між блоками буде діяти на рухомий вантаж з силою Т, а все шматки мотузки будуть діяти з силою nT, де n - число окремих ділянок мотузки, що з'єднують обидві частини блоку». Виходить, що якщо до «ріс.181» застосувати отримання виграшу в силі «мотузкою, що з'єднує обидві частини» поліспаста з Елементарного підручника фізики Ландсберга Г. С., то опис отримання виграшу в силі рухомим блоком на «ріс.179 і відповідно рис. 180 »буде помилкою.

Проаналізувавши чотири підручника фізики можна зробити висновок, що існуючий опис отримання виграшу в силі простим механізмом блок не відповідає реальному стану справи і тому вимагає нового опису роботи простого механізму блок.

Простий вантажопідйомний механізмскладається з блоку і троса (мотузки або ланцюга).

Блоки цього вантажопідйомного механізму підрозділяються:

по конструкції на прості і складні;

за способом підйому вантажу на рухомі і нерухомі.

Знайомство з конструкцією блоків почнемо з простого блоку, Який представляє собою колесо, що обертається навколо своєї осі, з жолобом по колу для троса (мотузки, ланцюга) рис.1 і його можна розглядати як рівноплечого важіль, у якого плечі сил рівні радіусу колеса: ОА = ОВ = r. Такий блок не дає виграшу в силі, але дозволяє змінювати напрямок руху троса (мотузки, ланцюга).

подвійний блокскладається з двох блоків різних радіусів, жорстко скріплених між собою і насаджених на загальну вісь рис.2. Радіуси блоків r1 і r2 різні і при підйомі вантажу діють як важіль з нерівними плечима, а виграш в силі буде дорівнює відношенню довжин радіусів блоку більшого діаметра до блоку меншого діаметра F = Р · r1 / r2.

воріт складається з циліндра (барабана) і прикріпленою до нього рукоятки, яка виконує роль блоку великого діаметра, Виграш в силі, що дається коміром, визначається відношенням радіуса кола R, описуваної рукояткою, до радіусу циліндра r, на який намотана мотузка F = Р · r / R.

Перейдемо до способу підйому вантажу блоками. З опису конструкції все блоку мають вісь, навколо якої вони обертаються. Якщо вісь блоку закріплена і при підйомі вантажів не піднімається і не опускається, то такий блок називається нерухомим блоком,простий блок, подвійний блок, воріт.

У рухомого блокувісь піднімається і опускається разом з вантажем рис.10 і він призначений в основному для усунення перегину троса в місці підвісу вантажу.

Ознайомимося до пристроєм і способом підйому вантажу другою частиною простого вантажопідйомного механізму - це трос, мотузка або ланцюг. Трос світ зі сталевих зволікань, мотузка свита з ниток або пасом, а ланцюг складається з ланок, з'єднаних між собою.

Способи підвісу вантажу і отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу, тросом:

На рис. 4 вантаж закріплений на одному кінці троса і якщо піднімати вантаж за інший кінець троса, то для підйому цього вантажу потрібно сила трохи більше ваги вантажу, так як простий блок виграшу в силі не дає F = Р.

На рис.5 вантаж робочий піднімає самого себе за трос, який зверху огинає простий блок, на одному кінці першої частини троса закріплено сидіння, на якому сидить робочий, а за другу частину троса робочий піднімає самого себе з силою в 2 рази меншою своєї ваги, тому що вага робочого розподілився на дві частини троса, перша - від сидіння до блоку, а друга - від блоку до рук робочого F = Р / 2.

На рис.6 вантаж піднімають двоє робітників за два троса і вага вантажу розподіляться порівну між тросами і тому кожен робочий буде піднімати вантаж з силою половини ваги вантажу F = Р / 2.

На рис.7 робочі піднімають вантаж, який висить на двох частинах одного троса і вага вантажу розподіляться порівну між частинами цього троса (як між двома тросами) і кожен робочий буде піднімати вантаж з силою дорівнює половині ваги вантажу F = Р / 2.

На рис.8 кінець троса, за який піднімав вантаж один з робітників, закріпили на нерухомому підвісі, а вага вантажу розподілився на дві частини троса і при підйомі вантажу робочим за другий кінець троса, сила, з якою робочий буде піднімати вантаж, в два рази менше ваги вантажу F = Р / 2 і підйом вантажу буде в 2 рази повільніше.

На рис.9 вантаж висить на 3 частинах одного троса, один кінець якого закріплений і виграш в силі, при підйомі вантажу, буде дорівнює 3, так як вага вантажу розподілиться на три частини троса F = Р / 3.

Для усунення перегину і зменшення сили тертя в місці підвісу вантажу встановлюється простий блок і сила необхідна для підйому вантажу не змінилася, так як простий блок не дає виграшу в силі рис.10 і рис.11, а сам блок буде називатися рухомим блоком, Так як вісь цього блоку піднімається і опускається разом з вантажем.

Теоретично вантаж можна підвісити на необмежене число частин одного троса, але практично обмежуються шістьма частинами і такий вантажопідйомний механізм називається поліспаст, Який складається з нерухомої і рухомої обойм з простими блоками, які по черзі обгинаються тросом, одним кінцем закріплений на нерухомій обоймі, а підйом вантажу виробляють за другий кінець троса. Виграш в силі залежить від кількості частин троса між нерухомою і рухомою обоймами, як правило це 6 частин троса і виграш в силі 6 разів.

У статті розглянуті реально існуючі взаємодії між блоками і тросом при підйомі вантажу. Існуюча практика у визначенні що «нерухомий блок не дає виграшу в силі, а рухливий блок дає виграш в силі в 2 рази» помилково трактувала взаємодія троса і блоку в підйомному механізмі і не відображала всього різноманіття конструкції блоків, а це призводило до розвитку односторонніх помилкових уявлень про блоці. У порівнянні з існуючими обсягами матеріалу для вивчення простого механізму блок, обсяг статті збільшився в 2 рази, але це дозволило наочно і дохідливо пояснити процеси, що протікають в простому вантажопідйомні механізми не тільки учням, а й вчителям.

література:

1. Пёришкін, А. В. Фізика, 7 кл .: Підручник / А. В. Пёришкін.- 3-е изд., Доп.- М .: Дрофа, 2014 року, - 224 c ,: мул. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Застосування правила рівноваги важеля до блоку, стр.181-183.
2. Генденштейн, Л. Е. Фізика. 7 клас. У 2 ч. Ч. 1. Підручник для загальноосвітніх установ / Л. Е. Генденштен, А. Б. Кайдалов, В. Б. Кожевников; під ред. В. А. Орлова, І, І. Ройзена.- 2-е изд., Испр. - М .: Мнемозина, 2010.-254 с .: іл. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Прості механізми, стр.188-196.
3. Елементарний підручник фізики, під редакцією академіка Г. С. Ландсберг Том 1. Механіка. Теплота. Молекулярна фізіка.- 10 вид.- М .: Наука, 1985. § 84. Прості машини, стор. 168-175.
4. Громов, С. В. Фізика: Учеб. для 7 кл. загальноосвіт. установ / С. В. Громов, Н. А. Родіна.- 3-е изд. - М .: Просвещение, 2001.-158 с,: ил. ISBN-5-09-010349-6. §22. Блок, стор.55 -57.

Ключові слова: блок, подвійний блок, нерухомий блок, рухливий блок, поліспаст..

анотація: Підручники фізики для 7 класу при вивченні простого механізму блок по-різному трактують отримання виграшу в силі при підйомі вантажу за допомогою цього механізму, наприклад: в підручнику Пёришкіна А. В. виграш в силі досягається за допомогою колеса блоку, на який діють сили важеля, а в підручнику Генденштейн Л. Е. той же виграш отримують за допомогою троса, на який діє сила натягу троса. Різні підручники, різні предмети і різні сили - для отримання виграшу в силі, при підйомі вантажу. Тому метою даної статті є пошук предметів і сил, за допомогою яких виходить виграш в силі, при підйомі вантажу простим механізмом блок.

Блок - це різновид важеля, являє собою колесо з жолобом (рис.1), через жолоб можна пропустити мотузку, трос, канат або ланцюг.

Рис.1. Загальний вигляд блоку

Блоки поділяють на рухомі і нерухомі.

У нерухомого блоку вісь закріплена, при підйомі або опусканні вантажу вона не піднімається і не опускається. Вага вантажу, який піднімаємо, позначимо P, яке прикладають силу позначимо F, точку опори - O (рис.2).

Рис.2. нерухомий блок

Пліч-о-сили P буде відрізок OA (плече сили l 1), Плечем сили F відрізок OB (плече сили l 2) (Рис.3). Ці відрізки є радіусами колеса, тоді плечі рівні радіусу. Якщо плечі рівні, то вага вантажу і сила, яку ми докладаємо для підйому, чисельно рівні.

Рис.3. нерухомий блок

Такий блок не дає виграшу в сіле.Із цього можна зробити висновок, що нерухомий блок застосовувати доцільно для зручності підйому, простіше піднімати вантаж вгору, застосовуючи силу, яка спрямована вниз.

Пристрій, в якому вісь може підніматися і опускатися разом з вантажем. Дія аналогічно дії важеля (рис.4).

Мал. 4. Рухомий блок

Для роботи цього блоку один кінець мотузки закріплюється, до другого кінця докладемо силу F, щоб підняти вантаж вагою P, вантаж прикріплений до точки A. Точкою опори при обертанні буде точка О, тому що в кожен момент руху блок повертається і точка O служить точкою опори (рис.5).

Мал. 5. Рухомий блок

Значення плеча сили F становить два радіусу.

Значення плеча сили P становить один радіус.

Плечі сил відрізняються в два рази, за правилом рівноваги важеля, сили відрізняються в два рази. Сила, яка необхідна, щоб підняти вантаж вагою P, буде в два рази менше, ніж вага вантажу. Рухомий блок дає перевагу в силі в два рази.

На практиці застосовують комбінації блоків для зміни напрямку дії застосовуваної сили для підйому і її зменшення в два рази (рис.6).

Мал. 6. Комбінація рухомого і нерухомого блоків

На заняття ми познайомилися з пристроєм нерухомого та рухомого блоку, розібрали, що блоки - це різновиди важелів. Для вирішення завдань по цій темі необхідно пам'ятати правило рівноваги важеля: ставлення сил обернено пропорційно відношенню плечей цих сил.

1. Лукашик В.І., Іванова Є.В. Збірник завдань з фізики для 7-9 класів загальноосвітніх установ. - 17-е изд. - М .: Просвещение, 2004.
2. Перишкін А.В. Фізика. 7 кл. - 14-е изд., Стереотип. - М .: Дрофа, 2010 року.
3. Перишкін А.В. Збірник завдань з фізики, 7-9 кл .: 5-е изд., Стереотип. - М: Видавництво «Іспит», 2010.

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

Домашнє завдання

1. Дізнайтеся самостійно, що собою являє поліспаст і який виграш в силі він дає.
2. Де застосовують в побуті нерухомі і рухомі блоки?
3. Як легше підніматися вгору: лізти по мотузці або підніматися за допомогою нерухомого блоку?