Savršen blok vam daje pobjedu. Blokovi kao jednostavni mehanizmi

Savršen blok vam daje pobjedu. Blokovi kao jednostavni mehanizmi

20.07.2019

Blokiraj je uređaj u obliku točka s utorom kroz koji se provlači uže, sajla ili lanac. Postoje dvije glavne vrste blokova - pokretni i fiksni. Kod fiksnog bloka osovina je fiksirana i ne diže se i ne spušta pri podizanju tereta (Sl. 54), dok se kod pokretnog bloka osovina pomiče zajedno s teretom (Sl. 55).

Stacionarni blok ne daje dobit u snazi. Koristi se za promjenu smjera sile. Tako, na primjer, primjenom sile prema dolje na uže bačeno preko takvog bloka, tjeramo teret da se podigne prema gore (vidi sliku 54). Situacija je drugačija sa pokretnim blokom. Ovaj blok omogućava maloj sili da uravnoteži silu koja je 2 puta veća. Da bismo to dokazali, pogledajmo sliku 56. Primjenom sile F nastojimo rotirati blok oko ose koja prolazi kroz tačku O. Moment ove sile jednak je proizvodu Fl, gdje je l krak sile F, jednak prečniku OB bloka. Istovremeno, teret pričvršćen za blok svojom težinom P stvara moment jednak, gdje je krak sile P jednak polumjeru bloka OA. Prema pravilu trenutka (21.2)

Q.E.D.

Iz formule (22.2) proizilazi da je P/F = 2. To znači da dobitak u snazi ​​dobiven korištenjem pokretnog bloka jednak je 2. Eksperiment prikazan na slici 57 potvrđuje ovaj zaključak.

U praksi se često koristi kombinacija pokretnog i fiksnog bloka (Sl. 58). Ovo vam omogućava da promijenite smjer udara sile uz istovremeno dvostruko povećanje snage.

Da bi se dobio veći dobitak na snazi, mehanizam za podizanje tzv lančana dizalica. Grčka riječ "kolut" formirana je od dva korijena: "poli" - puno i "spao" - povući, tako da općenito ispada "mnogo vuče".

Remenica je kombinacija dva kaveza, od kojih se jedan sastoji od tri fiksna bloka, a drugi od tri pomična bloka (Sl. 59). Budući da svaki od pokretnih blokova udvostručuje vučnu silu, općenito remenica daje šesterostruko povećanje snage.

1. Koje dvije vrste blokova poznajete? 2. Koja je razlika između pokretnog bloka i fiksnog? 3. U koju svrhu se koristi fiksni blok? 4. Za šta se koristi pokretni blok? 5. Šta je lančana dizalica? Kakav dobitak u snazi ​​pruža?

Termin "blok" znači neki mehanički uređaj, koji je valjak koji je postavljen na okomitu os. Ovaj valjak se može slobodno kretati ili je, naprotiv, čvrsto fiksiran. Pojednostavimo definiciju - ako se os rotacije valjka kreće u prostoru, tada je blok pomičan. Valjak ima žljeb u koji se ubacuje uže ili kabel. Slika ispod pokazuje izgled blok.

Ako je valjak fiksiran, na primjer, na stropu, to je stacionarni blok. Ako se valjak pomiče s teretom, to je pokretni blok. U opštem smislu, ovo je jedina razlika.

Smisao korištenja pokretnog bloka je da dobijete snagu prilikom podizanja ili pomicanja tereta i fizičkih tijela. Fiksni blok ne donosi nikakvu korist, ali često uvelike pojednostavljuje kretanje tijela i koristi se u sistemima zajedno sa pokretnim blokom.

Primjena pokretnih i fiksnih blokova

Blok sistem se nalazi svuda. Ovo i dizalice, And razni uređaji za premeštanje robe u garaži, pa čak pogonski remeni V moderan auto. Često se koristi blok čak i bez jasnog razumijevanja da je to isti mehanizam.

Sigurno ste na gradilištima nailazili na pokretne kotače pričvršćene za gornje etaže kuće u izgradnji. Preko takvog točka se baca uže ili lanac i radnik, pričvršćujući kantu na prvom spratu, podiže je na gornji sprat, pomerajući uže. Ovo je jednostavan primjer korištenja fiksnog bloka. Ako u kantu dodate još jedan točak, dobijate sistem blokova - pokretnih i stacionarnih.

Još jedan rjeđi primjer korištenja fiksnog bloka. Kad čovjek izvuče auto iz blata, zamotavši ga uže za vuču oko debla. To je učinjeno radi veće udobnosti, jer će se vitlo za vuču lako uhvatiti za mali kraj sajle omotane oko cijevi. Od samog takvog bloka nema dobiti, a budući da se drvo ne rotira oko svoje ose, sila otpora povećava opterećenje.

Mnogo je primjera upotrebe ovih jednostavnih mehanizama oko nas.

Najpoznatiji uređaj koji radi na principu blokova je lančana dizalica. Aktivno se koristi u mehanizmima za podizanje. Blok sistem smanjuje snagu i opšti posao smanjuje se za 4-8 puta.

Rješavanje problema s pokretnim i fiksnim blokovima

U problemima iz fizike često je potrebno odrediti koliki će se ukupni dobitak u snazi ​​dobiti korištenjem blokova. Student je ponuđen složeno kolo, gdje je nekoliko blokova različitih tipova povezano u nizu.

Ključ za rješenje Takvi zadaci leže u sposobnosti razumijevanja interakcije ovih uređaja. Svaki blok se izračunava posebno i zatim dodaje opšta formula. Formula proračuna za cijeli zadatak sastavlja se prema dijagramu koji je učenik nacrtao čitajući uvjet.

Da bismo bolje razumjeli takve probleme, treba to zapamtiti blok je neka vrsta poluge. Dobivena snaga daje gubitak udaljenosti (u slučaju bloka koji se kreće).

Formula izračuna je vrlo jednostavna.

Za fiksni blok F=fmg, gdje je F sila, f je koeficijent otpora bloka, m je masa tereta, g je gravitaciona konstanta. Drugim riječima, F je sila koja se mora primijeniti da bi se, na primjer, kutija podigla sa tla pomoću nepokretnog bloka. Kao što vidite, odnos je direktan i nema koeficijenta.

Za pokretni blok imamo dvostruki dobitak na moći. Formula za izračunavanje F=0.5fmg, gdje slovne oznake slično formuli iznad. U skladu s tim, kada koristite pomični blok, takva kutija mase m bit će podignuta dvostruko lakše s blokom nego koristeći samo vaša leđa.

Zapiši to koeficijent otpora- ovo je otpor koji nastaje u bloku kada se uže kreće duž njega. Obično su ove vrijednosti navedene u opisu problema ili su tabelarne vrijednosti. Ponekad se u školskim problemima ovi koeficijenti potpuno izostavljaju i ne uzimaju u obzir.

Štaviše, to se ne smije zaboraviti ako se sila primjenjuje pod kutom, tada morate koristiti standardnu ​​metodu izračunavanja trokuta sila. Ako problem kaže da osoba vuče teret na užetu koji je na 30 stupnjeva prema horizontu, onda to svakako treba uzeti u obzir i naznačiti na dijagramu proračuna.

Blok je vrsta poluge to je točak sa žljebom (slika 1) kroz žljeb se može provući uže, uže ili lanac.

Fig.1. Opšti oblik blok

Blokovi se dijele na pokretne i fiksne.

Osa stacionarnog bloka je fiksirana pri podizanju ili spuštanju tereta, ne diže se ili pada. Težina tereta koji dižemo označićemo sa P, primenjena sila sa F, a tačka oslonca sa O (slika 2).

Fig.2. Fiksni blok

Ruka sile P će biti segment OA (ruka sile l 1), krak sile F segment OB (ruk sile l 2) (Sl. 3). Ovi segmenti su poluprečniki točka, tada su krakovi jednaki poluprečniku. Ako su ramena jednaka, tada su težina tereta i sila koju primjenjujemo na podizanje brojčano jednake.

Fig.3. Fiksni blok

Takav blok ne daje nikakav dobitak u snazi ​​Iz ovoga možemo zaključiti da je preporučljivo koristiti stacionarni blok radi lakšeg podizanja tereta, koristeći silu koja je usmjerena prema dolje.

Uređaj u kojem se osovina može podizati i spuštati uz teret. Djelovanje je slično djelovanju poluge (slika 4).

Rice. 4. Pokretni blok

Za rad ovog bloka, jedan kraj užeta je fiksiran, sila F se primjenjuje na drugi kraj za podizanje tereta težine P, teret je pričvršćen za tačku A. Uporište tokom rotacije će biti tačka O, jer na svakom momentu kretanja blok rotira i tačka O služi kao tačka oslonca (slika 5).

Rice. 5. Pokretni blok

Vrijednost kraka sile F je dva radijusa.

Vrijednost kraka sile P je jedan polumjer.

Krakovi sila razlikuju se za faktor dva prema pravilu ravnoteže poluge, sile se razlikuju za faktor dva; Sila potrebna za podizanje tereta težine P bit će polovina težine tereta. Pomični blok daje prednost u snazi ​​dvostruko.

U praksi se koriste kombinacije blokova za promjenu smjera djelovanja primijenjene sile za podizanje i smanjenje za pola (slika 6).

Rice. 6. Kombinacija pokretnih i fiksnih blokova

Tokom lekcije smo se upoznali sa strukturom fiksnog i pokretnog bloka, te naučili da su blokovi vrste poluga. Za rješavanje problema na ovu temu potrebno je zapamtiti pravilo ravnoteže poluge: omjer sila je obrnuto proporcionalan omjeru krakova ovih sila.

  1. Lukašik V.I., Ivanova E.V. Zbirka zadataka iz fizike za 7-9 razred obrazovne institucije. - 17. izd. - M.: Obrazovanje, 2004.
  2. Peryshkin A.V. fizika. 7. razred - 14. izd., stereotip. - M.: Drfa, 2010.
  3. Peryshkin A.V. Zbirka zadataka iz fizike, 7-9 razred: 5. izd., stereotip. - M: Izdavačka kuća “Ispit”, 2010.
  1. Class-fizika.narod.ru ().
  2. School.xvatit.com ().
  3. scienceland.info().

Zadaća

  1. Saznajte sami šta je lančana dizalica i kakvu snagu daje.
  2. Gdje se u svakodnevnom životu koriste fiksni i pokretni blokovi?
  3. Što je lakše popeti se: penjati se na uže ili penjati pomoću stacionarnog bloka?

Za sada ćemo pretpostaviti da se masa bloka i sajle, kao i trenje u bloku, može zanemariti. U ovom slučaju možemo smatrati da je sila zatezanja kabla ista u svim njegovim dijelovima. Uz to, pretpostavit ćemo da je kabel nerastegljiv i da je njegova masa zanemarljiva.

Fiksni blok

Fiksni blok se koristi za promjenu smjera sile. Na sl. 24.1, i pokazuje kako koristiti stacionarni blok za promjenu smjera sile u suprotno. Međutim, uz njegovu pomoć možete promijeniti smjer sile kako želite.

Nacrtajte dijagram upotrebe nepokretnog bloka koji se može koristiti za rotaciju smjera sile za 90°.

Da li stacionarni blok daje dobit u snazi? Pogledajmo ovo koristeći primjer prikazan na sl. 24.1, a. Kabel se zateže silom koju ribar primjenjuje na slobodni kraj sajle. Sila zatezanja kabela ostaje konstantna duž kabela, stoga sa strane kabela na teret (ribu) djeluje sila iste veličine. Stoga stacionarni blok ne daje dobit u snazi.

Kada koristite stacionarni blok, opterećenje raste za isti iznos kao što se spušta kraj sajle na koji ribar primjenjuje silu. To znači da korištenjem stacionarnog bloka, usput niti pobjeđujemo niti gubimo.

Pokretni blok

Stavimo iskustvo

Prilikom podizanja tereta pomoću laganog pokretnog bloka, primijetit ćemo da ako je trenje malo, tada za podizanje tereta moramo primijeniti silu koja je otprilike 2 puta manja od težine tereta (slika 24.3). Dakle, pokretni blok daje 2 puta povećanje snage.

Rice. 24.3. Kada koristite blok koji se kreće, dobijamo 2 puta na snazi, ali gubimo isti broj puta na putu

Međutim, za dvostruko povećanje snage, morate platiti istim gubitkom na putu: da biste podigli teret, na primjer, za 1 m, trebate podići kraj kabela bačenog preko bloka za 2 m.

Činjenica da pokretni blok daje dvostruko povećanje snage može se dokazati bez pribjegavanja iskustvu (pogledajte odjeljak ispod “Zašto pokretni blok daje dvostruko povećanje snage?”).

Fizika 7. razred. JEDNOSTAVNI MEHANIZMI

IN moderna tehnologijaširoko se koristi za nošenje tereta na gradilištima i preduzećima mehanizmi za podizanje, nezamjenjiv komponente koji se može nazvati jednostavnim mehanizmima . Među njima su najstariji izumi čovječanstva: blok i poluga . Drevni grčki naučnik Arhimed je olakšao čovjekov rad dajući mu dobitak u snazi ​​pri korištenju svog izuma i naučio ga da mijenja smjer sile.

Blok je točak s utorom oko svog obima za uže ili lanac, čija je osa čvrsto pričvršćena na gredu zida ili stropa. Uređaji za podizanje Obično se ne koristi jedan, već nekoliko blokova. Sistem blokova i kablova dizajniran za povećanje nosivosti naziva se polispast.

Pomični i fiksni blok- isti drevni jednostavni mehanizmi kao i poluga. Već 212. godine prije Krista, uz pomoć kuka i hvataljki povezanih s blokovima, Sirakužani su od Rimljana zauzeli opsadnu opremu. Izgradnju vojnih vozila i odbranu grada vodio je Arhimed.

Fiksni blok Arhimed ju je smatrao polugom jednake ruke.
Moment sile koja djeluje na jednoj strani bloka jednak je momentu sile primijenjene na drugoj strani bloka. Sile koje stvaraju ove momente su takođe iste.
Nema dobitka na snazi, ali takav blok vam omogućava da promijenite smjer sile, što je ponekad potrebno.

Arhimed je pokretni blok uzeo kao polugu nejednake ruke, što daje 2 puta povećanje u snazi. U odnosu na centar rotacije djeluju momenti sila, koji u ravnoteži moraju biti jednaki.

Arhimed je studirao mehanička svojstva pokretni blok i primenio ga u praksi. Prema Ateneju, „izmišljeno je mnogo metoda za lansiranje divovskog broda koji je izgradio sirakuški tiranin Hijeron, ali je mehaničar Arhimed, koristeći jednostavne mehanizme, sam uspeo da pomeri brod uz pomoć nekoliko ljudi i uz pomoć njega lansirao ogroman brod.”



© 2024 globusks.ru - Popravka i održavanje automobila za početnike