Termin „blok” oznacza Niektóre urządzenie mechaniczne, który jest rolką, która jest zamocowana na prostopadłej osi. Ta rolka może się swobodnie poruszać lub odwrotnie - jest sztywno zamocowana. Uprośćmy definicję - jeśli oś obrotu rolki porusza się w przestrzeni, to klocek jest ruchomy. Rolka posiada rowek, w który wkładana jest lina lub kabel. Poniższy obrazek pokazuje wygląd blok.
Jeśli rolka jest zamocowana na przykład na suficie, jest to stały blok. Jeśli rolka porusza się wraz z ładunkiem, jest to ruchomy klocek. W ogólnym sensie jedyna różnica polega na tym.
Znaczenie używania ruchomego klocka polega na uzyskaniu siły podczas podnoszenia lub przenoszenia ciężarów i ciał fizycznych. Blok stały nie daje wzmocnienia, jednak często znacznie ułatwia ruch ciała i jest stosowany w układach w połączeniu z blokiem ruchomym.
Wykorzystanie ruchomych i stałych klocków
System blokowy jest wszechobecny. To są dźwigi i różne urządzenia do przenoszenia towarów w garażu, a nawet pasy napędowe V nowoczesny samochód. Często blok jest używany nawet bez jasnego zrozumienia, że jest to ten sam mechanizm.
Z pewnością na placach budowy widzieliście ruchome koła zamocowane na wyższych piętrach budowanego domu. Na takie koło przerzuca się linę lub łańcuch, a robotnik, mocując wiadro na pierwszym piętrze, podnosi je na piętro, przesuwając linę. To jest prosty przykład użycia stałego bloku. Jeśli dołożysz jeszcze jedno koło do łyżki, otrzymasz system klocków - ruchomych i nieruchomych.
Kolejny rzadszy przykład użycia stałego bloku. Kiedy osoba wyciąga samochód z błota, owijając lina holownicza wokół pnia drzewa. Odbywa się to dla większej wygody, ponieważ wciągarka holownicza z łatwością zaczepi się o mały koniec liny owiniętej wokół bagażnika. Z samego takiego bloku nie ma żadnego zysku, a ponieważ drzewo nie obraca się wokół własnej osi, siła oporu zwiększa obciążenie.
Przykłady ich użycia proste mechanizmy wokół nas jest dużo.
Najbardziej znanym urządzeniem działającym na zasadzie bloków jest wciągnik łańcuchowy. Jest aktywnie wykorzystywany m.in mechanizmy podnoszące. System blokowy zmniejsza siłę i praca ogólna zmniejsza się 4-8 razy.
Rozwiązywanie problemów z ruchomymi i stałymi klockami
W problemach fizycznych często konieczne jest określenie, jaki całkowity przyrost siły zostanie uzyskany przy użyciu bloków. Uczeń jest oferowany skomplikowany schemat gdzie kilka bloków różnych typów jest połączonych z rzędu.
Klucz do rozwiązania takich zadań polega na umiejętności zrozumienia interakcji tych urządzeń. Każdy blok jest obliczany osobno, a następnie dodawany ogólna formuła. Formuła obliczeniowa całego zadania układana jest zgodnie z diagramem, który uczeń narysował podczas czytania warunku.
Dla lepszego zrozumienia takich problemów należy o tym pamiętać Blok jest rodzajem dźwigni. Uzyskana siła powoduje utratę odległości (w przypadku poruszającego się klocka).
Formuła obliczeń jest bardzo prosta.
Do stałego bloku F=fmg, gdzie F to siła, f to współczynnik oporu klocka, m to masa ładunku, g to stała grawitacji. Innymi słowy, F to siła, którą należy zastosować, aby podnieść na przykład pudło z ziemi za pomocą nieruchomego klocka. Jak widać, zależność jest bezpośrednia i nie ma współczynnika.
Do poruszania się bloku mamy podwójny przyrost siły. Wzór obliczeniowy F=0,5fmg, gdzie oznaczenia literowe podobny do powyższego wzoru. W związku z tym przy użyciu klocka ruchomego taką skrzynię o masie m będzie dwukrotnie łatwiej unieść klockiem niż samymi plecami.
zauważ to współczynnik oporu- jest to opór, jaki występuje w klocku, gdy lina porusza się po nim. Zwykle wartości te są określone w opisie problemu lub są wartościami tabelarycznymi. Czasami w zadaniach szkolnych współczynniki te są całkowicie pomijane i nie są brane pod uwagę.
Co więcej, nie wolno o tym zapominać jeśli siła jest przykładana pod kątem, musisz użyć standardowej metody obliczania trójkąta sił. Jeśli zadanie mówi, że osoba ciągnie ładunek za linę, która jest pod kątem 30 stopni do linii horyzontu, to z pewnością należy to wziąć pod uwagę i wskazać na schemacie projektowym.
Maszyny podnoszące są zaprojektowane tak, aby pomóc osobie podnieść coś ciężkiego na wysokość. Sercem większości mechanizmów podnoszących jest prosty układ bloki - wciągnik łańcuchowy. Nadal był znajomy Archimedesa, ale teraz o tym genialny wynalazek wielu nie wie. Pamiętając kurs fizyki, dowiedz się, jak działa taki mechanizm, jaka jest jego budowa i zakres. Po zrozumieniu klasyfikacji możesz przystąpić do obliczeń. Aby to zadziałało - zwróć uwagę na instrukcje dotyczące budowy prostego modelu.
Wynalezienie wciągnika łańcuchowego dało ogromny impuls do rozwoju cywilizacji. System bloków pomógł zbudować ogromne konstrukcje, z których wiele przetrwało do dziś i jest oszałamiające dla współczesnych budowniczych. Udoskonalono również przemysł stoczniowy, ludzie mogli podróżować na duże odległości. Czas dowiedzieć się, co to jest - wciągnik łańcuchowy i dowiedzieć się, gdzie można dziś znaleźć dla niego zastosowanie.
Prostota i skuteczność mechanizmu
Struktura mechanizmu podnoszącego
Klasyczny wciągnik łańcuchowy to mechanizm składający się z dwóch głównych elementów:
- krążek linowy;
- elastyczne połączenie.
Najprostszy schemat: 1 - ruchomy blok, 2 - stały, 3 - lina
Koło pasowe to metalowe koło, które ma specjalny rowek na linkę wzdłuż zewnętrznej krawędzi. Jako elastyczne połączenie można zastosować konwencjonalny kabel lub linę. Jeśli ładunek jest wystarczająco ciężki, stosuje się liny z włókien syntetycznych lub liny stalowe, a nawet łańcuchy. Aby koło pasowe obracało się łatwo, bez skoków i zacięć, użyj łożyska wałeczkowe. Wszystkie ruchome elementy są nasmarowane.
Jedno koło pasowe nazywa się blokiem. Polyspast to system bloków do podnoszenia ładunków. Bloki w mechanizmie podnoszącym mogą być stałe (sztywne) i ruchome (gdy oś zmienia położenie podczas pracy). Jedna część wciągnika łańcuchowego jest przymocowana do stałego wspornika, druga do ładunku. Ruchome rolki znajdują się z boku ładunku.
Stały blok
Rolą bloczka stałego jest zmiana kierunku ruchu liny i działania przyłożonej siły. Rolą mobile jest uzyskanie przyrostu siły.
Ruchomy blok
Zasada działania - w czym tkwi sekret
Zasada działania wciągnika łańcuchowego jest podobna do dźwigni: siła do przyłożenia staje się kilkakrotnie mniejsza, podczas gdy praca jest wykonywana w tej samej objętości. Lina pełni rolę dźwigni. W pracy wciągnika łańcuchowego ważny jest przyrost siły, dlatego nie uwzględnia się wynikającej z tego utraty odległości.
W zależności od konstrukcji wciągnika łańcuchowego przyrost siły może być różny. Najprostszy mechanizm dwóch kół pasowych daje około dwukrotny zysk, trzy - trzykrotny i tak dalej. Wzrost odległości oblicza się według tej samej zasady. Do działania prostego wciągnika łańcuchowego potrzebny jest kabel dwa razy dłuższy niż wysokość podnoszenia, a jeśli stosuje się kompleks czterech bloków, wówczas długość kabla wzrasta wprost proporcjonalnie do czterech razy.
Zasada działania układu blokowego
W jakich obszarach stosowany jest system blokowy?
Polyspast to wierny pomocnik w magazynie, na produkcji, w sektor transportowy. Znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie trzeba użyć siły do przemieszczenia wszelkiego rodzaju towarów. System jest szeroko stosowany w budownictwie.
Pomimo tego, że większość ciężkiej pracy wykonują maszyny budowlane ( dźwig), wciągnik łańcuchowy znalazł miejsce w konstrukcji mechanizmów przenoszenia ładunku. System blokowy (polyspast) jest składnikiem takich mechanizmów podnoszących, jak wciągarka, wciągnik, sprzęt budowlany (dźwigi różnych typów, spychacz, koparka).
Oprócz branży budowlanej otrzymały wciągniki łańcuchowe szerokie zastosowanie w organizacji akcji ratowniczych. Zasada działania pozostaje ta sama, ale konstrukcja jest nieco zmodyfikowana. Sprzęt ratowniczy wykonany jest z wytrzymałej liny, zastosowano karabinki. W przypadku urządzeń do tego celu ważne jest, aby cały system był szybko montowany i nie wymagał dodatkowych mechanizmów.
Polyspast jako część haka dźwigu
Klasyfikacja modeli według różnych cech
Istnieje wiele wersji jednego pomysłu - systemu bloków, połączonych liną. Są one zróżnicowane w zależności od sposobu aplikacji i cechy konstrukcyjne. Dowiedzieć się różne rodzaje windy, dowiedz się, jakie jest ich przeznaczenie i czym różni się urządzenie.
Klasyfikacja w zależności od złożoności mechanizmu
W zależności od złożoności mechanizmu
- prosty;
- złożony;
- złożone polyspasty.
Przykład parzystych modeli
Prosty wciągnik łańcuchowy to układ rolek połączonych szeregowo. Wszystkie mobilne i stałe bloki, a także sam ładunek są połączone jednym kablem. Rozróżnij parzyste i nieparzyste proste wciągniki łańcuchowe.
Nazywają się parzyste mechanizmy podnoszące, którego koniec kabla jest przymocowany do stałego wspornika - stacji. Wszystkie kombinacje w tym przypadku będą uważane za parzyste. A jeśli koniec liny zostanie przymocowany bezpośrednio do ładunku lub miejsca przyłożenia siły, to taka konstrukcja i wszystkie jej pochodne będą nazywane nieparzystymi.
Schemat dziwnego wciągnika łańcuchowego
Złożony wciągnik łańcuchowy można nazwać systemem wciągnika łańcuchowego. W tym przypadku nie pojedyncze bloki są połączone szeregowo, ale całe kombinacje, które można stosować samodzielnie. Z grubsza mówiąc, w tym przypadku jeden mechanizm uruchamia inny, podobny mechanizm.
Złożony wciągnik łańcuchowy nie należy ani do jednego, ani do drugiego typu. Jego cecha wyróżniająca- rolki poruszające się w kierunku ładunku. W skład złożonego modelu mogą wchodzić zarówno proste, jak i złożone wciągniki łańcuchowe.
Połączenie podwójnego i sześciokrotnego prostego wciągnika łańcuchowego daje złożoną sześciokrotną opcję
Klasyfikacja ze względu na przeznaczenie windy
W zależności od tego, co chcą uzyskać, korzystając z wciągnika łańcuchowego, dzielą się na:
- moc;
- wysoka prędkość.
A - opcja mocy, B - wysoka prędkość
Opcja zasilania częściej używany. Jak sama nazwa wskazuje, jego zadaniem jest zapewnienie przyrostu siły. Ponieważ znaczny zysk wymaga równie znaczącej utraty odległości, utrata prędkości jest nieunikniona. Np. dla systemu 4:1 przy podnoszeniu ładunku na metr trzeba pociągnąć 4 metry kabla, co spowalnia pracę.
Szybki wciągnik łańcuchowy jest w zasadzie odwrotnością struktura mocy. Nie daje przyrostu siły, jego celem jest szybkość. Służy do przyspieszenia pracy ze szkodą dla zastosowanego wysiłku.
Wielość - główna cecha
Głównym wskaźnikiem, na który zwraca się uwagę przy organizowaniu podnoszenia towarów, jest wielość wciągnika łańcuchowego. Ten parametr warunkowo wskazuje, ile razy mechanizm pozwala wygrać siłę. W rzeczywistości krotność pokazuje, na ile gałęzi liny rozkłada się ciężar ładunku.
Krotność kinematyczna
Wielość dzieli się na kinematyczną (równą liczbie zagięć liny) i mocową, która jest obliczana z uwzględnieniem pokonywania siły tarcia przez linkę oraz nieidealnej sprawności rolek. Książki referencyjne zawierają tabele przedstawiające zależność krotności mocy od kinematyki dla różnych sprawności bloku.
Jak widać z tabeli, krotność siły znacznie różni się od kinematycznej. Przy niskiej sprawności rolki (94%) rzeczywisty przyrost siły zblocza 7:1 będzie mniejszy niż przyrost zblocza sześciokrotnego o sprawności zblocza 96%.
Schematy wciągników łańcuchowych o różnej liczebności
Jak wykonać obliczenia dla wciągnika łańcuchowego
Pomimo faktu, że teoretycznie konstrukcja wciągnika łańcuchowego jest niezwykle prosta, w praktyce nie zawsze jest jasne, jak podnieść ładunek za pomocą bloków. Jak zrozumieć, jaka krotność jest potrzebna, jak znaleźć wydajność windy i każdego bloku osobno. Aby znaleźć odpowiedzi na te pytania, musisz wykonać obliczenia.
Obliczenia pojedynczego bloku
Obliczenia wciągnika łańcuchowego należy wykonać ze względu na fakt, że warunki pracy są dalekie od ideału. Siły tarcia działają na mechanizm w wyniku ruchu linki wzdłuż koła pasowego, w wyniku obrotu samej rolki, bez względu na zastosowane łożyska.
Ponadto na budowie oraz w ramach sprzęt budowlany elastyczna i giętka lina jest rzadko używana. Stalowa lina lub łańcuch są znacznie sztywniejsze. Ponieważ do zgięcia takiego kabla podczas wjeżdżania na blok wymagana jest dodatkowa siła, należy to również wziąć pod uwagę.
Do obliczeń wyprowadza się równanie momentu dla koła pasowego wokół osi:
SrunR = SrunR + q SrunR + Nfr (1)
Formuła 1 pokazuje momenty takich sił:
- Sbeg - wysiłek od strony uciekającej liny;
- Sraid - wysiłek od strony nadjeżdżającej liny;
- q Sraid - wysiłek przy zginaniu/rozginaniu liny z uwzględnieniem jej sztywności q;
- Nf to siła tarcia w klocku, z uwzględnieniem współczynnika tarcia f.
Aby określić moment, wszystkie siły są mnożone przez ramię - promień bloku R lub promień tulei r.
Siła przychodzącego i wychodzącego kabla powstaje w wyniku interakcji i tarcia nitek liny. Ponieważ siła zginania / odginania kabla jest znacznie mniejsza niż innych, przy obliczaniu wpływu na oś bloku wartość ta jest często pomijana:
N = 2 Sraid×sinα (2)
W tym równaniu:
- N to uderzenie w oś koła pasowego;
- bieg S - wysiłek od strony nadjeżdżającej liny (zakładany w przybliżeniu równy biegowi S;
- α to kąt odchylenia od osi.
Blok koła pasowego
Obliczanie wydajności bloku
Jak wiesz, wydajność jest współczynnikiem pożyteczna akcja, czyli jak efektywna była praca. Oblicza się go jako stosunek pracy wykonanej do pracy włożonej. W przypadku zblocza stosuje się wzór:
ηb = Srun / Srun = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)
W równaniu:
- 3 ηb – sprawność bloku;
- d i D - odpowiednio średnica tulei i samego koła pasowego;
- q jest współczynnikiem sztywności elastycznego połączenia (liny);
- f jest współczynnikiem tarcia;
- α to kąt odchylenia od osi.
Z tego wzoru widać, że na wydajność wpływa struktura bloku (poprzez współczynnik f), jego rozmiar (poprzez stosunek d / D) oraz materiał liny (współczynnik q). Maksymalną wartość sprawności można uzyskać stosując brązowe tuleje i łożyska toczne (do 98%). Łożyska ślizgowe zapewniają wydajność do 96%.
Diagram pokazuje wszystkie siły S działające na różne gałęzie liny
Jak obliczyć wydajność całego systemu
Mechanizm podnoszący składa się z kilku bloków. Całkowita wydajność wciągnika łańcuchowego nie jest równa sumie arytmetycznej wszystkich poszczególnych elementów. Do obliczeń używany jest znacznie bardziej złożony wzór, a raczej układ równań, w którym wszystkie siły są wyrażone poprzez wartość pierwotnego S0 i sprawność mechanizmu:
- S1=ηп S0;
- S2=(ηп)2 S0; (4)
- S3=(ηп)3 S0;
- Sn=(ηп)n S0.
Sprawność wciągnika łańcuchowego przy różnej krotności
Ponieważ wartość sprawności jest zawsze mniejsza niż 1, z każdym nowym blokiem i równaniem w systemie wartość Sn będzie gwałtownie spadać. Całkowita wydajność wciągnika będzie zależała nie tylko od ηb, ale także od liczby tych bloków - krotności układu. Zgodnie z tabelą można znaleźć ηп dla systemów o różnej liczbie bloków dla różnych wartości wydajności wszyscy.
Jak zrobić windę zrób to sam
W budowie podczas Roboty instalacyjne regulacja żurawia nie zawsze jest możliwa. Wtedy pojawia się pytanie, jak podnieść ładunek za pomocą liny. I tutaj prosty wciągnik łańcuchowy znajduje swoje zastosowanie. Do jego produkcji i pełnowartościowa praca musisz wykonać obliczenia, rysunki, wybrać odpowiednią linę i klocki.
Różne schematy windy proste i złożone
Przygotowanie podstawy - schemat i rysunek
Przed przystąpieniem do budowy wciągnika łańcuchowego własnymi rękami należy dokładnie przestudiować rysunki i wybrać odpowiedni schemat dla siebie. Powinieneś polegać na tym, jak wygodniej będzie ci umieścić konstrukcję, jakie bloki i kabel są dostępne.
Zdarza się, że nośność bloków wciągnika łańcuchowego nie jest wystarczająca, a nie ma czasu i możliwości na zbudowanie złożonego mechanizmu wielokrotnego podnoszenia. Stosuje się wtedy wciągniki łańcuchowe podwójne, które są połączeniem dwóch pojedynczych. To urządzenie może również podnosić ładunek w taki sposób, że porusza się on ściśle w pionie, bez zniekształceń.
Rysunki modelu dualnego w różnych wariantach
Jak dobrać linę i blok
krytyczna rola w budowie wciągnika łańcuchowego własnymi rękami gra lina. Ważne, żeby się nie rozciągał. Takie liny nazywane są statycznymi. Rozciągnięcie i odkształcenie elastycznego połączenia powoduje poważną utratę wydajności pracy. W przypadku mechanizmu domowej roboty odpowiedni jest kabel syntetyczny, grubość zależy od ciężaru ładunku.
Materiał i jakość bloków to wskaźniki, które zapewnią domowe wykonanie urządzenia podnoszące szacunkowa ładowność. W zależności od łożysk, które są zamontowane w bloku, zmienia się jego wydajność i jest to już uwzględniane w obliczeniach.
Ale jak podnieść ładunek na wysokość własnymi rękami i nie upuścić go? Aby zabezpieczyć ładunek przed ewentualnym ruchem wstecznym, można zainstalować specjalną blokadę, która umożliwia ruch liny tylko w jednym kierunku - pożądanym kierunku.
Rolka, po której porusza się lina
Instrukcje krok po kroku dotyczące podnoszenia ładunku przez blok
Kiedy lina i bloki są gotowe, schemat jest wybrany i wykonane obliczenia, możesz rozpocząć montaż. Do prostego podwójnego wciągnika łańcuchowego będziesz potrzebować:
- wałek - 2 szt .;
- namiar;
- rękaw - 2 szt .;
- uchwyt do bloku - 2 szt.;
- lina;
- hak do zawieszenia ładunku;
- zawiesia - jeśli są potrzebne do instalacji.
Karabińczyki służą do szybkiego łączenia
Stopniowe podnoszenie ładunku na wysokość odbywa się w następujący sposób:
- Połącz rolki, tuleje i łożyska. Połącz to wszystko w klatce. Zdobądź blok.
- Lina jest wprowadzana do pierwszego bloku;
- Uchwyt z tym blokiem jest sztywno przymocowany do stałego wspornika (belka żelbetowa, słup, ściana, specjalnie zamontowana przedłużka itp.);
- Następnie koniec liny przechodzi przez drugi blok (ruchomy).
- Do klipsa dołączony jest haczyk.
- Wolny koniec liny jest zamocowany.
- Zawieszają podnoszony ładunek i łączą go z wciągnikiem łańcuchowym.
Domowy mechanizm podnoszący jest gotowy do użycia i zapewni podwójny przyrost siły. Teraz, aby podnieść ładunek na wysokość, wystarczy pociągnąć za koniec liny. Zaginając się wokół obu rolek, lina podniesie ładunek bez większego wysiłku.
Czy można połączyć wciągnik łańcuchowy i wyciągarkę
jeśli do domowy mechanizm, który zbudujesz zgodnie z tą instrukcją, podłącz wyciągarkę elektryczną, otrzymasz prawdziwy dźwig do samodzielnego montażu. Teraz nie musisz się wcale wysilać, aby podnieść ładunek, wyciągarka zrobi wszystko za Ciebie.
Nawet wciągarka ręczna sprawi, że podnoszenie ładunku będzie wygodniejsze - nie trzeba myć rąk na linie i martwić się, że lina nie wyślizgnie się z rąk. W każdym razie obracanie uchwytu wciągarki jest znacznie łatwiejsze.
Wciągnik łańcuchowy do wciągarki
W zasadzie nawet poza placem budowy umiejętność zbudowania elementarnego wciągnika łańcuchowego do wyciągarki w warunkach polowych przy minimum narzędzi i materiałów jest bardzo przydatną umiejętnością. Szczególnie docenią to kierowcy, którzy mieli szczęście utknąć w samochodzie gdzieś w nieprzejezdnym miejscu. Wykonane na pochopnie wciągnik łańcuchowy znacznie zwiększy wydajność wyciągarki.
Trudno przecenić znaczenie wciągnika łańcuchowego w rozwoju nowoczesnego budownictwa i inżynierii. Każdy powinien zrozumieć zasadę działania i wizualnie wyobrazić sobie jego konstrukcję. Teraz nie boisz się sytuacji, kiedy musisz podnieść ładunek, ale specjalny sprzęt NIE. Kilka kół pasowych, lina i pomysłowość pozwolą obejść się bez użycia dźwigu.
Tematyka kodyfikatora USE: proste mechanizmy, sprawność mechanizmu.
Mechanizm
- urządzenie do przekształcania siły (jej zwiększania lub zmniejszania).
proste mechanizmy
jest dźwignią i pochyloną płaszczyzną.
Ramię dźwigni.
Ramię dźwigni jest bryłą sztywną, która może obracać się wokół ustalonej osi. na ryc. 1) przedstawia dźwignię z osią obrotu. Siły i są przyłożone do końców dźwigni (punkty i ). Ramiona tych sił są odpowiednio równe i .
Warunek równowagi dla dźwigni jest określony regułą momentu: , skąd
 |
| Ryż. 1. Dźwignia |
Z tego stosunku wynika, że dźwignia daje przyrost siły lub odległości (w zależności od celu, do którego jest używana) tyle razy, ile większe ramię jest dłuższe od mniejszego.
Na przykład, aby podnieść ładunek 700 N z siłą 100 N, musisz wziąć dźwignię o stosunku ramienia 7: 1 i umieścić ładunek na krótkim ramieniu. Wygramy siłą 7 razy, ale stracimy tyle samo dystansu: koniec długiego ramienia opisze 7 razy większy łuk niż koniec krótkiego ramienia (czyli obciążenia).
Przykładami dźwigni, która daje przyrost siły, są łopata, nożyczki, szczypce. Wiosło wioślarza to dźwignia, która daje przyrost odległości. Zwykłe wagi równoważące to równoramienna dźwignia, która nie daje korzyści ani w odległości, ani w sile (w przeciwnym razie można ich użyć do ważenia kupujących).
Stały blok.
Ważnym rodzajem dźwigni jest blok - koło zamocowane w klatce z rowkiem, przez który przechodzi lina. W większości problemów lina jest uważana za nieważką, nierozciągliwą nić.
na ryc. 2 przedstawia blok stały, tj. blok o ustalonej osi obrotu (przechodzącej prostopadle do płaszczyzny figury przez punkt).
 |
Na prawym końcu nici ciężarek jest zamocowany w punkcie. Przypomnijmy, że ciężar ciała to siła, z jaką ciało naciska na podporę lub rozciąga zawieszenie. W ta sprawa ciężarek jest przykładany do punktu, w którym ciężarek jest przymocowany do nici.
Siła jest przykładana do lewego końca nici w pewnym punkcie.
Ramię siły to , gdzie to promień bloku. Ramię ciężaru jest równe . Oznacza to, że nieruchomy klocek jest równoramienną dźwignią i dlatego nie daje zysku ani siły, ani odległości: po pierwsze mamy równość, a po drugie, w trakcie ruchu ładunku i nici ruch punkt jest równy ruchowi ładunku.
Dlaczego więc w ogóle potrzebny jest stały blok? Jest to przydatne, ponieważ pozwala zmienić kierunek wysiłku. Zwykle stały blok jest używany jako część bardziej złożonych mechanizmów.
poruszający się blok.
na ryc. 3 przedstawione ruchomy blok, którego oś porusza się wraz z obciążeniem. Nitkę ciągniemy z siłą przyłożoną punktowo i skierowaną do góry. Klocek obraca się i jednocześnie porusza w górę, podnosząc ładunek zawieszony na nitce.
 |
W ten moment w czasie, stałym punktem jest punkt , wokół którego blok się obraca (przetoczyłby się po punkcie ). Mówią też, że chwilowa oś obrotu klocka przechodzi przez punkt (ta oś jest skierowana prostopadle do płaszczyzny figury).
Ciężar ładunku jest przykładany w punkcie mocowania ładunku do nici. Dźwignia jest taka sama.
Ale ramię siły, z jaką ciągniemy nić, okazuje się być dwa razy większe: jest równe. W związku z tym warunkiem równowagi dla obciążenia jest równość (co widzimy na ryc. 3: wektor jest dwa razy krótszy niż wektor ).
Dlatego ruchomy klocek daje podwójny przyrost siły. Równocześnie jednak tracimy to samo dwa razy na odległość: aby podnieść ładunek o jeden metr, punkt trzeba będzie przesunąć o dwa metry (czyli trzeba wyciągnąć dwa metry nici).
Blok na rys. 3 ma jedną wadę: wyciągnięcie nitki do góry (poza kropkę) nie jest najmocniejsze najlepszy pomysł. Zgadzam się, że znacznie wygodniej jest pociągnąć nić w dół! Tutaj na ratunek przychodzi stały blok.
 |
na ryc. 4 przedstawia mechanizm podnoszący, będący połączeniem bloku ruchomego z blokiem nieruchomym. Na bloczku ruchomym zawieszony jest ładunek, a lina jest dodatkowo przerzucana przez bloczek stały, co umożliwia pociągnięcie liny w dół w celu podniesienia ładunku. Siła zewnętrzna działająca na kabel jest ponownie wskazywana przez wektor.
Zasadniczo to urządzenie niczym nie różni się od ruchomego klocka: za jego pomocą uzyskujemy również dwukrotny przyrost siły.
Równia pochyła.
Jak wiemy, łatwiej jest toczyć ciężką beczkę po pochyłych chodnikach, niż podnosić ją pionowo. Mosty są więc mechanizmem, który daje przyrost siły.
W mechanice taki mechanizm nazywa się płaszczyzną nachyloną. Równia pochyła jest płaską, płaską powierzchnią nachyloną pod pewnym kątem do poziomu. W tym przypadku mówią krótko: „pochyła płaszczyzna z kątem”.
Znajdźmy siłę, z jaką należy przyłożyć ładunek, aby podnieść go równomiernie po gładkiej, nachylonej pod kątem płaszczyźnie. Siła ta jest oczywiście skierowana wzdłuż nachylonej płaszczyzny (ryc. 5).
 |
Wybierzmy oś, jak pokazano na rysunku. Ponieważ ładunek porusza się bez przyspieszenia, działające na niego siły równoważą się:
Projektujemy na osi:
To właśnie ta siła musi zostać zastosowana, aby przesunąć ładunek w górę po pochyłej płaszczyźnie.
Aby równomiernie podnieść ten sam ładunek w pionie, musisz zastosować siłę równą temu. Widać, że od . Nachylona płaszczyzna naprawdę daje przyrost siły, a im większy, tym mniejszy kąt.
Szeroko stosowane są odmiany pochyłej płaszczyzny klin i śruba.
Złota zasada mechaniki.
Prosty mechanizm może dać przyrost siły lub dystansu, ale nie może dać przyrostu pracy.
Na przykład dźwignia o współczynniku dźwigni 2:1 daje dwukrotny wzrost siły. Aby podnieść ładunek z ciężarem na mniejszym ramieniu, należy przyłożyć siłę do większego ramienia. Ale aby podnieść ładunek na wysokość, większe ramię będzie musiało zostać opuszczone do , a wykonana praca będzie równa:
czyli taka sama wartość jak bez użycia dźwigni.
W przypadku płaszczyzny pochyłej wygrywamy siłą, ponieważ przykładamy do ładunku siłę, która jest mniejsza niż siła grawitacji. Aby jednak podnieść ładunek na wysokość powyżej pozycji początkowej, musimy podróżować po pochyłej płaszczyźnie. Jednocześnie wykonujemy pracę
tj. takie same jak przy pionowym podnoszeniu ładunku.
Fakty te służą jako przejawy tzw. złotej reguły mechaniki.
Złota zasada mechaniki. Żaden z prostych mechanizmów nie daje zysku w pracy. Ile razy wygrywamy siłą, ile razy przegrywamy dystansem i odwrotnie.
Złota zasada mechaniki to nic innego jak prosta wersja zasady zachowania energii.
sprawność mechanizmu.
W praktyce trzeba rozróżnić pracę użyteczną A przydatne do osiągnięcia przez mechanizm w idealnych warunkach bez żadnych strat, oraz pełna praca A pełny,
który jest wykonywany w tych samych celach w rzeczywistej sytuacji.
Całkowita praca jest równa sumie:
-pożyteczna praca;
-praca wykonana przeciw siłom tarcia w różnych częściach mechanizmu;
-praca wykonana, aby się ruszyć Składowych elementów mechanizm.
Tak więc, podczas podnoszenia ładunku za pomocą dźwigni, dodatkowo należy wykonać pracę, aby pokonać siłę tarcia w osi dźwigni i przesunąć samą dźwignię, która ma pewien ciężar.
Pełna praca jest zawsze bardziej przydatna. Stosunek pracy użytecznej do pełnej pracy nazywany jest współczynnikiem wydajności (COP) mechanizmu:
=A użyteczne / A pełny
Wydajność jest zwykle wyrażana w procentach. Sprawność rzeczywistych mechanizmów jest zawsze mniejsza niż 100%.
Obliczmy sprawność płaszczyzny nachylonej pod kątem w obecności tarcia. Współczynnik tarcia między powierzchnią nachylonej płaszczyzny a ładunkiem wynosi .
Niech ciężar masy wzrośnie równomiernie wzdłuż nachylonej płaszczyzny pod działaniem siły od punktu do punktu na wysokość (ryc. 6). W kierunku przeciwnym do ruchu na ładunek działa siła tarcia ślizgowego.
 |
Nie ma przyspieszenia, więc siły działające na ładunek równoważą się:
Rzutowanie na oś X:
. (1)
Rzutowanie na oś Y:
. (2)
Oprócz,
, (3)
Z (2) mamy:
Następnie z (3):
Podstawiając to do (1) , otrzymujemy:
Całkowita praca jest równa iloczynowi siły F i drogi przebytej przez ciało po powierzchni nachylonej płaszczyzny:
A pełny =.
Użyteczna praca jest oczywiście równa:
A przydatne =.
Dla pożądanej wydajności otrzymujemy.
Blok jest rodzajem dźwigni, jest to koło z rowkiem (ryc. 1), przez który można przeprowadzić linę, linkę, linę lub łańcuch.
Ryc.1. Formularz ogólny blok
Bloki dzielą się na mobilne i stałe.
Na stałym bloku oś jest zamocowana; podczas podnoszenia lub opuszczania ładunku nie podnosi się ani nie opada. Oznaczmy ciężar ładunku, który podnosimy, P, przyłożoną siłę, oznaczmy F, punkt podparcia - O (ryc. 2).
Ryc.2. Stały blok
Ramię siły P będzie odcinkiem OA (ramię siły l 1), ramię siły F odcinek OB (ramię siły l 2) (Rys. 3). Segmenty te są promieniami koła, a następnie ramiona są równe promieniowi. Jeśli ramiona są równe, to ciężar ładunku i siła, którą przykładamy do podnoszenia, są liczbowo równe.
Ryc.3. Stały blok
Taki blok nie daje przyrostu siły.Z tego możemy wywnioskować, że wskazane jest użycie stałego bloku dla ułatwienia podnoszenia, łatwiej jest podnieść ładunek za pomocą siły skierowanej w dół.
Urządzenie, w którym oś może być podnoszona i opuszczana razem z ładunkiem. Działanie jest podobne do działania dźwigni (ryc. 4).
Ryż. 4. Ruchomy blok
Aby ten blok działał, jeden koniec liny jest unieruchomiony, przykładamy siłę F do drugiego końca, aby podnieść ładunek o masie P, ładunek jest przymocowany do punktu A. Punktem podparcia podczas obrotu będzie punkt O, ponieważ przy każdym momencie ruchu klocek obraca się, a punkt O służy jako punkt podparcia (ryc.5).
Ryż. 5. Ruchomy blok
Wartość ramienia siły F wynosi dwa promienie.
Wartość ramienia siły P to 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 w sile.
W praktyce kombinacje bloków służą do zmiany kierunku przyłożonej siły do podnoszenia i zmniejszenia jej o połowę (ryc. 6).
Ryż. 6. Połączenie ruchomych i stałych klocków
Na lekcji zapoznaliśmy się z urządzeniem stałego i ruchomego bloku, zdemontowanego, który bloki są odmianami dźwigni. Aby rozwiązać problemy na ten temat, należy pamiętać o zasadzie równowagi dźwigni: stosunek sił jest odwrotnie proporcjonalny do stosunku ramion tych sił.
- Łukaszik VI, Iwanowa E.V. Zbiór zadań z fizyki dla klas 7-9 instytucje edukacyjne. - 17 wyd. - M.: Oświecenie, 2004.
- Peryszkin A.V. Fizyka. 7 komórek - wyd. 14, stereotyp. - M.: Drop, 2010.
- Peryszkin A.V. Zbiór zadań z fizyki, kl. 7-9: wyd. V, stereotyp. - M: Wydawnictwo Egzaminacyjne, 2010.
- Class-fizika.narod.ru ().
- szkoła.xvatit.com().
- kraina naukowa.info().
Praca domowa
- Przekonaj się sam, czym jest wciągnik łańcuchowy i jaki daje przyrost siły.
- Gdzie w życiu codziennym wykorzystywane są klocki stałe i ruchome?
- Jak łatwo jest się wspinać: wspinać się po linie lub wspinać się po stałym klocku?
Na razie założymy, że masę bloku i kabla oraz tarcie w bloku można pominąć. W takim przypadku siłę naciągu kabla można uznać za taką samą we wszystkich jego częściach. Ponadto założymy, że kabel jest nierozciągliwy, a jego masa jest znikoma.
Stały blok
Stały blok służy do zmiany kierunku siły. na ryc. 24.1a pokazuje, jak użyć nieruchomego klocka do zmiany kierunku działania siły na przeciwny. Jednak za jego pomocą możesz dowolnie zmieniać kierunek działania siły.
Narysuj schemat użycia nieruchomego klocka, którego można użyć do obrócenia kierunku działania siły o 90°.
Czy stały blok daje przyrost siły? Spójrzmy na to na przykładzie pokazanym na ryc. 24.1, za. Lina jest naprężona przez siłę wywieraną przez rybaka na wolny koniec liny. Siła naciągu liny pozostaje stała wzdłuż liny, dlatego od strony liny ta sama siła działa na ładunek (rybę). Dlatego stały blok nie daje przyrostu siły.
W przypadku użycia stałego bloku ładunek jest podnoszony o taką samą wartość, o jaką opuszcza się koniec liny, do którego wędkarz przykłada siłę. Oznacza to, że stosując stały blok, nie wygrywamy ani nie przegrywamy po drodze.
Ruchomy blok
Postawmy na doświadczenie
Podnosząc ładunek za pomocą lekkiego ruchomego klocka zauważymy, że jeśli tarcie jest małe, to do podniesienia ładunku konieczne jest przyłożenie siły około 2 razy mniejszej niż ciężar ładunku (ryc. 24.3 ). W ten sposób ruchomy klocek daje 2-krotny wzrost siły.
Ryż. 24.3. Używając ruchomego klocka zyskujemy 2 razy w sile, ale po drodze tracimy tyle samo.
Jednak za podwójny przyrost siły trzeba zapłacić taką samą stratą po drodze: aby podnieść ładunek np. 2m.
Fakt, że ruchomy klocek daje podwójny przyrost siły, można udowodnić bez uciekania się do doświadczenia (patrz sekcja „Dlaczego ruchomy klocek daje podwójny przyrost siły?” poniżej).
