tepka.ru

Неподвижные и подвижные блоки


Блоки как простые механизмы — Науколандия

Чаще всего простые механизмы используют, чтобы получить выигрыш в силе. То есть меньшей силой переместить больший по-сравнению с ней вес. При этом выигрыш в силе достигается не «бесплатно». Расплатой за него является потеря в расстоянии, то есть требуется сделать большее перемещение, чем без использования простого механизма. Однако когда силы ограничены, то «обмен» расстояния на силу выгоден.

Подвижный и неподвижный блоки являются одними из видов простых механизмов. Кроме того, они являются видоизмененным рычагом, который также является простым механизмом.

Неподвижный блок не дает выигрыш в силе, он просто изменяет направление ее приложения. Представьте, что вам надо поднять за веревку тяжелый груз вверх. Вам придется тянуть его вверх. Но если использовать неподвижный блок, то тянуть надо будет вниз, в то время как груз будет подниматься вверх. В этом случае вам будет проще, так как необходимая сила будет складываться из силы мышц и вашего веса. Без использования неподвижного блока надо было бы прикладывать такую же силу, но она достигалась бы исключительно за счет силы мышц.

Неподвижный блок представляет собой колесо с желобом для веревки. Колесо закреплено, оно может вращаться вокруг своей оси, но не может перемещаться. Концы веревки (троса) свисают вниз, к одному прикреплен груз, а к другом прикладывается сила. Если тянуть за трос вниз, то груз поднимается вверх.

Так как здесь нет выигрыша в силе, то нет и проигрыша в расстоянии. На какое расстояние поднимется груз, на такое же расстояние надо опустить веревку.

Использование подвижного блока дает выигрыш в силе в два раза (в идеале). Это значит, что если вес груза равен F, то чтобы его поднять, надо приложить силу F/2. Подвижный блок состоит всё из того же колеса с желобом для троса. Однако здесь закреплен один конец троса, а колесо подвижно. Колесо движется вместе с грузом.

Вес груза — это сила, направленная вниз. Его уравновешивают две силы, направленные вверх. Одну создает опора, к которой прикреплен трос, а другую тянущий за трос. Сила натяжения троса одинакова с обоих сторон, значит, между ними поровну распределяется вес груза. Поэтому каждая из сил в 2 раза меньше веса груза.

В реальных ситуациях выигрыш в силе меньше, чем в 2 раза, так как поднимающая сила частично «тратится» на вес веревки и блока, а также трение.

Подвижный блок, давая почти двойной выигрыш в силе, дает двойной проигрыш в расстоянии. Чтобы поднять груз на определенную высоту h, надо чтобы веревки с каждой стороны блока уменьшились на эту высоту, то есть в сумме получается 2h.

Обычно используют комбинации из неподвижных и подвижных блоков — полиспасты. Они позволяют получить выигрыш в силе и направлении. Чем больше в полиспасте подвижных блоков, тем больше будет выигрыш в силе.

scienceland.info

Подвижный блок, теория и примеры задач

На рис. 1(b) подвижный блок представлен как рычаг с плечами разной величины. При этом точка О является точкой опоры рычага. OA – плечо силы ; OB – плечо силы . Из рис. 1(b) следует, что плечо силы в два раза больше, чем плечо силы , значит величина силы F в два раза меньше, чем модуль силы P:

   

Мы получили, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза. Подвижный блок позволяет силой величиной F уравновесить силу величиной 2F. Условие равновесия подвижного блока можно записать как:

   

где F – усилие, которое прикладывают. Выражение (1) записано без учета силы трения в блоке. Если силу трения пытаются учесть, то формулу (1) могут записать в виде:

   

где k – коэффициент сопротивления для блока, так, например, для веревки .

Часто применяют сочетание подвижного блока и неподвижного. При этом неподвижный блок служит только для удобства. Он не дает выигрыша в силе, однако он позволяет изменять направление действия силы.

И так, подвижный блок обладает свободной осью и назначен для того, чтобы изменять величину прилагаемого усилия. В том случае, если концы веревки, которые обхватывают блок, составляют с горизонтом одинаковые углы, то отношение силы, оказывающей воздействие на груз к весу тела, равна отношению радиуса блока к хорде дуги, которую охватывает веревка. В случае параллельности веревок, сила необходимая для подъема груза требуется в два раза меньше, чем вес поднимаемого груза.

Золотое правило механики

Простые механизмы не приводят к выигрышу в работе. Во сколько раз получается выигрыш в силе, во столько же раз имеется проигрыш в расстоянии. Так как работа равна скалярному произведению сила на перемещение, следовательно, она не изменится при использовании подвижного (как и неподвижного) блоков.

Золотое правило было сформулировано в древности как: «То, что выиграно в силе, проиграно в пути (расстоянии)». Все простейшие механизмы хорошо иллюстрируют это правило. Следовательно, если при использовании подвижного блока мы получаем выигрыш в силе, равный двум, то расстояние, которое пройдет груз при поднятии будет в два раза меньше, чем пройдет точка, к которой приложена сила.

Подвижный блок можно использовать для выигрыша в расстоянии, при этом проигрывая в силе. Для этого силу прикладывают к его оси. При этом, если ось блока пройдет расстояние равное s, то конец веревки пройдет путь равный .

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Блок

Блок представляет собой устройство, имеющее форму колеса с желобом, по которому пропускают веревку, трос или цепь. Различают два основных вида блоков — подвижный и неподвижный. У неподвижного блока ось закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рис. 54), а у подвижного блока ось перемещается вместе с грузом (рис. 55).

Неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Его применяют для того, чтобы изменить направление действия силы. Так, например, прикладывая к веревке, перекинутой через такой блок, силу, направленную вниз, мы заставляем груз подниматься вверх (см. Рис. 54).Иначе обстоит дело с подвижным блоком. Этот блок позволяет небольшой силой уравновесить силу, в 2 раза большую. Для доказательства этого обратимся к рисунку 56. Прикладывая силу F, мы стремимся повернуть блок вокруг оси, проходящей через точку О. Момент этой силы равен произведению Fl, где l — плечо силы F, равное диаметру блока ОВ. Одновременно с этим прикрепленный к блоку груз своим весом Р создает момент, равный, где — плечо силы Р, равное радиусу блока ОА. Согласно правилу моментов (21.2)

, (22.1)

откуда

, (22.2)

что и требовалось доказать.

Из формулы (22.2) следует, что P/F = 2. Это означает, что выигрыш, в силе, получаемый с помощью подвижного блока, равен 2. Опыт, изображенный на рисунке 57, подтверждает этот вывод.

На практике часто применяют комбинацию подвижного блока с неподвижным (рис. 58). Это позволяет изменить направление силового воздействия с одновременным двукратным выигрышем в силе.

Для получения большего выигрыша в силе применяют грузоподъемный механизм, называемый полиспастом. Греческое слово «полиспаст» образовано из двух корней: «поли» — много и «спао» — тяну, так что в целом получается «многотяг».

Полиспаст представляет собой комбинацию из двух обойм, одна из которых состоит из трех неподвижных блоков, а другая — из трех подвижных блоков (рис. 59). Поскольку каждый из подвижных блоков удваивает силу тяги, то в целом полиспаст дает шестикратный выигрыш в силе.

1. Какие два вида блоков вы знаете? 2. Чем отличается подвижный блок от неподвижного? 3. Для какой цели применяют неподвижный блок? 4. Для чего используют подвижный блок? 5. Что представляет собой полиспаст? Какой выигрыш в силе он дает?

phscs.ru

Блок

       

Блоки используют для поднятия грузов. Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь. Неподвижным называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов она не поднимается и не опускается (рис. 1, а, б).

Рис. 1

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи приложенных сил равны радиусу колеса. Следовательно, из правила моментов вытекает, что неподвижный блок выигрыша в силе не дает . Он позволяет менять направление действия силы.

Рис. 2

На рисунке 2, а, б изображен подвижный блок (ось блока поднимается и опускается вместе с грузом). Такой блок поворачивается около мгновенной оси О. Правило моментов для него будет иметь вид

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рис. 3). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он, изменяя направление действия силы, позволяет, например, поднимать груз, стоя на земле.

Рис. 3


Смотрите также

 
ООО "ЭлитСтрой" - производство и продажа пеноблоков
Карта сайта.XML.