Blokas yra savotiška svirtis, tai ratas su grioveliu (1 pav.), per griovelį galima pervesti lyną, trosą, lyną ar grandinę.
1 pav. Bendras bloko vaizdas
Blokai skirstomi į kilnojamus ir fiksuotus.
Ašis pritvirtinta prie nejudančio bloko, keliant ar nuleidžiant krovinį, jis nekyla ir nenukrenta. Krovinio, kurį keliame, svoris žymimas P, veikiama jėga – F, o atramos taškas – O (2 pav.).
2 pav. Fiksuotas blokas
Jėgos P petys yra atkarpa OA (jėgos petys l 1), jėgos F ranka yra atkarpa OB (jėgos ranka l 2) (3 pav.). Šie segmentai yra rato spinduliai, tada pečiai yra lygūs spinduliui. Jei pečiai yra lygūs, tada apkrovos svoris ir jėga, kurią taikome kėlimui, yra skaitiniu požiūriu vienodi.
3 pav. Fiksuotas blokas
Toks blokas neduoda jėgos prieaugio.Iš to galime daryti išvadą, kad kėlimo patogumui patartina naudoti fiksuotą bloką, lengviau pakelti krovinį aukštyn naudojant jėgą, kuri nukreipta žemyn.
Įrenginys, kuriame ašį galima pakelti ir nuleisti kartu su apkrova. Veiksmas panašus į svirties veikimą (4 pav.).
Ryžiai. 4. Judantis blokas
Šio bloko veikimui fiksuojamas vienas lyno galas, į antrą galą taikome jėgą F pakelti krovinį su svoriu P, krovinys tvirtinamas taške A. Atramos taškas sukimosi metu bus taškas O, nes kiekvienu judėjimo momentu blokas sukasi ir taškas O tarnauja kaip atramos taškas (5 pav.).
Ryžiai. 5. Judantis blokas
Jėgos petys F yra dviejų spindulių.
Jėgos peties P reikšmė yra vienas spindulys.
Jėgų pečiai skiriasi du kartus, pagal svirties balanso taisyklę jėgos skiriasi du kartus. Jėga, reikalinga P svorio kroviniui pakelti, bus pusė krovinio svorio. Judantis blokas suteikia jums dvigubą stiprumo pranašumą.
Praktikoje blokų deriniai naudojami kėlimui taikomos jėgos krypčiai pakeisti ir ją sumažinti per pusę (6 pav.).
Ryžiai. 6. Kilnojamųjų ir stacionarių mazgų derinys
Pamokoje susipažinome su fiksuoto ir kilnojamo bloko įtaisu, išardytu, kad kaladėlės yra svirčių tipai. Norint išspręsti šios temos problemas, būtina prisiminti svirties pusiausvyros taisyklę: jėgų santykis yra atvirkščiai proporcingas šių jėgų rankų santykiui.
- Lukašikas V.I., Ivanova E.V. Fizikos uždavinių rinkinys ugdymo įstaigų 7-9 klasėms. – 17 leidimas. - M .: Švietimas, 2004 m.
- A. V. Periškinas Fizika. 7 cl. - 14 leidimas, Stereotipas. - M .: Bustard, 2010 m.
- A. V. Periškinas Fizikos uždavinių rinkinys, 7-9 kl.: 5 leid., Stereotipas. - M: Leidykla „Egzaminas“, 2010 m.
- Class-fizika.narod.ru ().
- School.xvatit.com ().
- Scienceland.info ().
Namų darbai
- Sužinokite patys, kas yra grandininis keltuvas ir kokį jėgos padidėjimą jis suteikia.
- Kur kasdieniame gyvenime naudojami pastovūs ir kilnojami blokai?
- Ar lengviau lipti aukštyn: lipti virve ar kilti su fiksuota kaladėlėmis?
Blokai priskiriami paprastiems mechanizmams. Šių įtaisų, skirtų jėgai transformuoti, grupėje, be blokų, yra svirtis, pasvirusi plokštuma.
APIBRĖŽIMAS
Blokuoti- standus korpusas, turintis galimybę suktis aplink fiksuotą ašį.
Blokai gaminami diskų pavidalu (ratai, žemi cilindrai ir kt.) su grioveliu, per kurį pervedama virvė (liemuo, virvė, grandinė).
Blokas vadinamas stacionariu, fiksuota ašimi (1 pav.). Keliant krovinį jis nejuda. Fiksuotas blokas gali būti laikomas svirtimi, turinčia vienodas rankas.
Bloko pusiausvyros sąlyga yra jam veikiančių jėgų momentų pusiausvyros sąlyga:
1 pav. parodytas blokas bus pusiausvyroje, jei sriegio įtempimo jėgos bus lygios:
kadangi šių jėgų pečiai yra vienodi (OA = OB). Stacionarus blokas nesuteikia jėgos padidėjimo, tačiau leidžia pakeisti jėgos veikimo kryptį. Dažnai patogiau traukti virvę, kuri ateina iš viršaus, nei iš apačios.
Jei krovinio, pririšto prie vieno iš lyno galų, užmesto per fiksuotą bloką, masė yra lygi m, tai norint jį pakelti, kitam lyno galui turi būti taikoma jėga F, lygi:
su sąlyga, kad neatsižvelgsime į trinties jėgą bloke. Jei reikia atsižvelgti į trintį bloke, tada įvedamas pasipriešinimo koeficientas (k), tada:
Lygi fiksuota atrama gali būti bloko pakaitalas. Virš tokios atramos užmetama virvė (virvė), kuri slysta išilgai atramos, tačiau padidėja trinties jėga.
Fiksuotas blokas nesuteikia darbo pelno. Jėgų taikymo taškų keliai yra vienodi, vienodos jėgos, vadinasi, vienodas darbas.
Norint gauti stiprumo padidėjimą naudojant fiksuotus blokus, naudojamas blokų derinys, pavyzdžiui, dvigubas blokas. Kai blokai turi būti skirtingo skersmens. Jie yra nejudingai sujungti vienas su kitu ir sumontuoti vienoje ašyje. Prie kiekvieno blokelio pritvirtinama virvė, kad ją būtų galima užvynioti ant bloko arba nuo jo neslystant. Jėgų pečiai šiuo atveju bus nelygios. Dvigubas blokas veikia kaip svirtis su skirtingo ilgio svirtimis. 2 paveiksle parodyta dvigubo bloko schema.
2 pav. parodyta svirties pusiausvyros sąlyga tampa formule:
Dvigubas blokas gali transformuoti galią. Taikant mažesnę jėgą virvę, suvyniotą ant didelio spindulio bloko, gaunama jėga, kuri veikia iš virvės, suvyniotos į mažesnio spindulio bloką, šono.
Judantis blokas yra blokas, kurio ašis juda kartu su apkrova. Fig. 2, kilnojamasis blokas gali būti laikomas svirtimi su skirtingų dydžių svirtimis. Šiuo atveju taškas O yra svirties atramos taškas. OA yra jėgos petys; OB yra jėgos petys. Apsvarstykite pav. 3. Jėgos petys yra dvigubai didesnė už jėgos petį, todėl pusiausvyrai būtina, kad jėgos F dydis būtų du kartus mažesnis už jėgos P modulį:
Galime daryti išvadą, kad judamojo bloko pagalba stiprėjame du kartus. Kilnojamojo bloko pusiausvyros sąlyga, neatsižvelgiant į trinties jėgą, gali būti parašyta taip:
Jei bandysite atsižvelgti į trinties jėgą bloke, tada įvedamas bloko pasipriešinimo koeficientas (k) ir gausite:
Kartais naudojamas kilnojamojo ir fiksuoto mazgo derinys. Šiame derinyje patogumui naudojamas fiksuotas blokas. Tai nesuteikia stiprybės, tačiau leidžia pakeisti jėgos veikimo kryptį. Judantis blokas naudojamas keičiant veikiančios jėgos dydį. Jei bloką gaubiančios virvės galai sudaro tuos pačius kampus su horizontu, tai apkrovą veikiančios jėgos ir kūno svorio santykis yra lygus trinkelės spindulio ir jo stygos santykiui. lankas, kurį gaubia virvė. Lygiagrečių lynų atveju jėgos, reikalingos kroviniui pakelti, bus perpus mažesnės nei keliamo krovinio svoris.
Auksinė mechanikos taisyklė
Paprasti mechanizmai pasipelnyti darbe neduoda. Kiek įgyjame jėgų, tiek pat prarandame atstumą. Kadangi darbas lygus jėgos, tenkančios poslinkiui, skaliarinei sandaugai, tai naudojant judančius (taip pat ir stacionarius) blokus, jis nepasikeis.
Formulės pavidalu „auksinė taisyklė # gali būti parašyta taip:
kur yra jėgos taikymo taško įveiktas kelias – jėgos taikymo taško einamas kelias.
Auksinė taisyklė yra paprasčiausia energijos tvermės dėsnio formuluotė. Ši taisyklė taikoma vienodo arba beveik vienodo mechanizmų judėjimo atvejais. Virvių galų judesio atstumai yra susiję su blokų spinduliais (ir) taip:
Gauname, kad norint įvykdyti „auksinę taisyklę“ dvigubam blokui, būtina:
Jei jėgos ir yra subalansuotos, tada blokas yra ramybės būsenoje arba juda tolygiai.
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1 PAVYZDYS
| Pratimas | Naudodami dviejų judančių ir dviejų nejudančių blokų sistemą, darbininkai pakelia konstrukcines sijas, taikydami 200 N jėgą. Kokia sijų masė (m)? Neįtraukite bloko trinties. |
| Sprendimas | Padarykime piešinį. Apkrovos, veikiančios apkrovų sistemą, svoris bus lygus sunkio jėgai, kuri veikia keliamą kūną (siją):
Fiksuoti blokai nesuteikia stiprybės. Kiekvienas kilnojamas blokas jėgą padidina du kartus, todėl mūsų sąlygomis jėgų priaugsime keturis kartus. Tai reiškia, kad galite rašyti:
Gauname, kad pluošto masė yra: Apskaičiuokime sijos masę, imkime:
|
| Atsakymas | m = 80 kg |
2 PAVYZDYS
| Pratimas | Tegu aukštis, iki kurio darbininkai kelia sijas pirmame pavyzdyje lygus m. Kokį darbą atlieka darbininkai? Koks yra krovinio darbas, norint perkelti į tam tikrą aukštį? |
| Sprendimas | Pagal „auksinę mechanikos taisyklę“, jei naudojant esamą blokų sistemą jėgą padidintume keturis kartus, judėjimo praradimas taip pat būtų keturis kartus. Mūsų pavyzdyje tai reiškia, kad lyno ilgis (l), kurį turėtų pasirinkti darbuotojai, bus keturis kartus didesnis už atstumą, kuriuo nuvažiuos krovinys, ty: |
Prietaiso aprašymas
Blokas yra paprastas mechanizmas, tai yra ratas su grioveliu aplink perimetrą virvei ar grandinei, kuri gali laisvai suktis aplink savo ašį. Tačiau per medžio šaką permesta virvė tam tikru mastu taip pat yra blokas.
Kodėl reikalingi blokai?
Priklausomai nuo jų konstrukcijos, blokai gali leisti keisti veikiančios jėgos kryptį (pavyzdžiui, norint pakelti tam tikrą apkrovą, pakabintą ant virvės, užmestos per medžio šaką, reikia nutempti kitą virvės galą žemyn. . arba į šoną). Tuo pačiu metu šis blokas nepadidins jėgos. Tokie blokai vadinami nejudėdamas, kadangi bloko sukimosi ašis yra standžiai fiksuota (žinoma, jei šaka nelūžta). Šie blokai naudojami patogumui. Pavyzdžiui, keliant krovinį į aukštį, daug lengviau traukti virvę su kroviniu, užmestu per bloką.žemyn , uždėti ant jo savo kūno svorį, nei stovėti ant viršaus ir tempti krovinį su virve prie savęs.
Be to, yra blokų, leidžiančių ne tik pakeisti taikomos jėgos kryptį, bet ir padidinti jėgą. Toks blokas vadinamas mobilusis ir jis veikia visiškai priešingai nei judantis blokas.
Norint padidinti jėgą, vienas virvės galas turi būti tvirtai pritvirtintas (pavyzdžiui, pririšti prie šakos). Toliau ant lyno montuojamas ratas su grioveliu, prie kurio pakabinamas krovinys (tai turi būti daroma taip, kad ratas su kroviniu galėtų laisvai važiuoti mūsų lynu).Dabar, patraukę laisvą virvės galą į viršų, pamatysime, kad blokas su svoriu taip pat pradėjo kilti.
Pastangos, kurias turėsime skirti tokiu būdu pakeldami krovinį, bus maždaug 2 kartus mažesnės nei krovinio svoris kartu su bloku. Deja, tokio tipo blokeliai neleidžia keisti jėgos krypties plačiose ribose, todėl dažnai naudojami kartu su stacionariu (standžiai fiksuotu) bloku.
Patirties aprašymas
Pirma, vaizdo įraše demonstruojamas fiksuoto bloko veikimo principas: tos pačios masės kroviniai pakabinami ant standžiai pritvirtinto bloko, kol blokas yra pusiausvyroje. Bet tereikia pakabinti vieną papildomą svarmenį, ir tuoj pat pranašumas prasideda į didelę pusę.
Be to, naudodamiesi judančių ir fiksuotų blokų sistema, mes stengiamės pasiekti pusiausvyros būseną, pasirinkdami optimalų skaičių svarmenų, pakabinamų iš abiejų pusių. Dėl to blokas yra subalansuotas, kai ant kilnojamojo bloko pakabinamų svarelių skaičius tampa dvigubai didesnis už svarelius, pakabintus nuo laisvojo sriegio galo.
Taigi galime daryti tokią išvadą kilnojamas blokas suteikia 2 kartus didesnį stiprumą.
Tai yra įdomu
Ar žinojote, kad automobilių transmisijos mechanizmuose plačiai naudojami kilnojami ir fiksuoti blokai? Be to, blokus statybininkai naudoja dideliems ir mažiems kroviniams pakelti (na arba patys. Pavyzdžiui, remontuodami pastatų išorinius fasadus, statybininkai dažnai dirba lopšyje, kuris gali judėti tarp aukštų. Baigę darbus ant grindų, 2008 m. darbuotojai gali greitai perkelti lopšį vienu aukštu aukščiau, naudodami tik savo jėgą). Blokai yra taip plačiai paplitę, nes juos lengva surinkti ir naudoti.
Fizikos 7 klasė. PAprasti MECHANIZMAI
Šiuolaikinėse prekių pervežimo statybvietėse ir įmonėse technologijose plačiai naudojami kėlimo mechanizmai, kurių nepakeičiamomis detalėmis galima pavadintipaprasti mechanizmai... Tarp jų yra patys seniausi žmonijos išradimai: blokas ir svirtis ... Senovės graikų mokslininkas Archimedas palengvino žmogaus darbą, suteikdamas jam jėgų naudojant savo išradimą ir išmokė keisti jėgos veikimo kryptį.
Blokas – tai ratas su grioveliu aplink perimetrą virvei ar grandinei, kurio ašis standžiai pritvirtinta prie sienos arba lubų sijos. Kėlimo įrenginiuose dažniausiai naudojamas ne vienas, o keli blokai. Blokų ir trosų sistema, skirta padidinti keliamąją galią, vadinama grandininiu keltuvu.
Kilnojamas ir fiksuotas blokas- tie patys senoviniai paprasti mechanizmai kaip ir svirtis. Jau 212 m. pr. Kr., kabliukų ir griebtuvų pagalba, sujungtais su blokais, sirakūziečiai atėmė iš romėnų apgulties priemones. Archimedas vadovavo karinių transporto priemonių statybai ir miesto gynybai.
Fiksuotas blokas Archimedas į tai žiūrėjo kaip į vienodos rankos svirtį.
Jėgos momentas, veikiantis iš vienos bloko pusės, yra lygus jėgos, veikiančios iš kitos bloko pusės, momentui. Jėgos, kurios sukuria šias akimirkas, yra tos pačios.
Jėgos nepriauga, tačiau toks blokas leidžia pakeisti jėgos veikimo kryptį, o tai kartais būtina.
Archimedas paėmė kilnojamąjį bloką nelygiavertei svirties, kuri suteikia 2 kartus daugiau jėgos. Jėgų momentai veikia sukimosi centro atžvilgiu, kuris turi būti lygus pusiausvyroje.
Archimedas ištyrė kilnojamojo bloko mechanines savybes ir pritaikė jas praktikoje. Anot Atėėjo, Sirakūzų tirono Hierono pastatytam gigantiškam laivui paleisti buvo sugalvota daug būdų, tačiau mechanikas Archimedas, pasitelkęs paprastus mechanizmus, vienas sugebėjo pajudinti laivą kelių žmonių pagalba. Archimedas išrado bloką ir per jis paleido didžiulį laivą.
Kurio ašis fiksuojama keliant krovinius nekyla ir nenukrenta. Tai ratas su grioveliu aplink perimetrą, besisukantis aplink savo ašį. Latakas skirtas virvei, grandinei, diržui ir pan. Jei bloko ašis dedama į spaustukus, pritvirtintus prie sijos ar sienos, toks blokas vadinamas fiksuotu (tai yra bloko ašis fiksuota); jei prie šių spaustukų yra pritvirtintas krovinys ir su jais gali judėti blokas, tai toks blokas vadinamas kilnojamu.
Fiksuotas blokas naudojami nedideliems kroviniams kelti arba jėgos krypčiai keisti.
Bloko pusiausvyros sąlyga:
F = f m g (\ displaystyle ~ F = fmg), kur
F (\ ekrano stilius F)- taikoma išorinė jėga, m (\ displaystyle m)- krovinio masė, g (\ displaystyle g)- gravitacijos pagreitis, f (\ displaystyle f)- pasipriešinimo koeficientas bloke (grandinėms apie 1,05, o lynams - 1,1).
Nesant trinties, kėlimui reikalinga jėga, lygi krovinio svoriui.
Kilnojamas blokas turi laisvą ašį ir yra skirta keisti veikiančių jėgų dydį. Jei lyno galai, besivyniojantys aplink bloką, sudaro vienas kitam lygius kampus su horizontu, tai apkrovą veikianti jėga yra susijusi su jos svoriu, nes trinkelės spindulys iki lanko, apvynioto aplink lyną, stygos; taigi, jei lynai yra lygiagretūs (tai yra, kai virve apvyniotas lankas yra lygus puslankiui), tai kroviniui pakelti reikia perpus mažesnės jėgos nei krovinio svoris, tai yra:
F = 1 2 f m g (\ displaystyle ~ F = (1 \ over (2)) fmg)
Tokiu atveju krovinys nuvažiuos atstumą, kuris yra pusė atstumo, kurį nukeliauja jėgos F taikymo taškas, atitinkamai judančio bloko jėgos padidėjimas yra 2.
Tiesą sakant, bet koks blokas yra svirtis, fiksuoto bloko atveju - vienodos svirties, judančių - su svirčių santykiu 1: 2. Kaip ir bet kuriai kitai svirties, blokui galioja taisyklė : Kiek kartų laimime pastangomis, tiek kartų pralaimime per atstumą... Kitaip tariant, darbas, atliktas, kai krovinys perkeliamas bet kokiu atstumu nenaudojant bloko, yra lygus darbui, atliktam perkeliant krovinį tuo pačiu atstumu naudojant bloką, jei nėra trinties. Tikrame bloke visada yra tam tikrų nuostolių.
Taip pat naudojama sistema, susidedanti iš kelių kilnojamųjų ir fiksuotų mazgų derinio. Ši sistema vadinama grandininiu keltuvu. Paprasčiausia tokia sistema parodyta paveikslėlyje ir suteikia 2 kartus didesnį stiprumą.
Skirtingai nuo skriemulio, blokas laisvai sukasi ant ašies ir tik keičia diržo ar lyno judėjimo kryptį, neperkeldamas jėgų iš ašies į diržą arba nuo diržo į ašį.
