Неподвижный блок
Равные плечи R: \(F=P\), выигрыша в силе нет.
Применение правила равновесия рычага к блоку
Блок — разновидность рычага: колесо с желобом, через который пропускают верёвку, трос или цепь. Различают неподвижный блок с закреплённой осью и подвижный блок, ось которого перемещается вместе с грузом.
Неподвижный блок рассматривают как равноплечий рычаг: плечи сил натяжения равны радиусу колеса. В идеальном случае без трения силы на концах верёвки равны. Поэтому неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, но меняет её направление: можно тянуть вниз, поднимая груз вверх.
Для подвижного блока в показанной схеме плечо силы груза равно радиусу, а плечо приложенной тяги — диаметру. По правилу рычага F = P/2. Тот же результат виден из поддержки блока двумя ветвями верёвки: каждая несёт половину общей нагрузки. В этом выводе пренебрегают весом самого блока и верёвки, а также трением.
Подвижный блок даёт двукратный выигрыш в силе. Если учитывать его собственный вес, тяга должна поддерживать половину суммарной нагрузки груза и блока. Наличие потерь также увеличивает требуемое усилие по сравнению с идеальным расчётом.
В полиспасте сочетают неподвижные и подвижные блоки. Подвижные уменьшают требуемую силу, неподвижные обеспечивают удобное направление тяги. Такие системы применяют для подъёма грузов, в альпинизме и при устройстве переправ.
Неподвижный блок меняет направление силы без выигрыша в её модуле. Идеальный подвижный блок даёт выигрыш в силе вдвое: \(F=\frac P2\). Его поддерживают две ветви верёвки.
Что такое блок?
Колесо с желобом, через который перекинута верёвка или трос. Колесо вращается вокруг оси; натяжение ветвей передаёт силы между человеком, опорой и грузом.
Какие типы блоков известны? Охарактеризуйте каждый.
Неподвижный: ось закреплена относительно опоры, груз перемещается отдельно; идеальный блок только меняет направление силы. Подвижный: ось движется вместе с грузом, а две ветви верёвки поддерживают его снизу; при параллельных вертикальных ветвях и пренебрежении трением и весом блока усилие вдвое меньше веса груза.
Докажите, что блоки можно рассматривать как рычаги.
У неподвижного блока плечи натяжений равны радиусу: \(F_1R=F_2R\), поэтому \(F_1=F_2\). Подвижный в мгновенной схеме можно рассматривать как рычаг с опорой у закреплённой ветви: плечо веса R, плечо тяги 2R. \(PR=F\cdot2R\), следовательно \(F=\frac P2\). Тот же результат даёт баланс вертикальных сил: \(2F=P\).
Приведите примеры применения блоков разных типов.
Неподвижный блок — направляющее колесо при подъёме флага, изменении направления тяги у колодца или грузовой верёвки. Подвижный — часть тали для уменьшения усилия подъёма. Их сочетание, полиспаст, применяется в подъёмных устройствах: подвижные блоки дают выигрыш, неподвижные направляют свободный конец.
Задали работу по теме параграфа?
Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.