Me ndihmën e një blloku fiks fitoni në. Cili është ndryshimi midis një blloku të lëvizshëm dhe një blloku fiks? Shembuj të zgjidhjes së problemeve
Blloku përbëhet nga një ose më shumë rrota (rrota) të mbështjellë me një zinxhir, rrip ose kabllo. Ashtu si një levë, blloku redukton forcën e nevojshme për të ngritur ngarkesën, por përveç kësaj mund të ndryshojë drejtimin e forcës së aplikuar.
Ju duhet të paguani për fitimin në forcë me distancën: sa më pak përpjekje kërkohet për të ngritur ngarkesën, aq më e gjatë është rruga nëpër të cilën duhet të kalojë pika e aplikimit të kësaj përpjekjeje. Sistemi i bllokut rrit fitimin në forcë duke përdorur më shumë zinxhirë mbajtës të ngarkesës. Pajisjet e tilla të kursimit të energjisë kanë një gamë shumë të gjerë aplikimesh - nga ngritja e trarëve masiv prej çeliku në kantieret e ndërtimit deri te ngritja e flamujve.
Si në rastin e të tjerëve mekanizma të thjeshtë, shpikësit e bllokut janë të panjohur. Edhe pse është e mundur që blloqet të kenë ekzistuar më herët, përmendja e parë e tyre në literaturë daton në shekullin e pestë para Krishtit dhe lidhet me përdorimin e blloqeve nga grekët e lashtë në anije dhe në teatro.
Montuar në një hekurudhë pezullimi, sisteme blloku të lëvizshëm (figura më lart) përdoren gjerësisht në linjat e montimit, pasi lehtësojnë shumë lëvizjen e pjesëve të rënda. Forca e aplikuar (F) është e barabartë me peshën e ngarkesës (W) pjesëtuar me numrin e zinxhirëve të përdorur për ta mbështetur atë (n).
Blloqe të vetme fikse
Ky lloj blloku më i thjeshtë nuk e zvogëlon forcën e nevojshme për të ngritur ngarkesën, por ndryshon drejtimin e forcës së aplikuar, siç tregohet në figurat e mësipërme dhe lart djathtas. Blloku fiks në majë të shtizës së flamurit e bën më të lehtë ngritjen e flamurit duke lejuar që kordoni në të cilin është ngjitur flamuri të tërhiqet poshtë.
Blloqe të vetme lëvizëse
Një rrotull e vetme e lëvizshme zvogëlon përgjysmë përpjekjen e nevojshme për të ngritur një ngarkesë. Megjithatë, përgjysmimi i forcës së aplikuar do të thotë që pika e aplikimit të saj duhet të udhëtojë dy herë më shumë. Në këtë rast, forca është e barabartë me gjysmën e peshës (F=1/2W).
Sistemet e bllokimit
Kur përdorni një kombinim të një blloku fiks me një bllok të lëvizshëm, forca e aplikuar është një shumëfish i numrit të përgjithshëm të zinxhirëve që mbartin ngarkesën. Në këtë rast, forca është e barabartë me gjysmën e peshës (F=1/2W).
Ngarkesa, i pezulluar vertikalisht përmes bllokut, lejon që telat elektrikë horizontalë të tërhiqen fort.
Ashensori lart(foto më lart) përbëhet nga një zinxhir i mbështjellë rreth një blloqe të lëvizshme dhe dy fikse. Ngritja e një ngarkese kërkon aplikimin e një force që është vetëm gjysma e peshës së saj.
Polyspast, i përdorur zakonisht në vinça të mëdhenj (figura në të djathtë), përbëhet nga një grup blloqesh lëvizëse nga të cilat ngarkesa pezullohet dhe një grup blloqesh fikse të bashkangjitur në bumin e vinçit. Duke fituar forcë nga kaq shumë blloqe, vinçi mund të ngrejë ngarkesa shumë të rënda si trarët e çelikut. Në këtë rast, forca (F) është e barabartë me peshën e ngarkesës (W) pjesëtuar me numrin e kabllove mbështetëse (n).
Përshkrimi bibliografik: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Një pamje moderne e "bllokut" të mekanizmit të thjeshtë të studiuar nga tekstet e fizikës për klasën e 7 // Shkencëtar i ri. - 2016. - Nr. 2. - S. 106-113..07.2019).
Tekstet e fizikës për klasën e 7-të, kur studiojnë një mekanizëm të thjeshtë blloku, interpretojnë fitimin në mënyra të ndryshme. forcë gjatë ngritjes së një ngarkese duke përdorur këtë mekanizëm, për shembull: Libri shkollor i Peryshkin POR. B. fitojnë në forca e arritur me duke përdorur timonin e bllokut, mbi të cilin veprojnë forcat e levës dhe në librin shkollor të Gendenstein L. E. fitimi i njëjtë fitohet me duke përdorur një litar, i cili i nënshtrohet tensionit të litarit. Tekste të ndryshme, lëndë të ndryshme dhe forca të ndryshme - për të fituar forcë gjatë ngritjes së një ngarkese. Prandaj, qëllimi i këtij artikulli është kërkimi i objekteve dhe forcë, me përmes të cilit fitohen në forcë, kur ngrihet një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë bllokimi.
Së pari, le të njihemi dhe të krahasojmë se si fitojnë forcë, kur ngrenë një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë blloku, në tekstet e fizikës për klasën e 7-të, për këtë do të vendosim fragmente nga tekstet e teksteve, me të njëjtat koncepte, për qartësi, do ta vendosim në tabelë.
|
Peryshkin A. V. Fizikë. klasën e 7-të. § 61. Zbatimi i rregullit të balancës së levës në bllok, f. 180–183. |
Gendenstein L. E. Fizikë. klasën e 7-të. § 24. Mekanizma të thjeshtë, f. 188–196. |
|
"Bllokoështë një rrotë me brazdë, e përforcuar në mbajtëse. Një litar, kabllo ose zinxhir kalohet përgjatë ulluqit të bllokut. “Një bllok fiks bllok të tillë e quajnë boshti i të cilit është i fiksuar dhe gjatë ngritjes së ngarkesave nuk ngrihet dhe nuk bie (Fig. 177). Një bllok fiks mund të konsiderohet si një levë me krahë të barabartë, në të cilën krahët e forcave janë të barabarta me rrezen e rrotës (Fig. 178): OA=OB=r. Një bllok i tillë nuk jep një fitim në forcë. (F1 = F2), por ju lejon të ndryshoni drejtimin e forcës ". |
"A jep një bllok fiks një fitim në forcë? ... në Fig. 24.1a, kablloja shtrihet nga forca e aplikuar nga peshkatari në skajin e lirë të kabllit. Forca e tensionit të kabllit mbetet konstante përgjatë kabllit, kështu që nga ana e kabllit deri te ngarkesa (peshk ) vepron e njëjta forcë modulore. Prandaj, një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë. 6. Si mund të fitoj forcë me ndihmën e një blloku fiks? Nëse një person ngre vetë siç tregohet në figurën 24.6, atëherë pesha e një personi shpërndahet në mënyrë të barabartë në dy pjesë të kabllit (në anët e kundërta të bllokut). Prandaj, një person ngre veten duke ushtruar një forcë që është sa gjysma e peshës së tij. |
|
« Blloku i lëvizshëm- ky është një bllok, boshti i të cilit ngrihet dhe bie së bashku me ngarkesën (Fig. 179).
Figura 180 tregon levën që i korrespondon: O - pikëmbështetja e levës, AO - krahu i forcës P dhe OB - krahu i forcës F. Meqenëse krahu OB është 2 herë më i madh se krahu OA, atëherë forca F është 2 herë më e vogël se forca P: F=P/2. Në këtë mënyrë, blloku i lëvizshëm jep një fitim nëforca 2 herë. |
"5. Pse blloku lëvizës jep një fitimforca nëdy herë? Me një ngritje uniforme të ngarkesës, blloku i lëvizshëm gjithashtu lëviz në mënyrë uniforme. Kjo do të thotë që rezultanta e të gjitha forcave të aplikuara në të është zero. Nëse masa e bllokut dhe fërkimi në të mund të neglizhohen, atëherë mund të supozojmë se në bllok zbatohen tre forca: pesha e ngarkesës P, e drejtuar poshtë dhe dy forca identike të tensionit të kabllit F, të drejtuara lart. Meqenëse rezultanta e këtyre forcave është zero, atëherë P = 2F, domethënë pesha e ngarkesës është 2 herë forca tërheqëse e kabllit. Por forca e tensionit të kabllit është vetëm forca që aplikohet kur ngrihet ngarkesa me ndihmën e një blloku të lëvizshëm. Kështu, ne e kemi vërtetuar që blloku i lëvizshëm jep një fitim në forca 2 herë. |
|
“Zakonisht, në praktikë, përdoret një kombinim i një blloku fiks me një të lëvizshëm (Fig. 181). Blloku fiks përdoret vetëm për lehtësi. Nuk jep një fitim në forcë, por ndryshon drejtimin e forcës, për shembull, ju lejon të ngrini një ngarkesë ndërsa qëndroni në tokë.
Fig.181. Një kombinim i blloqeve të lëvizshme dhe fikse - ngritës me zinxhir ". |
“12. Figura 24.7 tregon sistemin blloqe. Sa blloqe lëvizëse ka dhe sa fikse? Çfarë fitimi në forcë jep një sistem i tillë blloqesh nëse fërkimi dhe a mund të neglizhohet masa e blloqeve? .
Fig.24.7. Përgjigjuni në faqen 240: “12. Tre blloqe lëvizëse dhe një fikse; 8 herë". |
Le të përmbledhim njohjen dhe krahasimin e teksteve dhe figurave në tekstet shkollore:
Dëshmia e fitimit të forcës në tekstin shkollor të A. V. Peryshkin kryhet në timonin e bllokut dhe forca e veprimit është forca e levës; kur ngre një ngarkesë, një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, dhe një bllok i lëvizshëm jep një fitim në forcë me 2 herë. Nuk përmendet një kabllo në të cilën varet një ngarkesë në një bllok fiks dhe një bllok i lëvizshëm me një ngarkesë.
Nga ana tjetër, në librin shkollor të L. E. Gendenshtein, dëshmia e një fitimi në forcë kryhet në një kabllo mbi të cilën varet një ngarkesë ose një bllok i lëvizshëm me ngarkesë dhe forca vepruese është forca e tensionit të kabllit; kur ngre një ngarkesë, një bllok fiks mund të japë një fitim 2-fish në forcë, dhe në tekst nuk përmendet një levë në rrotën e bllokut.
Një kërkim për literaturë që përshkruan fitimin e forcës me një bllok dhe një kabllo çoi në "Librin Fillestar të Fizikës" të redaktuar nga Akademiku G. S. Landsberg, në §84. Makinat e thjeshta në faqet 168-175 janë përshkrimet e: "rroka e thjeshtë, rrotulla e dyfishtë, porta, ngritësi zinxhir dhe rrotulla diferenciale". Në të vërtetë, nga dizajni i tij, "një bllok i dyfishtë jep një fitim në forcë, kur ngre një ngarkesë, për shkak të ndryshimit në gjatësinë e rrezeve të blloqeve", me ndihmën e të cilit ngrihet ngarkesa, dhe "një zinxhir ngritës - jep një fitim në forcë, kur ngre një ngarkesë, për shkak të litarit, në disa pjesë të të cilit, një ngarkesë varet. Kështu, ishte e mundur të zbulohej pse ata japin një fitim në forcë, kur ngrinin një ngarkesë, veçmas një bllok dhe një kabllo (litar), por nuk ishte e mundur të zbulohej se si blloku dhe kablloja ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe transferohen pesha e ngarkesës me njëra-tjetrën, pasi ngarkesa mund të pezullohet në një kabllo, dhe kablloja hidhet mbi bllok ose ngarkesa mund të varet në bllok, dhe blloku varet në kabllo. Doli që forca e tensionit të kabllit është konstante dhe vepron përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit, kështu që transferimi i peshës së ngarkesës nga kablloja në bllok do të jetë në çdo pikë kontakti midis kabllit dhe bllokut. , si dhe transferimi i peshës së ngarkesës së pezulluar në bllok në kabllo. Për të sqaruar ndërveprimin e bllokut me kabllon, ne do të kryejmë eksperimente për marrjen e një fitimi në forcë nga një bllok i lëvizshëm, kur ngrihet një ngarkesë, duke përdorur pajisjet e një klase të fizikës së shkollës: dinamometra, blloqe laboratori dhe një grup ngarkesash në 1N (102 g). Le të fillojmë eksperimentet me një bllok celular, sepse ne kemi tre versione të ndryshme për të fituar fuqi nga ky bllok. Versioni i parë është “Fig.180. Një bllok i lëvizshëm si levë me shpatulla të pabarabarta "- Teksti shkollor i A. V. Peryshkin, i dyti" Fig. 24.5 ... dy forca identike të tensionit të kabllove F "- sipas tekstit shkollor të L. E. Gendenstein dhe në fund i treti" Fig. 145. Polyspast " . Ngritja e një ngarkese me një kapëse të lëvizshme të një ngritësi zinxhir në disa pjesë të një litari - sipas librit shkollor nga Landsberg G.S.
Përvoja numër 1. "Fig. 183"
Për të kryer eksperimentin nr. 1, duke marrë një rritje të forcës në bllokun e lëvizshëm "levë me shpatulla të pabarabarta OAB fig. 180" sipas tekstit shkollor të A. V. Peryshkin, në bllokun e lëvizshëm "fig. 183" pozicioni 1, vizatoni një levë me shpatullat e pabarabarta OAB, si në "Fig. 180", dhe filloni të ngrini ngarkesën nga pozicioni 1 në pozicionin 2. Në të njëjtin moment, blloku fillon të rrotullohet, në drejtim të kundërt të akrepave të orës, rreth boshtit të tij në pikën A, dhe pika B - në fund. e levës, përtej së cilës bëhet ngritja, shkon përtej gjysmërrethit përgjatë të cilit kabllo kalon rreth bllokut të lëvizshëm nga poshtë. Pika O - pika mbështetëse e levës, e cila duhet të fiksohet, zbret, shihni "Fig. 183" - pozicioni 2, d.m.th. leva me krahë të pabarabartë OAB ndryshon si levë me krahë të barabartë (pikat O dhe B kalojnë të njëjtat shtigje ).
Bazuar në të dhënat e marra në eksperimentin nr. 1 mbi ndryshimet në pozicionin e levës OAB në bllokun e lëvizshëm gjatë ngritjes së ngarkesës nga pozicioni 1 në pozicionin 2, mund të konkludojmë se paraqitja e bllokut të lëvizshëm si një levë me krahë të pabarabartë në "Fig. 180", gjatë ngritjes së ngarkesës, me rrotullimin e bllokut rreth boshtit të tij, korrespondon një levë me krahë të barabartë, e cila nuk jep një fitim në forcë gjatë ngritjes së ngarkesës.
Le të fillojmë eksperimentin nr. 2 duke bashkangjitur dinamometra në skajet e kabllit, në të cilin do të varim një bllok të lëvizshëm me një ngarkesë që peshon 102 g, që korrespondon me një forcë graviteti prej 1 N. Do të rregullojmë një nga skajet e kabllo në një pezullim, dhe për skajin e dytë të kabllit do të heqim ngarkesën në bllokun e lëvizshëm. Para ngritjes, leximet e të dy dinamometrave me nga 0,5 N secili, në fillim të ngritjes, leximet e dinamometrit, për të cilin bëhet ngritja, ndryshuan në 0,6 N dhe mbetën të tilla gjatë ngritjes, në fund të Duke ngritur, leximet u kthyen në 0,5 N. Leximet e dinamometrit, të fiksuar për një pezullim fiks nuk ndryshuan gjatë ngjitjes dhe mbetën të barabarta me 0,5 N. Le të analizojmë rezultatet e eksperimentit:
- Përpara ngritjes, kur një ngarkesë prej 1 N (102 g) varet në një bllok të lëvizshëm, pesha e ngarkesës shpërndahet në të gjithë rrotën dhe transferohet në kabllo, e cila rrotullohet rreth bllokut nga poshtë, me të gjithë gjysmërrethin e rrota.
- Para ngritjes, leximet e të dy dinamometrave janë 0,5 N secila, gjë që tregon shpërndarjen e peshës së ngarkesës prej 1 N (102 g) në dy pjesë të kabllit (para dhe pas bllokut) ose se tensioni i kabllit forca është 0,5 N, dhe është e njëjtë përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit (që është në fillim, e njëjta është në fund të kabllit) - të dyja këto pohime janë të vërteta.
Le të krahasojmë analizën e eksperimentit nr. 2 me versionet e teksteve shkollore për marrjen e një fitimi në forcë me 2 herë me një bllok lëvizës. Le të fillojmë me thënien në librin shkollor të Gendenstein L. E. "... që në bllok janë aplikuar tre forca: pesha e ngarkesës P, e drejtuar poshtë dhe dy forca identike të tensionit të kabllit të drejtuara lart (Fig. 24.5)". Do të ishte më e saktë të thuhet se pesha e ngarkesës në “Fig. 14.5" u shpërnda në dy pjesë të kabllit, para dhe pas bllokut, pasi forca e tensionit të kabllit është një. Mbetet për të analizuar nënshkrimin nën "Fig. 181" nga libri shkollor i A. V. Peryshkin "Një kombinim i blloqeve të lëvizshme dhe fikse - një ngritës zinxhir". Një përshkrim i pajisjes dhe marrja e një fitimi në forcë, kur ngrihet një ngarkesë, me një ngritës zinxhiri është dhënë në Tekstin Fillor të Fizikës, ed. Lansberg G. S. ku thuhet: “Çdo pjesë e litarit ndërmjet blloqeve do të veprojë në një ngarkesë lëvizëse me një forcë T, dhe të gjitha pjesët e litarit do të veprojnë me një forcë nT, ku n është numri i seksioneve individuale të litarit. duke lidhur të dyja pjesët e bllokut.” Rezulton se nëse në "Fig. 181" aplikojmë fitimin në forcë nga "litari që lidh të dy pjesët" e ngritjes së zinxhirit nga Teksti Fillor i Fizikës nga G. Landsberg, atëherë përshkrimi i fitimit në forcë nga blloku i lëvizshëm në "Fig. 179 dhe, në përputhje me rrethanat, Fig. 180" do të ishte një gabim.
Pas analizimit të katër teksteve të fizikës, mund të konkludojmë se përshkrimi ekzistues i marrjes së një fitimi në forcë nga një mekanizëm i thjeshtë blloku nuk korrespondon me gjendjen reale të punëve dhe për këtë arsye kërkon një përshkrim të ri të funksionimit të një mekanizmi të thjeshtë blloku.
Mekanizëm i thjeshtë ngritës përbëhet nga një bllok dhe një kabllo (litar ose zinxhir).
Blloqet e këtij mekanizmi ngritës ndahen në:
nga dizajni në të thjeshta dhe komplekse;
sipas metodës së ngritjes së ngarkesës në celular dhe të palëvizshëm.
Le të fillojmë njohjen tonë me ndërtimin e blloqeve me bllok i thjeshtë, e cila është një rrotë që rrotullohet rreth boshtit të saj, me një brazdë rreth perimetrit për një kabllo (litar, zinxhir) Fig. 1 dhe mund të konsiderohet si një levë me krahë të barabartë, në të cilën krahët e forcave janë të barabarta me rrezen e timonit: OA \u003d OB \u003d r. Një bllok i tillë nuk jep një fitim në forcë, por ju lejon të ndryshoni drejtimin e lëvizjes së kabllit (litar, zinxhir).
bllok i dyfishtë përbëhet nga dy blloqe me rreze të ndryshme, të lidhur fort së bashku dhe të montuar në një aks të përbashkët Fig.2. Rrezet e blloqeve r1 dhe r2 janë të ndryshme dhe kur ngrenë ngarkesën ato veprojnë si një levë me krahë të pabarabartë, dhe fitimi në forcë do të jetë i barabartë me raportin e gjatësive të rrezeve të një blloku me një diametër më të madh me një bllok me diametër më të vogël F = Р·r1/r2.
porta përbëhet nga një cilindër (daulle) dhe një dorezë e bashkangjitur në të, e cila vepron si një bllok me diametër të madh. Fitimi në forcë i dhënë nga jaka përcaktohet nga raporti i rrezes së rrethit R të përshkruar nga doreza me rrezen i cilindrit r, mbi të cilin është mbështjellë litari F = Р r / R.
Le të kalojmë në metodën e ngritjes së ngarkesës në blloqe. Nga përshkrimi i projektimit, të gjitha blloqet kanë një bosht rreth të cilit rrotullohen. Nëse aksi i bllokut është i fiksuar dhe nuk ngrihet ose bie gjatë ngritjes së ngarkesave, atëherë një bllok i tillë quhet bllok fiks, bllok i thjeshtë, bllok i dyfishtë, portë.
Në bllok rrotullues boshti ngrihet dhe bie së bashku me ngarkesën (Fig. 10) dhe synohet kryesisht të eliminojë ngërçin e kabllit në vendin e pezullimit të ngarkesës.
Le të njihemi me pajisjen dhe mënyrën e ngritjes së ngarkesës Pjesa e dytë e një mekanizmi të thjeshtë ngritës është një kabllo, litar ose zinxhir. Kablloja është prej tela çeliku, litari është bërë nga fije ose fije, dhe zinxhiri përbëhet nga lidhje të lidhura me njëra-tjetrën.
Mënyrat e pezullimit të ngarkesës dhe fitimit të forcës gjatë ngritjes së ngarkesës me kabllo:
Në fig. 4, ngarkesa është e fiksuar në njërin skaj të kabllit, dhe nëse e ngrini ngarkesën në skajin tjetër të kabllit, atëherë për të ngritur këtë ngarkesë, do të kërkohet një forcë pak më shumë se pesha e ngarkesës, pasi një blloku i fitimit në forcë nuk jep F = P.
Në figurën 5, ngarkesa ngrihet nga vetë punëtori me anë të kabllos, i cili rrotullohet rreth një blloku të thjeshtë nga lart, në njërin skaj të pjesës së parë të kabllit ka një ndenjëse në të cilën ulet punëtori, dhe nga e dyta. një pjesë të kabllit punëtori e ngre veten me një forcë 2 herë më pak se pesha e tij, sepse pesha e punëtorit u shpërnda në dy pjesë të kabllit, e para - nga sedilja në bllok, dhe e dyta - nga blloku. në duart e punëtorit F \u003d P / 2.
Në figurën 6, ngarkesa ngrihet nga dy punëtorë për dy kabllo dhe pesha e ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë midis kabllove dhe për këtë arsye secili punëtor do ta ngrejë ngarkesën me forcën e gjysmës së peshës së ngarkesës F = P / 2 .
Në figurën 7, punëtorët ngrenë një ngarkesë që varet në dy pjesë të një kablloje dhe pesha e ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë midis pjesëve të këtij kablli (si midis dy kabllove) dhe secili punëtor do ta ngrejë ngarkesën me një forcë të barabartë me gjysma e peshës së ngarkesës F = P / 2.
Në figurën 8, fundi i kabllit, për të cilin njëri nga punëtorët ngriti ngarkesën, u fiksua në një pezullim fiks, dhe pesha e ngarkesës u shpërnda në dy pjesë të kabllit, dhe kur punëtori ngre ngarkesën nga skaji i dytë i kabllit, forca me të cilën punëtori do të ngrejë ngarkesën dyfishohet më pak se pesha e ngarkesës F = P / 2 dhe ngritja e ngarkesës do të jetë 2 herë më e ngadaltë.
Në figurën 9, ngarkesa varet në 3 pjesë të një kablloje, një skaj i të cilit është i fiksuar dhe fitimi në forcë, kur ngrihet ngarkesa, do të jetë i barabartë me 3, pasi pesha e ngarkesës do të shpërndahet në tre pjesë. i kabllit F = P / 3.
Për të eliminuar përkuljen dhe për të zvogëluar forcën e fërkimit, një bllok i thjeshtë është instaluar në vendin e pezullimit të ngarkesës dhe forca e nevojshme për të ngritur ngarkesën nuk ka ndryshuar, pasi një bllok i thjeshtë nuk jep një fitim në forcë Fig. 10 dhe Fig. 11, dhe vetë blloku do të thirret bllok lëvizës, meqenëse boshti i këtij blloku ngrihet dhe bie së bashku me ngarkesën.
Teorikisht, ngarkesa mund të varet në një numër të pakufizuar pjesësh të një kabllo, por në praktikë ato janë të kufizuara në gjashtë pjesë dhe një mekanizëm i tillë ngritës quhet ngritës zinxhir, e cila përbëhet nga një kapëse fikse dhe e lëvizshme me blloqe të thjeshta, të cilat përkulen në mënyrë alternative nga një kabllo, fiksohen në një skaj në një kapëse fikse dhe ngarkesa ngrihet nga skaji i dytë i kabllit. Fitimi në forcë varet nga numri i pjesëve të litarit midis kapëseve fikse dhe të lëvizshme, si rregull është 6 pjesë të litarit dhe fitimi në forcë është 6 herë.
Artikulli merr në konsideratë ndërveprimet e jetës reale midis blloqeve dhe kabllit gjatë ngritjes së ngarkesës. Praktika aktuale në përcaktimin se "një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, dhe një bllok i lëvizshëm jep një rritje të forcës me 2 herë" interpretoi gabimisht ndërveprimin e një kablli dhe një blloku në një mekanizëm ngritës dhe nuk pasqyronte një shumëllojshmëri e tërë e modeleve të blloqeve, të cilat çuan në zhvillimin e ideve të gabuara të njëanshme rreth bllokut. Krahasuar me vëllimet ekzistuese të materialit për studimin e një mekanizmi të thjeshtë blloku, vëllimi i artikullit është rritur me 2 herë, por kjo bëri të mundur shpjegimin e qartë dhe të kuptueshëm të proceseve që ndodhin në një mekanizëm të thjeshtë ngritës jo vetëm për studentët, por edhe ndaj mësuesve.
Literatura:
- Peryshkin, A. V. Fizikë, klasa e 7-të: tekst shkollor / A. V. Peryshkin. - Botimi i 3-të, shtoj. - M .: Bustard, 2014, - 224 s,: ill. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Zbatimi i rregullit të balancës së levës në bllok, f. 181–183.
- Gendenstein, L. E. Fizikë. klasën e 7-të. Në orën 14:00 Pjesa 1. Libër mësuesi për institucionet arsimore/ L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; ed. V. A. Orlova, I. I. Roizen. - Botimi i dytë, korrigjuar. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 f.: ill. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Mekanizma të thjeshtë, f. 188–196.
- Libër shkollor elementar i fizikës, redaktuar nga Akademik G. S. Landsberg Vëllimi 1. Mekanikë. Nxehtësia. Fizika molekulare - botimi i 10-të - M.: Nauka, 1985. § 84. Makinat e thjeshta, f. 168–175.
- Gromov, S. V. Fizikë: Proc. për 7 qeliza. arsimi i përgjithshëm institucionet / S. V. Gromov, N. A. Rodina. - 3rd ed. - M.: Iluminizmi, 2001.-158 s,: ill. ISBN-5-09-010349-6. §22. Blloku, fq 55-57.
Fjalë kyçe: bllok, bllok i dyfishtë, bllok fiks, bllok i lëvizshëm, ngritës zinxhir..
Shënim: Tekstet e fizikës për klasën 7, kur studiojnë një mekanizëm të thjeshtë, një bllok interpreton fitimin në forcë kur ngre një ngarkesë duke përdorur këtë mekanizëm në mënyra të ndryshme, për shembull: në librin shkollor të A. V. Peryshkin, fitimi në forcë arrihet duke përdorur një rrotë blloku, e cila veprohet mbi nga forcat e levës, dhe në tekstin shkollor të L. E. Gendenshtein, i njëjti fitim fitohet me ndihmën e një kablloje, mbi të cilën vepron forca e tensionit të kabllit. Tekste të ndryshme shkollore, objekte të ndryshme dhe forca të ndryshme - për të marrë një fitim në forcë kur ngrini një ngarkesë. Prandaj, qëllimi i këtij artikulli është kërkimi i objekteve dhe forcave me ndihmën e të cilave arrihet një fitim në forcë kur ngrihet një ngarkesë me një mekanizëm të thjeshtë bllokimi.
Blloku i lëvizshëm ndryshon nga ai fiks në atë që boshti i tij nuk është i fiksuar dhe mund të ngrihet dhe të bjerë së bashku me ngarkesën.
Figura 1. Blloku i lëvizshëm
Ashtu si blloku fiks, blloku i lëvizshëm përbëhet nga e njëjta rrotë me një kanal kabllor. Sidoqoftë, një fund i kabllit është i fiksuar këtu, dhe rrota është e lëvizshme. Rrota lëviz me ngarkesën.
Siç vuri në dukje Arkimedi, blloku i lëvizshëm është në thelb një levë dhe funksionon në të njëjtin parim, duke dhënë një fitim në forcë për shkak të ndryshimit në levë.
Figura 2. Forcat dhe shpatullat e forcave në bllokun lëvizës
Blloku i lëvizshëm lëviz së bashku me ngarkesën, sikur të shtrihet në një litar. Në këtë rast, pikëmbështetja në çdo moment të kohës do të jetë në pikën e kontaktit të bllokut me litarin në njërën anë, ngarkesa do të aplikohet në qendër të bllokut, ku është ngjitur në bosht dhe forca tërheqëse do të zbatohet në pikën e kontaktit me litarin në anën tjetër të bllokut. Kjo do të thotë, shpatulla e peshës së trupit do të jetë rrezja e bllokut, dhe supi i forcës së shtytjes sonë do të jetë diametri. Rregulli i momentit në këtë rast do të duket si ky:
$$mgr = F \cdot 2r \Djathtas F = mg/2$$
Kështu, blloku i lëvizshëm jep një fitim në forcë dy herë.
Zakonisht, në praktikë, përdoret një kombinim i një blloku fiks me një të lëvizshëm (Fig. 3). Blloku fiks përdoret vetëm për lehtësi. Ai ndryshon drejtimin e forcës, lejon, për shembull, të heqë një ngarkesë ndërsa qëndron në tokë, dhe blloku i lëvizshëm siguron një fitim në forcë.
Figura 3. Kombinimi i blloqeve fikse dhe të lëvizshme
Ne kemi shqyrtuar blloqe perfekte, domethënë ato në të cilat nuk u mor parasysh efekti i forcave të fërkimit. Për blloqet reale, është e nevojshme të futen faktorët e korrigjimit. Përdoren formulat e mëposhtme:
Blloku fiks
$F = f 1/2 mg $
Në këto formula: $F$ është forca e jashtme e aplikuar (zakonisht forca e duarve të njeriut), $m$ është masa e ngarkesës, $g$ është koeficienti i gravitetit, $f$ është koeficienti i rezistencës në blloku (për zinxhirë afërsisht 1.05, dhe për litarë 1.1).
Me ndihmën e një sistemi blloqesh të lëvizshme dhe të palëvizshme, ngarkuesi e ngre kutinë me vegla në një lartësi prej $S_1$ = 7 m, duke ushtruar një forcë prej $F$ = 160 N. Sa është masa e kutisë, dhe sa metra litar do të duhet të zgjidhet ndërsa ngarkesa rritet? Çfarë pune do të bëjë ngarkuesi si rezultat? Krahasoni atë me punën e bërë në ngarkesë për ta zhvendosur atë. Injoroni fërkimin dhe masën e bllokut në lëvizje.
$m, S_2 , A_1 , A_2$ - ?
Blloku i lëvizshëm jep një fitim të dyfishtë në forcë dhe një humbje të dyfishtë në lëvizje. Një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, por ndryshon drejtimin e tij. Kështu, forca e aplikuar do të jetë gjysma e peshës së ngarkesës: $F = 1/2P = 1/2mg$, nga e cila gjejmë masën e kutisë: $m=\frac(2F)(g)=\frac (2\cdot 160)(9 ,8)=32,65\kg$
Lëvizja e ngarkesës do të jetë sa gjysma e gjatësisë së litarit të zgjedhur:
Puna e kryer nga ngarkuesi është e barabartë me produktin e përpjekjes së aplikuar dhe lëvizjes së ngarkesës: $A_2=F\cdot S_2=160\cdot 14=2240\J\$.
Puna e kryer në ngarkesë:
Përgjigje: Masa e kutisë është 32,65 kg. Gjatësia e litarit të përzgjedhur është 14 m Puna e kryer është 2240 J dhe nuk varet nga mënyra e ngritjes së ngarkesës, por vetëm nga pesha e ngarkesës dhe lartësia e ashensorit.
Detyra 2
Çfarë ngarkese mund të ngrihet me një bllok të lëvizshëm me peshë 20 N nëse litari tërhiqet me një forcë prej 154 N?
Le të shkruajmë rregullin e momenteve për bllokun lëvizës: $F = f 1/2 (P+ R_B)$, ku $f$ është faktori korrigjues për litarin.
Pastaj $P=2\frac(F)(f)-P_B=2\cdot \frac(154)(1,1)-20=260\ H$
Përgjigje: Pesha e ngarkesës është 260 N.
Blloku i lëvizshëm ndryshon nga ai fiks në atë që boshti i tij nuk është i fiksuar dhe mund të ngrihet dhe të bjerë së bashku me ngarkesën.
Figura 1. Blloku i lëvizshëm
Ashtu si blloku fiks, blloku i lëvizshëm përbëhet nga e njëjta rrotë me një kanal kabllor. Sidoqoftë, një fund i kabllit është i fiksuar këtu, dhe rrota është e lëvizshme. Rrota lëviz me ngarkesën.
Siç vuri në dukje Arkimedi, blloku i lëvizshëm është në thelb një levë dhe funksionon në të njëjtin parim, duke dhënë një fitim në forcë për shkak të ndryshimit në levë.
Figura 2. Forcat dhe shpatullat e forcave në bllokun lëvizës
Blloku i lëvizshëm lëviz së bashku me ngarkesën, sikur të shtrihet në një litar. Në këtë rast, pikëmbështetja në çdo moment të kohës do të jetë në pikën e kontaktit të bllokut me litarin në njërën anë, ngarkesa do të aplikohet në qendër të bllokut, ku është ngjitur në bosht dhe forca tërheqëse do të zbatohet në pikën e kontaktit me litarin në anën tjetër të bllokut. Kjo do të thotë, shpatulla e peshës së trupit do të jetë rrezja e bllokut, dhe supi i forcës së shtytjes sonë do të jetë diametri. Rregulli i momentit në këtë rast do të duket si ky:
$$mgr = F \cdot 2r \Djathtas F = mg/2$$
Kështu, blloku i lëvizshëm jep një fitim në forcë dy herë.
Zakonisht, në praktikë, përdoret një kombinim i një blloku fiks me një të lëvizshëm (Fig. 3). Blloku fiks përdoret vetëm për lehtësi. Ai ndryshon drejtimin e forcës, lejon, për shembull, të heqë një ngarkesë ndërsa qëndron në tokë, dhe blloku i lëvizshëm siguron një fitim në forcë.
Figura 3. Kombinimi i blloqeve fikse dhe të lëvizshme
Ne konsideruam blloqe ideale, domethënë ato në të cilat veprimi i forcave të fërkimit nuk u mor parasysh. Për blloqet reale, është e nevojshme të futen faktorët e korrigjimit. Përdoren formulat e mëposhtme:
Blloku fiks
$F = f 1/2 mg $
Në këto formula: $F$ është forca e jashtme e aplikuar (zakonisht forca e duarve të njeriut), $m$ është masa e ngarkesës, $g$ është koeficienti i gravitetit, $f$ është koeficienti i rezistencës në blloku (për zinxhirë afërsisht 1.05, dhe për litarë 1.1).
Me ndihmën e një sistemi blloqesh të lëvizshme dhe të palëvizshme, ngarkuesi e ngre kutinë me vegla në një lartësi prej $S_1$ = 7 m, duke ushtruar një forcë prej $F$ = 160 N. Sa është masa e kutisë, dhe sa metra litar do të duhet të zgjidhet ndërsa ngarkesa rritet? Çfarë pune do të bëjë ngarkuesi si rezultat? Krahasoni atë me punën e bërë në ngarkesë për ta zhvendosur atë. Injoroni fërkimin dhe masën e bllokut në lëvizje.
$m, S_2 , A_1 , A_2$ - ?
Blloku i lëvizshëm jep një fitim të dyfishtë në forcë dhe një humbje të dyfishtë në lëvizje. Një bllok fiks nuk jep një fitim në forcë, por ndryshon drejtimin e tij. Kështu, forca e aplikuar do të jetë gjysma e peshës së ngarkesës: $F = 1/2P = 1/2mg$, nga e cila gjejmë masën e kutisë: $m=\frac(2F)(g)=\frac (2\cdot 160)(9 ,8)=32,65\kg$
Lëvizja e ngarkesës do të jetë sa gjysma e gjatësisë së litarit të zgjedhur:
Puna e kryer nga ngarkuesi është e barabartë me produktin e përpjekjes së aplikuar dhe lëvizjes së ngarkesës: $A_2=F\cdot S_2=160\cdot 14=2240\J\$.
Puna e kryer në ngarkesë:
Përgjigje: Masa e kutisë është 32,65 kg. Gjatësia e litarit të përzgjedhur është 14 m Puna e kryer është 2240 J dhe nuk varet nga mënyra e ngritjes së ngarkesës, por vetëm nga pesha e ngarkesës dhe lartësia e ashensorit.
Detyra 2
Çfarë ngarkese mund të ngrihet me një bllok të lëvizshëm me peshë 20 N nëse litari tërhiqet me një forcë prej 154 N?
Le të shkruajmë rregullin e momenteve për bllokun lëvizës: $F = f 1/2 (P+ R_B)$, ku $f$ është faktori korrigjues për litarin.
Pastaj $P=2\frac(F)(f)-P_B=2\cdot \frac(154)(1,1)-20=260\ H$
Përgjigje: Pesha e ngarkesës është 260 N.
Termi "bllok" do të thotë disa pajisje mekanike, e cila është një rul, e cila është e fiksuar në një bosht pingul. Ky rul ose mund të lëvizë lirshëm, ose anasjelltas - është i fiksuar në mënyrë të ngurtë. Le të thjeshtojmë përkufizimin - nëse boshti i rrotullimit të rulit lëviz në hapësirë, atëherë blloku është i lëvizshëm. Roli ka një brazdë në të cilën futet litari ose kablloja. Fotografia më poshtë tregon pamjen bllokoj.
Nëse rul është i fiksuar, për shembull, në tavan, ai është një bllok fiks. Nëse rul lëviz me ngarkesën, ai është një bllok lëvizës. Në një kuptim të përgjithshëm, ndryshimi i vetëm është ky.
Qëllimi i përdorimit të një blloku të lëvizshëm është të fitoni forcë kur ngrini ose lëvizni ngarkesa dhe trupat fizikë. Një bllok fiks nuk jep një fitim, megjithatë, ai shpesh thjeshton shumë lëvizjen e trupit dhe përdoret në sisteme në lidhje me një bllok të lëvizshëm.
Përdorimi i blloqeve të lëvizshme dhe fikse
Sistemi i bllokut është i kudondodhur. Kjo dhe vinça, dhe pajisje të ndryshme për lëvizjen e mallrave në garazh, madje edhe rripat e drejtimit në një makinë moderne. Shpesh blloku përdoret edhe pa një kuptim të qartë se ky është i njëjti mekanizëm.
Me siguri në kantiere keni parë rrota të lëvizshme të fiksuara në katet e sipërme të një shtëpie në ndërtim. Mbi një rrotë të tillë hidhet një litar ose zinxhir dhe punëtori duke e fiksuar kovën në katin e parë, e ngre atë në katin e sipërm, duke lëvizur litarin. Ky është një shembull i thjeshtë i përdorimit të një blloku fiks. Nëse shtoni një rrotë më shumë në kovë, ju merrni një sistem blloqesh - të lëvizshëm dhe të palëvizshëm.
Një shembull tjetër më i rrallë i përdorimit të një blloku fiks. Kur një person nxjerr një makinë nga balta duke mbështjellë një litar rimorkimi rreth një trungu peme. Kjo bëhet për lehtësi më të madhe, pasi çikriku tërheqës do të kapet lehtësisht në skajin e vogël të kabllit të mbështjellë rreth bagazhit. Nuk ka asnjë përfitim nga vetë një bllok i tillë, dhe meqenëse pema nuk rrotullohet rreth boshtit të saj, forca e rezistencës rrit ngarkesën.
Ka shumë shembuj të përdorimit të këtyre mekanizmave të thjeshtë rreth nesh.
Pajisja më e famshme që funksionon në parimin e blloqeve është ngritësi i zinxhirit. Përdoret në mënyrë aktive në mekanizmat ngritës. Sistemi i blloqeve zvogëlon forcën dhe puna totale zvogëlohet me 4-8 herë.
Zgjidhja e problemeve me blloqe lëvizëse dhe fikse
Në problemet e fizikës, shpesh është e nevojshme të përcaktohet se çfarë fitimi total në forcë do të merret kur përdorni blloqe. Studentit i ofrohet një skemë komplekse, ku lidhen me radhë disa blloqe të llojeve të ndryshme.
Çelësi i zgjidhjes e detyrave të tilla qëndron në aftësinë për të kuptuar ndërveprimin e këtyre pajisjeve. Çdo bllok llogaritet veçmas dhe më pas shtohet në formulën e përgjithshme. Formula e llogaritjes për të gjithë detyrën përpilohet sipas diagramit që nxori nxënësi gjatë leximit të kushtit.
Për një kuptim më të mirë të problemeve të tilla, duhet mbajtur mend se blloku është një lloj levë. Forca e fituar jep një humbje në distancë (në rastin e një blloku në lëvizje).
Formula e llogaritjes është shumë e thjeshtë.
Për bllokun fiks F=fmg, ku F është forca, f është koeficienti i tërheqjes së bllokut, m është masa e ngarkesës, g është konstanta gravitacionale. Me fjalë të tjera, F është forca që duhet të zbatohet për të ngritur, për shembull, një kuti nga toka duke përdorur një bllok fiks. Siç mund ta shihni, varësia është e drejtpërdrejtë dhe nuk ka koeficient.
Për lëvizjen e bllokut kemi një fitim të dyfishtë në fuqi. Formula e llogaritjes është F=0.5fmg, ku emërtimet e shkronjave janë të ngjashme me formulën e mësipërme. Prandaj, kur përdorni një bllok të lëvizshëm, një kuti e tillë me masë m do të jetë dy herë më e lehtë për t'u ngritur me një bllok sesa përdorimi i vetëm shpinës së dikujt.
vini re se koeficienti i tërheqjes- kjo është rezistenca që shfaqet në bllok kur litari lëviz përgjatë tij. Zakonisht këto vlera janë të specifikuara në deklaratën e problemit ose janë një vlerë tabelare. Ndonjëherë në detyrat e shkollës këta koeficientë hiqen plotësisht dhe nuk merren parasysh.
Për më tepër, nuk duhet harruar këtë nëse forca zbatohet në një kënd, atëherë duhet të përdorni metodën standarde për llogaritjen e trekëndëshit të forcave. Nëse detyra thotë që një person po tërheq një ngarkesë nga një litar që është 30 gradë në vijën e horizontit, atëherë kjo sigurisht që duhet të merret parasysh dhe të tregohet në diagramin e projektimit.