Народна Освіта » Фізика » Подвижный и неподвижный блоки

НАРОДНА ОСВІТА

Подвижный и неподвижный блоки

Первый блок был изобретен, когда через колесо, вращающееся вокруг своей оси, неизвестный механик древности перебросил веревку и с помощью этого устройства стал поднимать грузы. По легенде, Архимед с помощью нескольких блоков смог спустить на воду тяжелое судно, которое не могли сдвинуть с места десятки лошадей. сейчас блоки используют во многих машинах и механизмах. Чем объясняется их широкое применение?

 

 

Выясняем связь неподвижного блока и рычага

На рис. 35.1, аизображено колесо (1) с желобом (2). Колесо может вращаться вокруг своей оси (3), неподвижно закрепленнной в обойме (4). Через желоб переброшен шнур (5). Перед вами простой механизм — неподвижный блок.

Блок — это простой механизм, имеющий форму колеса с желобом по ободу, через который переброшен шнур (канат, веревка).

На первый взгляд, рычаг и неподвижный блок — абсолютно разные механизмы. На самом деле неподвижный блок — это рычаг с одинаковыми плечами. Действительно, приложим к концам шнура, переброшенного через блок, силы F1 и F2 и проведем перпендикуляры из точки опоры к линиям действия сил (рис. 35.1, б,в). Видим, что плечо каждой силы равно радиусу Вблока:

 

 

Из условия равновесия рычага

 

следует, что

 

или:

 

 

Таким образом, неподвижный блок не дает выигрыша в силе, однако позволяет изменять направление действия силы(см., например, рис. 35.1-35.3).

Рассмотрите рис. 35.1, б, в. Если свободный конец шнура тянуть вниз, куда будет двигаться груз? куда будет двигаться тележка?

 

 

 

Исследуем подвижный блок

С помощью обоймы прикрепим груз к оси блока. Сам блок подвесим на шнуре, один конец которого закреплен (рис. 35.4). Если поднимать свободный конец шнура, то за шнуром будет подниматься и блок с грузом. Полученный простой механизм — это подвижный блок.

Подвижный блок можно рассматривать как рычаг, который вращается вокруг оси, проходящей через точку опоры O(см. рис. 35.4). Из рисунка видно, что плечо силы Е2 равно радиусу блока (отрезок OA), а плечо силы Е1 — диаметру блока (отрезок ОВ), то есть двум его радиусам.

Таким образом, использование подвижного блока позволяет получить выигрыш в силе в два раза.

Понятно, что выигрыш в силе будет сопровождаться таким же проигрышем в расстоянии: если свободный конец шнура поднять на высоту h, то блок вместе с грузом поднимется

лишь на высоту


Как и рычаг, подвижный блок можно также использовать для получения выигрыша в расстоянии (либо выигрыша в скорости движения). Для этого груз прикрепляют к свободному концу шнура, а тянут за обойму, к которой прикреплена ось блока (рис. 35.6).

Неподвижные и подвижные блоки, как правило, используются одновременно — в виде системы блоков (рис. 35.7).

Как вы считаете, позволяет ли система блоков на рис. 35.7 изменить направление действия силы? получить выигрыш в силе?

 

Учимся решать задачи

Задача. На рис. 35.8 представлена система блоков. Определите силы натяжения шнуров a и Ь, если масса груза равна 20 кг. Какой выигрыш в силе дает данная система блоков? На какое расстояние hA опустится точка Л, если груз поднимется на высоту 10 см? Массой блоков и силой трения пренебречь.

Анализ физической проблемы. Система блоков состоит из двух подвижных блоков (1 и 2) и одного неподвижного блока (3). По условию массой блоков следует пренебречь, значит, натяжение шнура вызвано только весом груза. Для определения выигрыша в силе сравним вес Р груза и силу F, которая приложена к свободному концу шнура и под действием которой поднимается груз.

Следует учесть, что, выиграв в силе, мы во столько же раз проигрываем в расстоянии, на которое перемещается груз.


Подводим итоги

Блок — это простой механизм, имеющий форму колеса с желобом по ободу, через который переброшен шнур (канат, веревка). Различают подвижный и неподвижный блоки.

Неподвижный блок похож на рычаг с одинаковыми плечами, поэтому он не дает выигрыша в силе, но позволяет изменять направление действия силы.

Подвижный блок похож на рычаг с отношением плеч 1 : 2, поэтому он дает выигрыш в силе в 2 раза. Однако это сопровождается проигрышем в расстоянии в 2 раза. Подвижный блок также применяют для получения выигрыша в расстоянии (выигрыша в скорости движения).

Для большей эффективности обычно используют комбинации подвижных и неподвижных блоков.

Контрольные вопросы

1. Опишите неподвижный блок. 2. Почему неподвижный блок не дает выигрыша в силе? 3. Для чего используют неподвижный блок? 4. Опишите подвижный блок. 5. Какой выигрыш в силе дает подвижный блок? 6. Что означает выражение: «Подвижный блок дает проигрыш в расстоянии в 2 раза»? 7. Как с помощью неподвижного блока получить выигрыш в скорости движения? 8. Как с помощью блоков получить выигрыш в силе более чем в 2 раза?

Упражнение № 35

В заданиях 1-3 массой блоков и действием силы трения пренебречь.

1. Рассмотрите рис. 1 и ответьте на вопросы: а) какой блок изображен? б) на сколько поднимется груз, если свободный конец шнура вытянуть вверх на 10 см? в) с какой силой Fтянут шнур, если вес груза 60 Н?

2. Свободный конец шнура тянут с силой F = 40 Н (рис. 2). Какова масса груза? На сколько поднимется груз, если вытянуть шнур на 24 см?

3. Груз поднимают с помощью одного неподвижного и двух подвижных блоков (см. рис. 35.8). Какова масса груза и на сколько он поднимется, если под действием силы 75 Н свободный конец шнура опустить на 60 см?

4. Какую силу Fнужно приложить к свободному концу шнура (см. рис. 2), чтобы поднять груз массой 100 кг, если масса подвижного блока равна 2 кг? Считайте, что трение в осях отсутствует.

5. Груз массой тудерживается с помощью системы блоков (рис. 3). Определите силу натяжения каждого шнура. Тела системы считайте невесомыми.

6. В системе на рис. 4 масса груза 3равна 1 кг, масса каждого блока — 100 г. Система уравновешена и неподвижна. Найдите массы грузов 1 и 2. Массой шнура и трением в блоках пренебречь.

 

7. В технике достаточно часто используют полиспасты— устройства, состоящие из системы подвижных и неподвижных блоков. На рис. 5 представлено схематическое изображение одного из полиспастов — лебедки. Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и узнайте о полиспастах больше. Подготовьте сообщение.

8. Кроме блоков разновидностью рычага является коловорот(см., например, рис. 6). Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и узнайте, что представляет собой коловорот, где его применяют, почему с помощью коловорота можно получить значительный выигрыш в силе. Подготовьте сообщение.

Видеоопыт.Посмотрите видеоролик и объясните наблюдаемое явление.

 

 

 

Это материал учебника Физика 7 класс Барьяхтар, Довгий

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 24-01-2017, 08:04, посмотрело: 3567