БЛОКИ
Розділ 4 МЕХАНІЧНА РОБОТА ТА ЕНЕРІЯ
& 57. БЛОКИ
Різновидом важеля є блок. Блок – це колесо з жолобом, яке може обертатися навколо осі, закріпленої в обоймі або на нерухомій опорі. Через жолоб пропускають трос, мотузку чи ланцюг. Блоки бувають двох типів: нерухомі й рухомі.
Нерухомий блок. Якщо необхідно підняти невеликий вантаж на деяку висоту, використовують нерухомий блок. У цьому випадку вісь блока закріплюють так, щоб він не міг переміщуватися. Піднімати вантаж важче і менш зручно, якщо тягнути за мотузку вгору.
Нерухомий
Будемо вважати, що блок обертається в підшипнику без тертя, а мотузка натягнута і не проковзує. На блок діють дві сили з боку мотузки: F1 і F2. Точками прикладання цих сил можна вважати точки А і В, розташовані на протилежних кінцях діаметра блока (мал. 4.41). Блок, як і важіль, має закріплену вісь обертання. Рівновага блока теж визначається рівністю моментів сил, які обертають його за та проти годинникової стрілки. Плечима обох сил, що діють на блок, є радіуси кола r. Момент сили, з якою діє мотузка, обумовлений дією на неї вантажу М1 = F1r. Момент сили F2, який урівноважує дію
Мал. 4.40
Нерухомий блок можна вважати важелем, плечі якого однакові. Якщо, не змінюючи напрямок мотузки, піднімати вантаж, то сила завжди буде направлена по дотичній до блока і, як ви знаєте з геометрії, перпендикулярна до радіуса блока.
Тому плечі сил, прикладених до блока, завжди будуть однакові, а сили і моменти сил завжди рівні за модулем. Нерухомий блок виграшу в силі не дає. Він лише дає змогу змінити напрямок її дії.
Рухомий блок. Блок може бути рухомим.
Для цього один кінець мотузки (троса) закріплюють на нерухомій опорі. Другий її кінець пропускають крізь обойму, в якій закріплено вісь блока і гак, до якого кріплять вантаж (мал. 4.42). До вільного кінця мотузки прикладають силу, необхідну для підняття вантажу. У цьому випадку блок ніби котиться по мотузці, обертаючись навколо точки О, яка і є його точкою опори. Вісь блока рухається разом із вантажем. Плече сили F1, з якою діє вантаж на блок, у цьому випадку дорівнює радіусу блока. Плечем сили F2, яку потрібно прикласти, щоб підняти вантаж, є діаметр блока. Відповідно, момент сили F1 – це М1 = F1r, а момент сили F2 – М2 = F2d =2F2r. Щоб рухомий блок перебував у рівновазі разом із вантажем, має виконуватися рівність: М1 = М2, або F1r = = 2F2r. Це означає, що сила, яку потрібно прикласти, щоб утримувати або рівномірно піднімати вантаж, може бути в два рази меншою: F2 = 
= 
.
Мал. 4.41
Мал. 4.42
Рухомий блок дає змогу здобути виграш у силі в два рази.
Мал. 4.43
Мал. 4.44
Мал. 4.45
На практиці часто застосовують комбінації рухомих і нерухомих блоків. Так, застосовуючи рухомий і нерухомий блоки, можна не лише здобути виграш у силі в два рази, а й змінити напрямок дії (мал. 4.43).
Комбінації кількох рухомих і нерухомих блоків називають поліспастами. За їх допомогою можна досягти значно більших виграшів у силі. Комбінація двох пар рухомих і нерухомих блоків (мал. 4.44), дає виграш у силі в чотири рази.
Блоки, як і важелі, були винайдені ще в стародавні часи, без них не обходиться і сучасна техніка (мал. 4.45).
ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ
1. Який механізм називають блоком?
2. Які є типи блоків?
3. Чому блоки можна вважати різновидами важеля? Який виграш у силі здобувають завдяки нерухомим і рухомим блокам?
4. На мал. 4.46 зображено один з різновидів важеля – коловорот. Поясніть, як працює цей простий механізм. Від чого залежить виграш у силі, який можна отримати за його допомогою?
5. Скориставшись підручними матеріалами, виготовте поліспаст і дослідіть, який виграш у силі можна отримати за його допомогою за різної кількості рухомих і нерухомих блоків. Варіант моделі поліспаста зображено намал. 4.47.
Мал. 4.46
Мал. 4.47
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...