Личный кабинет Выйти Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание История России ОГЭ
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга

Применение закона равновесия рычага к блоку

Содержание

    Мы называем рычагом любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Одной из разновидностей рычага является такой простой механизм как блок.

    Блок представляет собой колесо (диск) с желобом, укрепленное в обойме.

    По желобу блока пропускают трос, цепь или веревку. Если блок — это разновидность рычага, то применим ли к нему закон равновесия: $\frac{F_1}{F_2} = \frac{l_2}{l_1}$?

    Для того чтобы ответить на этот вопрос, на данном уроке мы более подробно изучим устройство блока. Блоки бывают двух видов: подвижный и неподвижный. Рассмотрим принцип работы каждого из них.

    Неподвижный блок

    Какой блок называют неподвижным?

    Неподвижный блок — это блок, ось которого закреплена и при подъеме груза не поднимается и не опускается.

    Блок такого вида изображен на рисунке 1.

    Рисунок 1. Неподвижный блок

    Неподвижный блок — это равноплечий рычаг. Плечи рычага в данном случае — отрезки OA и OB. Они равны радиусу колеса блока: $OA = OB = l_1 = r$.

    Как вы знаете, такой рычаг (блок) не даст нам выигрыш в силе: $F_1 = F_2$.

    Для какой цели применяют неподвижный блок?
    Его используют для того, чтобы поменять направление действия силы.

    Неподвижный блок не дает выигрыша в силе:
    $F_1 = F_2$.

    Если поднимать груз без использования блока, мы будем использовать только силу наших мышц. Если мы используем блок, то тогда мы можем тянуть за веревку вниз, используя и силу наших мышц, и вес своего тела. Таким образом поднять груз намного легче.

    Подвижный блок

    Какой блок называют подвижным?

    Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом.

    Такой блок изображен на рисунке 2.

    Рисунок 2. Подвижный блок

    В данном случае точка опоры O  будет находиться не в центре колеса, а на его окружности. Мы действуем на блок с силой $F_1$, а груз — с силой $F_2$. Плечо силы $F_1$ — отрезок OB ($l_1$), плечо силы $F_2$ — отрезок OA ($l_2$). Из рисунка мы видим, что плечо OB будет в 2 раза больше плеча OA: $OB = 2r = 2OA$ или $l_1 = 2l_2$.

    Применим правило равновесия рычага:
    $\frac{F_1}{F_2} = \frac{l_2}{l_1} = \frac{l_2}{2l_2} = \frac{1}{2}$.

    Выразим силу $F_1$:
    $F_1 = \frac{F_2}{2}$.

    При использовании блока для подъема груза сила $F_2$, с которой груз действует на блок, будет равна его весу $P$. Силу $F_1$ теперь можем обозначить просто $F$ без индекса.

    Какой выигрыш в силе дает подвижный блок?

    Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза:
    $F = \frac{P}{2}$.

    Применение комбинаций блоков

    На практике часто применяют комбинацию (систему) неподвижного и подвижного блоков (рисунок 3). Такая комбинация называется полиспастом блоков.

    Рисунок 3. Комбинации подвижного и неподвижного блоков

    При таком варианте использования блоков мы также получаем выигрыш в силе в 2 раза. Обеспечивает его подвижный блок. С помощью неподвижного блока изменяем направление силы. Он позволяет занять нам более удобное положение — так мы можем поднимать груз, стоя на земле. 

    На практике полиспаст является частью механизма подъема у подъемных кранов (рисунок 4).

    Рисунок 4. Крюковой подвес с полиспастом

    Альпинисты используют систему блоков для натяжения перил и переправ, а также для подъема пострадавших из ущелий, трещин и др. (рисунок 5).

    Рисунок 5. Система блоков в альпинизме
    5
    5
    5Количество опыта, полученного за урок

    Оценить урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Комментарии

    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение