0 0 0
Личный кабинет Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание
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 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

    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 блок не даст выигрыш в силе: $F_1 = F_2$. 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, использую и силу наших мышц, и вес своего тела. Таким образом поднять груз намного легче.

    Подвижный блок

    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.

    Так мы получим следующее.

    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