Параграф 56 Физика 7 класс Пёрышкин | Конспект

Применение правила равновесия рычага к блоку

Блок является одной из разновидностей рычага и представляет собой колесо с желобом, через который пропускается верёвка или трос. Блоки бывают двух типов: неподвижные и подвижные. Неподвижный блок закреплён на оси и не изменяет своего положения при подъёме груза. Подвижный блок перемещается вместе с грузом, позволяя изменять направление приложения силы и получать выигрыш в силе. Основным элементом блока является его ось, к которой крепится верёвка, и плечевая часть, по которой движется трос. При работе с блоком важно учитывать длину плеча рычага, чтобы правильно распределить силы для подъёма или удержания груза. Это свойство блоков широко используется в различных механизмах для облегчения работы и экономии усилий.

Неподвижный блок

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, где точки приложения сил находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения (рисунок 181). Плечи сил одинаковы, и для того, чтобы удержать груз в равновесии, прикладываемая сила должна быть равна весу груза. На рисунке 182 видно, что силы действуют по противоположным направлениям: одна вверх, другая вниз, что создает равновесие на блоке. В этом случае выигрыш в силе не достигается, так как длины плеч равны, но изменяется направление силы. Это значит, что неподвижный блок служит лишь для изменения направления действия силы, не уменьшая ее величину. Применение неподвижного блока целесообразно в тех случаях, когда необходимо изменить направление усилия, например, при подъёме груза вверх.

Подвижный блок

Подвижный блок отличается тем, что его ось перемещается вместе с грузом. Это позволяет получить выигрыш в силе в два раза за счет увеличения плеча рычага (рисунок 183). Если рассматривать подвижный блок как рычаг, то одно плечо — это расстояние от точки крепления веревки до оси блока, а второе — расстояние до точки приложения силы. Плечо силы F равно диаметру блока, а плечо веса груза в два раза больше. Соотношение плеч позволяет уменьшить прикладываемую силу в два раза, так как плечо веса больше плеча силы. Таким образом, подвижный блок уменьшает необходимое усилие, что делает его очень удобным для подъема тяжёлых предметов. Этот принцип используется при создании строительных лебедок и грузоподъемных механизмов.

Комбинация подвижного и неподвижного блоков

На практике часто используется комбинация подвижного и неподвижного блоков, как показано на рисунке 185. Такое сочетание блоков позволяет значительно уменьшить прикладываемое усилие и обеспечить более удобное управление грузом. Подвижной блок уменьшает силу в два раза, а неподвижный изменяет направление движения троса, что делает систему очень эффективной. Выигрыш в силе достигается за счёт правильного распределения нагрузки и увеличения длины плеча силы. Например, использование такой системы позволяет человеку поднимать груз, в два раза превышающий его собственный вес, затрачивая минимальные усилия. Комбинация блоков также упрощает управление механизмом, делая его удобным для применения в строительных и монтажных работах.

Заключение: значение блоков в технике

Блоки и их комбинации играют важную роль в механике, облегчая выполнение сложных задач. Они позволяют изменять направление усилия, получать выигрыш в силе и рационально распределять нагрузку. Комбинации подвижных и неподвижных блоков применяются в различных областях: от строительных кранов и подъемников до спортивных тренажеров и альпинистского снаряжения. Понимание принципов работы блоков позволяет разрабатывать эффективные системы для подъема и перемещения грузов, обеспечивая безопасность и удобство. Блоки также используются в транспортных системах, судостроении и даже в быту, где их простая конструкция и надежность делают их незаменимыми элементами механики.