Підняття вантаж на значну висоту за допомогою важеля складно. Чим більша висота, на яку треба підняти вантаж, тим довшим має бути важіль. Такого недоліку позбавлений блок. Блок - пристрій, який складається з мотузки, перекинутої через колесо, яке може обертатись на осі.
Обід колеса, як правило, має жолоб, в якому прокладається мотузка, трос або ланцюг. Вісь блока може бути нерухомою або переміщуватися разом із колесом (рухомий та нерухомий блоки). У нерухомого блоку вісь обертання не змінює свого положення в просторі. Вона за допомогою спеціальної обойми закріплюється в балці, стелі або іншій опорі. Якщо до кінця мотузки, перекинутої через блок, прикласти силу, то другий кінець мотузки почне переміщуватися вгору. Якщо до цього кінця прикріпити вантаж певної маси, то він також буде підніматися вгору. Якщо на вільний кінець мотузки діє сила напрямлена вниз, то на вантаж діє сила, напрямлена вгору. Вимірювання цих сил показує, що вони однакові, тому нерухомий блок не дає виграш у силі, проте дозволяє змінювати напрямок дії сили. Насправді нерухомий блок - важіль з однаковими плечима (плече кожної сили дорівнює радіусу блока).
Рухомим називається блок, вісь якого переміщується в просторі. При застосуванні такого блока зазвичай один кінець мотузки закріплюється на опорі, а вантаж на обоймі, в якій закріплюється блок. Ідеальний рухомий блок дає виграш у силі в два рази. Такі особливості рухомого блоку можна пояснити на основі властивостей важеля. Диск блока можна вважати важелем завдовжки \(2R\) (де \(R\) - радіус колеса). Вісь обертання такого важеля проходить через точку А на ободі колеса, а точками прикладання сил є точки О і В. Оскільки \(AB=2OA\), то \(F_{1}=\frac{1}{2}F_{2}\).
Рухомі та нерухомі блоки використовують одночасно (як правило).
Перелік простих механізмів не обмежується важелями та блоками. До простих механізмів належить пристрій, який називають похилою площиною. Це будь-яка плоска поверхня, нахилена під кутом до горизонту.
Чим менша висота похилої площини порівняно з її довжиною, тим більшим буде виграш у силі. Якщо довжину похилої площини позначити через \(l\) а висоту через \(h\), то їх відношення буде \(\frac{l}{h}\). Відповідно відношення ваги до прикладеної сили буде \(\frac{P}{F}\). Для ідеальної похилої площини ці відношення рівні:
\(\frac{l}{h}=\frac{P}{F}\).
З формули видно, що для збільшення виграшу в силі потрібно робити довшою похилу площину при тій самі висоті піднімання.
Немає коментарів:
Дописати коментар