Блоки – простые механические устройства, позволяющие изменять силу: либо по направлению, либо по направлению и по модулю. Любой блок представляет собой колесо с жёлобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Жёлоб предназначен для каната, цепи, ремня и т.п.
Если ось блока прикрепляется к потолку, стене или балке (то есть при подъёме груза не поднимается и не опускается вместе с ним), такой блок называется неподвижным. Он влияет лишь на направление действия силы. Например, на рисунке вы видите неподвижный блок, прикреплённый к концу балки. Сила, с которой люди на стене тянут за канат, направлена вправо-вниз, а сила, с которой канат тянет за нос корабля или за бревно, направлена вверх. Происходит изменение направления действия силы, а по модулю она не меняется.
Если к оси блока прикрепляется груз, и блок вместе с ним может двигаться, такой блок называется подвижным. Он изменяет как направление действия силы, так и её модуль. Например, на среднем рисунке наверху балки закреплён неподвижный блок, а в верёвочной петле расположен подвижный блок, к оси которого подвешен груз – бревно.
Объясним, почему неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. Взгляните на левый рисунок-чертёж. ...
...
Объясним, почему подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. Взгляните на правый рисунок-чертёж. ...
...
Мы только что рассмотрели идеальные блоки, то есть такие, в которых не учитывалось действие сил трения. Для реальных же блоков необходимо вводить поправочные коэффициенты. Используют такие формулы:
Неподвижный блок Подвижный блок F = f · mg F = f · 1/2 mg В этих формулах: F – прилагаемое внешнее усилие (обычно это сила рук человека), m – масса груза, g – коэффициент силы тяжести, f – коэффициент сопротивления в блоке (для цепей примерно 1,05, а для верёвок 1,1).
В технике и мореходстве используются полиспасты – комбинации нескольких подвижных и неподвижных блоков. Напрмер, слева на рисунке вы видите полиспаст из 2х пар подвижных и неподвижных блоков; он даёт выигрыш в силе до 4х раз, когда на блоки натягивают верёвку или цепь. Справа – полиспаст из 3х пар блоков. Он даёт выигрыш в силе до 6ти раз. Например, груз массой в полтонны (500 кг) на таком полиспасте покажется имеющим массу около 100 кг, что уже вполне может поднять физически крепкий человек. Как и для одиночных блоков, для полиспаста вводят поправочные коэффициенты: 1,05 для цепей и 1,1 для верёвок.
Рассмотрим теперь вопрос соотношения выигрыша в силе и проигрыша в расстоянии. Сначала – для идеальных блоков. ...
