Περιεχόμενο
- Λειτουργία
- Ανυψώνοντας με μια τροχαλία
- Ανύψωση με μπλοκ και αντιμετώπιση
- Μηχανικό όφελος
- Δύναμη και Εργασία
- Τριβή
Μια τροχαλία και μια τροχαλία αντιμετώπισης είναι μια μηχανή που μειώνει σημαντικά τη δύναμη που απαιτείται για να μετακινήσετε ή να σηκώσετε ένα αντικείμενο, όπως ένα βαρό κλουβί. Μια τυποποιημένη τροχαλία αποτελείται από έναν μόνο τροχό σε έναν άξονα με ένα σχοινί που τρέχει πάνω του. Από μόνη της, μια τροχαλία μπορεί μόνο να αλλάξει την κατεύθυνση μιας δύναμης που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο. Ένα σύστημα τροχαλιών που λειτουργούν μαζί μπορεί να σχηματίσει ένα μπλοκ και να αντιμετωπίσει, το οποίο πολλαπλασιάζει τη δύναμη εκτός από την αλλαγή της κατεύθυνσης των δυνάμεων, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη δύναμη για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου. Ο βαθμός στον οποίο το μπλοκ και η αντιμετώπιση πολλαπλασιάζουν τη δύναμη είναι το μηχανικό του πλεονέκτημα.
Λειτουργία
Τα μπλοκ και τα αντικείμενα χρησιμοποιούνται συχνά σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν βαριά μηχανήματα και αντί να αντικατασταθεί η ανθρώπινη δύναμη. Στην αρχαιότητα, τα μπλοκ και τα αντικείμενα χρησιμοποιήθηκαν σε κατασκευαστικά έργα για να μεταφέρουν βαριά φορτία. Στη σύγχρονη εποχή, χρησιμοποιούνται συχνά σε σκάφη, όπου θα ήταν ανέφικτο να υπάρχει γερανό ή άλλα μηχανήματα βαρέως ανυψώσεως.
Ανυψώνοντας με μια τροχαλία
Αν προσπαθούσαμε να ανυψώσουμε ένα κιβώτιο 200 λιβρών από το πάτωμα στα δοκάρια ενός κτιρίου, θα μπορούσαμε να το κάνουμε χρησιμοποιώντας μια απλή τροχαλία. Θα τοποθετούσαμε μία τροχαλία στα δοκάρια και θα περάσαμε ένα σχοινί μέσα από αυτό, συνδέοντας το ένα άκρο του σχοινιού στο κιβώτιο. Τραβώντας το άλλο άκρο του σχοινιού (το τμήμα απομάκρυνσης), θα μπορούσαμε να σηκώσουμε το κιβώτιο στα δοκάρια. Σε αυτό το σύστημα, κάθε φορά τραβάμε το σχοινί ένα πόδι με 200 λίβρες. της δύναμης, σηκώνουμε το κλουβί με ένα πόδι. Ανυψώνοντας με οτιδήποτε λιγότερο από 200 λίβρες. της δύναμης δεν θα μετακινήσετε το κιβώτιο των 200 κιλών.
Ανύψωση με μπλοκ και αντιμετώπιση
Εάν, αντί να συνδέσουμε το σχοινί απευθείας στο κιβώτιο, το περάσαμε μέσω μιας νέας τροχαλίας που συνδέθηκε με το κιβώτιο και έπειτα προσδέσαμε το άκρο του σχοινιού στα δοκάρια, θα είχαμε ένα μπλοκ και θα το βάζαμε στο χέρι. Τώρα, κάθε φορά που τραβούσαμε το ελεύθερο άκρο του σχοινιού, το σχοινί θα έπρεπε να ταξιδεύει δύο φορές μεταξύ των δοκών και του κλουβιού. Θα έπρεπε να τραβήξουμε δύο πόδια στο σχοινί για να σηκώσουμε το κιβώτιο με ένα πόδι. Ωστόσο, θα έπρεπε μόνο να τραβήξουμε με 100 λίβρες. της δύναμης.
Μηχανικό όφελος
Αυτή η ανισότητα μεταξύ της ποσότητας δύναμης που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου και του βάρους του αντικειμένου είναι το μηχανικό πλεονέκτημα του μπλοκ και του εξοπλισμού. Αυτό είναι το ίδιο με τη διαφορά ανάμεσα στο πόσα σχοινί τραβάμε σε σύγκριση με την απόσταση που κινείται το αντικείμενο. Για να υπολογίσουμε το μηχανικό πλεονέκτημα μπορούμε είτε να διαιρέσουμε το βάρος του αντικειμένου που ανυψώνεται από τη δύναμη που απαιτείται για να το ανυψώσει είτε μπορούμε να διαιρέσουμε την ποσότητα σχοινιού που πρέπει να τραβήξουμε από την απόσταση που κινείται το αντικείμενο. Για να βρούμε το μηχανικό πλεονέκτημα της μηχανής μας με την πρώτη μέθοδο, θα διαιρούσαμε το βάρος των κιβωτίων 200 λίβρες με την απαιτούμενη δύναμη για την ανύψωσή της, 100 λίβρες, δίνοντάς μας ένα μηχανικό πλεονέκτημα των δύο. Διαχωρίζοντας πόσα σχοινιά τραβάτε κάθε φορά, 2 πόδια, από την απόσταση που το κιβώτιο ανεβαίνει, ένα πόδι, μας δίνει την ίδια απάντηση. Κατά κανόνα, ο αριθμός των σχοινιών μήκους μεταξύ των δύο τροχαλιών σε ένα μπλοκ και στην αντιμετώπιση αντιστοιχεί στο μηχανικό πλεονέκτημα της μηχανής. Στο μηχάνημά μας το σχοινί περνά από την κορυφαία τροχαλία στην κάτω τροχαλία και επιστρέφει στα δοκάρια: δύο μήκη σχοινιού μας προσφέρουν το μηχανικό μας πλεονέκτημα των δύο.
Δύναμη και Εργασία
Παρόλο που ένα μπλοκ και η αντιμετώπιση μειώνουν τη δύναμη που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου, δεν αλλάζει το μέγεθος της εργασίας. Για παράδειγμα, ένα τετράγωνο και μια μηχανή με μηχανικό πλεονέκτημα τεσσάρων θα σας επιτρέψουν να ανυψώσετε ένα αντικείμενο αξίας 4 λίβρες με μόνο 1 λίβρα δύναμης. Ωστόσο, θα χρειαστεί επίσης να τραβήξετε 4 πόδια σχοινιού για να σηκώσετε το αντικείμενο ένα πόδι.
Τριβή
Όταν οποιοδήποτε αντικείμενο κινείται εναντίον ενός άλλου αντικειμένου, κάποια από τα κινούμενα αντικείμενα ενέργειας χάνονται από την τριβή. Σε ένα μπλοκ και την αντιμετώπιση, κάποια τριβή στις τροχαλίες θα μειώσει το μηχανικό πλεονέκτημα του μηχανήματος. Για να συμπεριλάβετε την τριβή σε έναν υπολογισμό του μηχανικού πλεονεκτήματος ενός μπλοκ και του μηχανισμού, διαιρέστε το βάρος του αντικειμένου που ανυψώνεται από το βάρος που είναι απαραίτητο για την ανύψωσή του.