Блок и система блоков

Блок и система блоков.

Что такое блок.
Какие бывают блоки.
Что такое «золотое правило» механики.
Что такое полная и полезная работа.
Что такое коэффициент полезного действия механизма.
Как определить КПД простого механизма.

Блок представляет собой колесо с жёлобом, через который пропущена верёвка, трос или цепь.

Блоки

Подвижные Неподвижные

Неподвижный блок – блок, ось которого закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается.

Согласно правилу моментов
F1l1 = F2l1,
F1 = F2

Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, но позволяет менять направление действия силы.

Подвижный блок – это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом.

M1 = F1l1.
M2 = F2l2,
l2 = l1/2, так как l2 — это радиус блока ОА.
Согласно правилу моментов
M1 = M2,
т. е. F1l1 = F2l1/2.
F2/F1 = 2.
Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

Комбинация неподвижного блока с подвижным

Пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам.

Таким образом работы, совершаемые силами, приложенными к рычагу, равны друг другу, т.е. рычаг не даёт выигрыша в работе:
F1s1 = F2s2

Наклонная плоскость не даёт выигрыша в работе.

F1s1 = F2s2.

Подвижный блок не даёт выигрыша в работе:

F1h = F2·2h
F1 = 2F2

«Золотое правило» механики:

«Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии».
Ни один из механизмов не даёт выигрыша в работе.

На практике совершённая с помощью механизма полная работа всегда больше полезной работы.

 Наклонная плоскость

Рычаг

Система блоков

Полезная работа всегда меньше полной затраченной работы.

Характеристику механизма, определяющую какую долю полезная работа составляет от полной, называют коэффициентом полезного действия механизма – КПД.

Построить машину с КПД,
равным 100 %, невозможно.
 

Использование блоков

Использование блоков

Использование блоков

Использование блоков

Контроль знаний

Подвижным блоком называют:

Колесо с жёлобом
Любое колесо
Блок, ось которого не перемещается при подъеме груза
Блок, ось которого перемещается при подъёме груза

К каждой иллюстрации подберите подходящую подпись.

Клин
Рычаг
Блок
Наклонная плоскость

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в  ______ раза.

Неподвижным блоком называют:

Любое колесо
Блок, ось которого не перемещается при подъеме груза
Блок, ось которого перемещается при подъеме груза
Колесо с жёлобом

Коэффициентом полезного действия называют отношение ___________ работы к ___________ работе.

Уже древним учёным было известно правило, применяемое ко всем механизмам, – «________ правило» механики: «Во сколько раз ___________ в силе, во столько раз ________________ в расстоянии».

Какой выигрыш в силе даёт эта система блоков?

2 раза
4 раза
8 раз
Не дает выигрыша в силе

Груз поднимают с помощью неподвижного блока, действуя силой 50 Н. Чему равна масса груза?
_________ кг.

Решение задач

Условие задачи

На рисунке изображён блок, который используют для подъёма груза.
Какую силу F надо приложить, чтобы поднять груз весом P=86Н?

Ответ: для подъёма груза необходимо приложить силу __ Н.

На рисунке изображена система блоков, к которой подсоединены два динамометра.
Какой величины силу покажет каждый из динамометров, если вес груза P=60Н?

Ответ:
1-й динамометр покажет силу  _____H;
2-й динамометр покажет силу  _____H.

Как ты думаешь, какие должны быть показания динамометров в положениях A и B, если груз весом 22 Н не движется.
 
Показание динамометра в положении A равно ___   Н.
Показание динамометра в положении B равно  ____ Н

Определи, в какой из систем неподвижных блоков, изображённых на рисунках, 
надо приложить меньшую  силу для подъёма одного и того же груза весом 12 Н,
если трение в каждом из блоков одинаковое.
 
Выбери правильный вариант ответа:
 
Силы одинаковы.
В системе B.
В системе A.

На рисунке A динамометр показывает силу 26 Н.
Укажи, какие должны быть показания динамометра B, если все грузики имеют одинаковый вес 26 Н.

 динамометр B показывает ____  Н

Для подъёма одного и того же груза весом 32 Н используют две системы блоков.
1. Укажи, какую силу надо приложить в точке A.
2. Сравни приложенные в точках A и B силы.
 
Ответ: 
1. В точке A надо приложить силу ______  Н.
  
2. Сила, приложенная в точке A, (впиши: «больше»  или «меньше» )  , ________________
чем сила, приложенная в точке B.

Рассчитай показания динамометра, если вес каждого груза равен 19 Н.
Рычаг находится в равновесии. Весом блока можно пренебречь.
 
показания динамометра равны ______ Н

Система состоит из рычага и подвижного блока.
 
1. Рассмотрим более подробно нашу систему:
 Точка A — это точка, вокруг которой вращается рычаг (точка опоры).
Пусть сила, приложенная к рычагу в точке B, — F1, а в точке C — F2. Тогда схематично наш рычаг можно изобразить следующим образом:

Плечо силы F1 равно l1=x, а плечо силы F2 равно l2=3x.
Рычаг находится в равновесии, если выполняется равенство:
 F1/F2=l2/l1.
 
Найдём силу F1=3⋅19Н и подставим в равенство:
 
3⋅19Н/F2=3x/x⇒3⋅19Н/F2=3/1⇒F2=3⋅19Н/3=19Н
 
2. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза, поэтому:
 
 F=F2/2=19/2=9,5Н.
 
Ответ: показания динамометра — 9,5 Н.

Для подъема груза используется система, состоящая из двух блоков (см. рисунок).
Определи наибольший вес груза, который может поднять мальчик при помощи данной системы блоков, если масса мальчика 41 кг.
(Принять g = 9,8 м/с²).
 
Ответ (округли до десятых): __ Н.

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.
Pгруза=2⋅Pмальчика=2⋅mмальчика⋅g
Pгруза=2⋅41 кг⋅9,8 Н/кг=803,6 Н


Вес подвижного блока равен 1,1 Н. Груз весит 7 Н.
Определи, чему будет равно показание динамометра при равномерном подъёме груза.
Ответ: ____Н

P=(Pблока+Pгруза)/2
P=(1,1 Н+7 Н)/2=4,05 Н
 Обрати внимание!
Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

Укажи, какую силу надо приложить к свободному концу троса, перекинутого через блок 2, чтобы эластичный трос, перекинутый через неподвижный блок 1, был натянут с силой 5200 Н.
(Трением и весом блоков можно пренебречь).
 
Ответ: к свободному концу троса надо приложить силу ________ кН

При помощи подвижного блока весом 14 Н поднимают ведро со смолой, чтобы просмолить днище лодки. Для этого к свободному концу верёвки прикладывают силу 210 Н. Определи массу ведра со смолой, которую можно поднять в этом случае.
(Принять g≈10 Н/кг).
 
Ответ: с помощью подвижного блока можно поднять груз массой  _____кг.

 Ответ: с помощью подвижного блока можно поднять груз массой 40,6 кг.

При ремонте второго этажа дачного дома использовали неподвижный блок, чтобы поднимать мешки цементом массой 50 кг. Мешок поднимали на нужную высоту, равномерно тянув за свободный конец веревки, перекинутой через блок. Ответственным за данную работу был назначен рабочий Овечкин, масса которого 75 кг. С какой силой этот рабочий давит на землю, поднимая мешок с цементом?
(Принять g=9,8Н/кг).
Ответ: рабочий давит на землю с силой  ____Н

  
Ответ: рабочий давит на землю с силой 245 Н.

Ответ: рабочий давит на землю с силой 245 Н

Как ты думаешь , груз какого веса надо прикрепить к свободному концу троса, чтобы система блоков находилась в равновесии. Вес первого и второго груза одинаковый и равен 28 Н.
(Трением и весом блоков можно пренебречь).
 
Ответ: к свободному концу троса надо прикрепить груз весом  _____Н

На балконе 4 этажа строящегося дома стоит рабочий и при помощи блока равномерно поднимает ведро с цементом, вес которого 520 Н, на высоту балкона 3 этажа, где его снимает другой рабочий. Найди давление, которое производит первый рабочий весом 830 Н на балкон, если площадь соприкосновения ботинок с балконом равна 320см².
(Трением и весом блока можно пренебречь).

Ответ (округли до сотых): давление, производимое рабочим на опору, равно кПа

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза, поэтому рабочий для поднятия груза затрачивает в 2 раза меньшую силу. Таким образом, рабочий давит на опору своим весом и той силой, которая создаётся весом груза на данном конце верёвки.

  
Ответ: давление, производимое рабочим на опору, равно 34,06 кПа.

Чтобы получить большую экономию в силе, Пётр задумал объединить три простых механизма: наклонную плоскость, блоки и рычаг.
Простые механизмы объединены в систему так, как это показано на рисунке, а для измерения силы Пётр использует динамометр.
Какой величины потребуется сила F для перемещения груза, вес которого P=168Н, если высота наклонной плоскости h=0,9 м, длина наклонной плоскости l=2,7 м, плечи рычага l1=1,7 м и l2=6,8 м?
(Ответ дай в виде целого числа).




Ответ: чтобы переместить груз, необходимо приложить силу в ____ Н

Если объединить простые механизмы в одну систему, тогда экономия силы от каждого механизма будет складываться в общую экономию силы в такой системе. Поэтому сначала необходимо узнать, какую экономию силы даёт каждый из простых механизмов в отдельности.

1. Прежде всего рассмотрим наклонную плоскость. Наклонная плоскость даёт экономию силы в n=l/h=2,7/0,9=3 раз(-а).

2. В системе блоков имеется один подвижный блок, в связи с чем сила увеличивается в 2 раза.

3. Экономия силы для рычага равна соотношению плечей рычага и составляет: l2/l1=6,8/1,7=4 раз.

4. Чтобы определить силу F, которая требуется для перемещения груза, необходимо вес груза умножить на 2 и разделить на каждую полученную величину экономии силы: F=(168⋅2)/(3⋅4)=28Н.

Ответ: чтобы переместить груз, необходимо приложить силу в 28 Н.