Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 27» г. Белгорода

Индивидуальный проект

«Блоки в механике на примере полиспаста»

Выполнила:

ученица 9 «А» класса

Попова Софья Борисовна

Куратор проекта

учитель физики

Асеева Наталья Александровна

Белгород

2022год

Оглавление

«Блоки в механике на примере полиспаста». 1

1.      Концептуальность проекта. 3

2.      Актуальность, социальная значимость и востребованность. 4

3.      Теоретические сведения. 5

4.      Историческая справка. 10

5.      Банк идей. 12

6.      Дизайн – спецификация. 13

7.      Инструменты и материалы. 13

8.      Технология изготовления. 14

9.      Экологическое обоснование. 16

10.         Экономическое обоснование. 16

11.         Реклама. 17

12.         Самооценка. 17

13.         Словарь терминов. 18

14.         Список литературы.. 18

1.Концептуальность проекта

Модели, созданные своими руками - это поделки из подручного материала. Это увлечение, которое объединяет многих людей по всему миру. Кто-то создает полезные в хозяйстве вещи - мебель, декор, различные приспособления. Кто-то творит настоящие произведения искусства - миниатюрные композиции и просто красивые диковинки. Я решила создать проект по изготовлению устройства, демонстрирующего процесс поднятия груза.

При выборе темы проекта я учитывала:

ü    Уровень моего мастерства;

ü    Необходимость для меня выполненной работы;

ü    Затраты на приобретение материалов и инструментов для выполнения проекта;

ü    Количество времени, необходимое для выполнения проекта.

Я хотела бы изготовить устройство для экспериментальных занятий и опытов, который был бы полезен. Мне захотелось сделать такой проект, где я могла бы проявить своё умение, фантазию и узнать что-то новое, не требующий больших экономических затрат, что очень важно  для бюджета моей семьи.

   Цели  проекта:

1.                 Оценить свои возможности в творческой деятельности.

2.                 Разработать проект, т.е довести возникшую идею до реальных результатов: выполнить прибор.

3.                 Точно и четко выполнить технологические операции.

4.                 Усовершенствовать свои умения и навыки.

5.                 Приобрести новые знания.

6.                 Применить прибор на практике.

7.                 Оценить проделанную работу.

   Выполнение проекта будет способствовать решению следующих задач:

·                   получению новых знаний;

·                   развитию и совершенствованию моих возможностей в области творческой и проектной деятельности;

·                   овладению технологическим мастерством;

2.Актуальность, социальная значимость и востребованность

Порой в быту появляется нужда в поднятии тяжелого груза, но не у всех людей есть возможность подогнать к порогу строительный кран, от чего приходится выкручиваться. И тут на помощь как раз сможет прийти система блоков. Полиспасты, назначение и устройство которых может показаться довольно сложной в конструировании, но при должной подготовки, создание такой конструкции в домашних условиях не составит проблем.

В настоящее время блоки используют для подъёма чего-либо

         Наличие предпроектного исследования

Опираясь на собственные знания, опыт, анализируя источники информации, я исследовала потребность в изделиях подобного рода как для себя, так и для других и могу с уверенностью сказать, что тема моего проекта актуальна, социально значима и востребована. Блоки необходимы при строительстве домов, ремонте и во многих других отраслях производства.

Прежде чем приступить к работе над проектом, необходимо четко представлять все основные аспекты своей работы. Чтобы ничего не упустить, составлю схему обдумывания.

ъъ

3.Теоретические сведения

Блок – это колесо с желобом, по которому пропущена веревка или трос.

Например, велосипедное колесо можно считать блоком, если с него снять резиновую шину и вместо нее проложить в желоб веревку, канат и т. п. К одному концу веревки можно прикрепить груз, а за второй конец – тянуть, то есть, прикладывать к нему силу.

Если вместо веревки желают использовать цепь, то вместо колеса с желобом часто используют колесо с выступающими зубцами. Это исключает проскальзывание цепи и увеличивает сцепление. Такие конструкции называют звездочками.

Рассмотрим  два вида блоков:

Блоки, по их перемещению, можно разделить на два вида.

Неподвижный блок – Ось неподвижного блока закреплена и при подъёме грузов неподвижна.
Неподвижный блок – равноплечий рычаг с точкой вращения O .
Получаем тождество

FR=FR

 где R - радиус блока. Выигрыша в силе нет.

Неподвижный блок позволяет менять направление действия силы, но выигрыша в силе не даёт. Зато нет и проигрыша в расстоянии: на какое расстояние опустится веревка справа, на такое же расстояние поднимется груз слева. (вращающееся колесо велосипеда, к примеру, лежащего на боку).

Подвижный блок – Ось подвижного блока поднимается или опускается вместе с грузом.
По правилу моментов для рычага с точкой вращения получаем тождество:

Откуда следует двойной выигрыш в силе.

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.
При этом получаем двойной проигрыш в расстоянии: чтобы поднять груз на высотуh , нужно вытравить канат справа на длину2h (велосипедное колесо во время поездки на велосипеде).

Комбинации блоков

Если подвижный и неподвижный блоки соединить так, как показано на рисунке 7, то получим устройство, которое позволяет получить выигрыш в 2 раза. На рисунке малый блок – неподвижный, большой – подвижный. Размеры блоков для такого их соединения не имеют значения.

Рис. 7. Скомбинировав таким образом подвижный и неподвижный блоки, можно получить выигрыш в силе в 2 раза

А если соединить так, как показано на рисунке 8, получим выигрыш в силе в 3 раза. Если получаем выигрыш в силе в 3 раза, то в 3 раза проигрываем в расстоянии. Значит, чтобы поднять такой конструкцией груз на 1 метр, нужно протянуть 3 метра веревки.

Малый блок на рисунке – неподвижный, большой – подвижный. Соотношение размеров блоков для такого их соединения не будет иметь большого значения, если расстояние между блоками будет намного превышать размеры самих блоков.

Рис. 8. Скомбинировав подвижный и неподвижный блок таким образом, можно получить выигрыш в силе в 3 раза. На рисунке малый блок – неподвижный, большой — подвижный.

Важно! Применяя любые комбинации блоков, мы не получим выигрыша в работе. Если выигрываем в силе, то во столько же раз проигрываем в расстоянии!

Полиспаст – (от греческого polyspastos – натягиваемый многими верёвками) это механизм, состоящий из системы огибаемых веревкой (тросом) подвижных и неподвижных блоков для подъёма и перемещения грузов. Навесные переправы различаются на горизонтальные, наклонные, круто наклонные и др. Вариантов наведения много, но цель одна - создание такого натяжения веревки, чтобы под нагрузкой (турист, рюкзак) провис был минимальным.
 Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза. В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение.

4.Историческая справка

Блоки и системы блоков были известны человечеству с античных времен. Они служили для подъема грузов на высоту или их перемещения.

Дpeвнeгpeчecкий учeный Apxимeд, он oблeгчил тpуд чeлoвeкa, дaв eму пpи иcпoльзoвaнии cвoeгo изoбpeтeния выигpыш в cилe, и нaучил мeнять нaпpaвлeниe дeйcтвия cилы.

Ужe в 212 г.дo н.эpы c пoмoщью кpюкoв и зaxвaтoв, coeдинeнныx c блoкaми, cиpaкузцы зaxвaтывaли у pимлян cpeдcтвa ocaды. Coopужeниeм вoeнныx мaшин и oбopoнoй гopoдa pукoвoдил Apxимeд.

Heпoдвижный блoк Apxимeд paccмaтpивaл кaк paвнoплeчий pычaг.

Открытие закона рычага помогло Архимеду понять принцип действия блоков и придумать сложные системы подвижных и неподвижных блоков – полиспастов (от греч. polyspastos — «натягиваемый многими веревками»).

В полиспасте неподвижные блоки дают возможность правильно выбрать угол приложения сил, а каждый подвижный блок вдвое сокращает усилия по перемещению груза

Apxимeд изучил мexaничecкиe cвoйcтвa пoдвижнoгo блoкa и пpимeнил eгo нa пpaктикe. Пo cвидeтeльcтву Aфинeя, "для cпуcкa нa вoду иcпoлинcкoгo кopaбля, пocтpoeннoгo cиpaкузcким тиpaнoм Гиepoнoм, пpидумывaли мнoгo cпocoбoв, нo мexaник Apxимeд, пpимeнив пpocтыe мexaнизмы, oдин cумeл cдвинуть кopaбль c пoмoщью нeмнoгиx людeй. Apxимeд пpидумaл блoк и пocpeдcтвoм нeгo cпуcтил нa вoду гpoмaдный кopaбль".

Принцип действия блоков

Принцип действия полиспаста основан на правиле рычага.

Неподвижный блок в полиспасте крепится к опоре и изменяет направление приложения силы, подвижный блок находится на стороне груза и дает выигрыш в силе. Массу груза поднимают, прилагая силу к нити, длина которой прямо пропорциональна выигрышу в силе. 

Где используются блоки?

·                   При подъёме грузов подъёмными кранами

·                   Лифты

·                   в лодочных лебёдках

·                   в судоходстве для подъема якорей, стягов, парусов;

·                   альпинистами и скалолазами для страховки или поднятия себя;

·                   для подъема воды в колодце.

5.Банк идей.

В процессе сбора информации был рассмотрен ряд вариантов:

В зависимости от конструкции устройства обеспечивают прирост силы или скорости при подъеме и погрузке тяжелых объектов. Существуют такие виды механизмов:

·                     силовой;

·                     скоростной.

В первом груз крепится к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к тросу со стороны последнего блока, который последовательно огибается им. Сила, которую необходимо прикладывать для подъема рассчитывается, как частное от деления веса поднимаемого объекта на кратность полиспаста (количество ветвей каната). Увеличение скорости возможно при приложении усилия к подвижной обойме и подвешивании груза к сбегающему канатному концу. Подъем происходит быстрее за счет значительного увеличения его высоты. Ее простой расчет –произведение хода поршня силового привода на кратность механизма.

В кранах и грузоподъемных механизмах применяются:

·                     одинарные (концы троса крепятся на неподвижной части конструкции и на барабане);

·                     сдвоенные (концы каната крепятся на барабане, на котором предусмотрена двойная нарезка – влево и вправо).

В зависимости от мощности и применяемого аксессуара для обвития подвижных элементов устройства бывают:

·                     канатные;

·                     веревочные.

6.Дизайн – спецификация.

7.Инструменты и материалы.

Материалы: блоки, шнурок

Инструменты: отвёртка, ключ, ножницы, динамометр

8.Технология изготовления

Подобрав инструменты, материал, оборудуйте себе рабочее место. Свет, желательно естественный, должен падать слева.Собрать устройство, согласно схеме.

Контроль качества

         Готовое изделие отвечает следующим требованиям:

1.Устройство работает нормально.

2. Все элементы прибора собраны в соответствии с технологией.

3. Работа оформлена в законченное изделие.

4. В целом изделие производит благоприятное впечатление.

При лабораторных испытаниях были получены следующие результаты:

Вывод: При помощи физического устройства «Полиспаст» можно получить выигрыш в силе в несколько раз. Отличие от теоретических данных (выигрыш в два и четыре раза) объясняется наличием силы трения при проведении эксперимента.

Технологическая карта

Санитарно-гигиенические требования

1.                 До начала работы необходимо вымыть руки.

9.Экологическое обоснование.

Особое значение в настоящее время приобретает использование достижений научно-технического прогресса для решения природоохранных задач. Это применение экологически безвредных и ресурсосберегающих технологических процессов, систем контроля за выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду, создания безотходных производств.

Для выполнения изделия я использовала экологически чистые сертифицированные материалы и инструменты. Изделие выполнено прочно не имеет острых углов, производство безотходно, малозатратно.

Можно с уверенностью сказать, что изготовление физического прибора «Полиспаст» − это экологически чистое производство:

– нет вреда окружающей среде;

– нет вреда здоровью;

– нет выбросов в окружающую атмосферу;

– практически безотходное производство.

10.   Экономическое обоснование.

Прибор изготовлен из материалов, которые есть дома у всех,  так что на покупке необходимых материалов мы сэкономили.

Себестоимость:  С=С1+С2+Ао

Себестоимость изделия:  С  = 295руб.

11.   Реклама.

Во всех городах при строительстве домов нужен подъёмник для грузов, хотите узнать как он устроен. Если да, просто позвоните по номеру:

 +7 – 980 – *** – ** – 70.

12.   Самооценка.

Прибор изготовлен собственными руками, прост и удобен  в использовании. Идеально подойдёт для уроков физики.

Я считаю, что с поставленной задачей я справилась. Тема моего проекта актуальна, имеет практическую направленность, эстетическую, экологическую и познавательную значимость. Финансовые затраты невысокие. Изделие, на мой взгляд, получилось интересным. Я очень довольна своей работой.

13.   Словарь терминов.

Блок –это колесо с желобом, по которому пропущена веревка или трос.

Полиспаст – (от греческого polyspastos – натягиваемый многими верёвками) это механизм, состоящий из системы огибаемых веревкой (тросом) подвижных и неподвижных блоков для подъёма и перемещения грузов.

14.   Список литературы

Литература

1.                 Физика. 7 кл..: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин. — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2019. — 221, [3] с.: ил.

2.                 Прикладная механика. 10–11 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций / С. Е. Муравьев, А. С. Ольчак. — М.: Просвещение, 2019. — 192 с.— (Профильная школа).

Интернет -ресурсы

3.                 https://ru.wikipedia.org/wiki/Полиспаст Ключевые слова блоки, полиспаст, простые механизмы   

4.                 https://www.yaklass.ru/p/fizika/7-klass/poniatie-raboty-v-fizike-moshchnost-energiia-11875/podvizhnye-i-nepodvizhnye-bloki-11879/re-3e051b45-d5dc-4ae6-b6ed-aec331f6f861

5.                 http://class-fizika.ru/7_blok.html

6.                 https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/323223

Скачано с www.znanio.ru