Zawartość
- Funkcjonować
- Podnoszenie za pomocą koła pasowego
- Lifting With A Block and Tackle
- Przewaga mechaniczna
- Siła i praca
- Tarcie
Blok i koło pasowe to maszyna, która znacznie zmniejsza siłę potrzebną do poruszania lub podnoszenia obiektu, takiego jak ciężka skrzynia. Standardowe koło pasowe składa się z pojedynczego koła na osi z poprowadzoną liną. Samo koło pasowe może jedynie zmienić kierunek siły przyłożonej do obiektu. System współpracujących ze sobą kół pasowych może tworzyć blok i sprzęt, który oprócz zmiany kierunku sił zwielokrotnia siłę, co oznacza, że do poruszenia obiektu potrzeba mniejszej siły. Stopień, w jakim siła bloku i sprzężenia zwielokrotnia siłę, jest jego zaletą mechaniczną.
Funkcjonować
Blokowanie i sprzęt są często stosowane w obszarach, w których ciężki sprzęt nie jest dostępny i zamiast tego należy zastąpić ludzką moc. W starożytności blok i sprzęty były używane w projektach budowlanych do przenoszenia ciężkich ładunków. W epoce nowożytnej są one często używane na łodziach, na których nie byłoby praktyczne posiadanie dźwigu lub innego ciężkiego sprzętu do podnoszenia.
Podnoszenie za pomocą koła pasowego
Gdybyśmy próbowali podnieść skrzynię o wadze 200 funtów z podłogi na krokwie budynku, moglibyśmy to zrobić za pomocą prostego koła pasowego. Umieściliśmy jedno koło pasowe w krokwiach i przeszliśmy przez nie linę, mocując jeden koniec liny do skrzyni. Ciągnąc drugi koniec liny (część ciągnącą), moglibyśmy podnieść skrzynię do krokwi. W tym systemie za każdym razem pociągamy linę jedną stopę za 200 funtów. siłą podnosimy skrzynię jedną stopę. Podnoszenie za mniej niż 200 funtów. siły nie poruszy naszej 200 funtowej skrzyni.
Lifting With A Block and Tackle
Gdyby zamiast przymocować linę bezpośrednio do skrzyni, przeszliśmy ją przez nowe koło pasowe przymocowane do skrzyni, a następnie przymocowaliśmy koniec liny do krokwi, mielibyśmy blok i sprzęt. Teraz za każdym razem, gdy wyciągniemy wolny koniec liny, lina będzie musiała dwukrotnie podróżować między krokwiami i skrzynią. Musielibyśmy ciągnąć dwie stopy po linie, aby podnieść skrzynię o jedną stopę. Musielibyśmy jednak ciągnąć tylko za 100 funtów. siły.
Przewaga mechaniczna
Ta różnica między ilością siły potrzebnej do poruszenia przedmiotem a ciężarem przedmiotu stanowi mechaniczną zaletę bloku i sprzętu. Jest to to samo, co różnica między tym, ile liny ciągniemy w porównaniu z odległością, którą porusza się obiekt. Aby obliczyć przewagę mechaniczną, możemy albo podzielić ciężar podnoszonego obiektu siłą potrzebną do jego podniesienia, albo podzielić ilość liny, którą musimy pociągnąć, na odległość, przez którą obiekt się porusza. Aby znaleźć mechaniczną przewagę naszej maszyny za pomocą pierwszej metody, podzielilibyśmy wagę skrzynek, 200 funtów., Przez ilość siły wymaganej do jej podniesienia, 100 funtów, dając nam mechaniczną przewagę dwóch. Dzieląc, ile liny ciągniemy na raz, 2 stopy, przez odległość, w jakiej skrzynia się unosi, jedna stopa, daje nam tę samą odpowiedź. Zasadniczo liczba długości liny między dwoma kołami pasowymi w bloku i sprzęcie odpowiada mechanicznej przewadze maszyny. W naszej maszynie lina przechodzi od górnego koła do dolnego koła i z powrotem do krokwi: dwie długości liny dają nam mechaniczną przewagę dwóch.
Siła i praca
Mimo że blok i sprzęt zmniejszają siłę potrzebną do poruszenia obiektu, nie zmienia to ilości pracy. Na przykład blok i sprzęt z mechaniczną przewagą czterech pozwoli ci podnieść obiekt o wadze 4 funtów z siłą zaledwie 1 funta. Będzie to jednak wymagać pociągnięcia 4 stóp liny, aby podnieść obiekt jedną stopą.
Tarcie
Kiedy jakikolwiek obiekt porusza się na inny obiekt, część poruszających się obiektów traci energię na skutek tarcia. W bloku i sprzęcie pewne tarcie na kołach pasowych zmniejszy mechaniczną przewagę maszyny. Aby uwzględnić tarcie w obliczeniach przewagi mechanicznej bloku i sprzętu, podziel ciężar podnoszonego przedmiotu przez ciężar niezbędny do jego podniesienia.