Чим відрізняється рухомий блок від нерухомого?

При вирішенні завдань з фізики часто зустрічаються поняття рухомого і нерухомого блоку. Зазвичай це прості завдання з механіки, вирішення яких зводиться до розуміння схеми з 'єднання блоків і знання основних робочих формул. Рухомий і нерухомий блоки - це два різних поняття. Відповідно, і закономірності для розрахунку цих дух систем будуть різні.

Під терміном "блок" розуміється деякий механічний пристрій, що представляє з себе ролик, який закріплений на перпендикулярній осі. Цей ролик або може вільно переміщатися, або навпаки - закріплений жорстко. Спростимо визначення - якщо вісь обертання ролика переміщується в просторі, то блок рухливий. На ролику є жолобок, в який вставляється мотузка або трос. Зображення нижче демонструє вигляд блоку.Якщо ролик закріплений, наприклад, на стелі - це нерухомий блок. Якщо ролик переміщується разом з вантажем - це рухомий блок. У загальному сенсі різниця тільки в цьому.

Сенс використання рухомого блоку - виграш у силі при підйомі або переміщенні вантажів і фізичних тіл. Нерухомий блок виграшу не дає, проте часто сильно спрощує переміщення тіла і використовується в системах спільно з рухомим блоком.

Застосування рухомого та нерухомого блоків

Система блоків зустрічається повсюдно. Це і підйомні крани, і різні пристрої для переміщення вантажів у гаражі, і навіть приводні ремені в сучасному автомобілі. Часто блок використовується навіть без чіткого розуміння того, що це той самий механізм.

Напевно на будівельних майданчиках вам зустрічалися рухомі коліщатка, закріплені на верхніх поверхах будинку, що будується. Через таке колесо перекинута мотузка або ланцюг і робочий, закріплюючи відро на першому поверсі, піднімає його на верхній поверх, переміщуючи мотузку. Це простий приклад використання нерухомого блоку. Якщо ж до відра додати ще одне коліщатко, то вийде система блоків - рухомий і нерухомий.Ще один рідкісніший приклад використання нерухомого блоку. Коли людина витягує з бруду автомобіль, обернувши буксирувальний трос навколо стовбура дерева. Робиться це для більшої зручності, оскільки буксирувальна лебідка легко зачепиться за невеликий кінець троса, обернутого навколо стовбура. Від самого такого блоку виграшу немає, та й оскільки дерево не обертається вокург своєї осі, сила опору збільшує навантаження.

Прикладів використання цих простих механізмів навколо нас дуже багато.

Найвідоміший пристрій, який працює на принципі блоків - це поліспаст. Воно активно застосовується в підйомних механізмах. Система блоків зменшує силу і загальна робота скорочується в 4-8 разів.

Вирішення завдань з рухомим і нерухомим блоками

У завданнях з фізики часто необхідно визначити, який сумарний виграш в силі буде отриманий при використанні блоків. Учню пропонується складна схема, де з 'єднані поспіль кілька блоків різного типу.Ключ до вирішення подібних завдань лежить у вмінні розібратися у взаємодії цих пристроїв. Кожен блок розраховується окремо, а потім додається в загальну формулу. Розрахункова формула для всього завдання складається згідно зі схемою, яку намалював учень, читаючи умову.

Для кращого розуміння подібних завдань слід пам 'ятати, що блок - це своєрідний важіль. Виграна сила дає втрату у відстані (у разі рухомого блоку).Розрахункова формула дуже проста.

Для нерухомого блоку F = fmg, де F - це сила, f - коефіцієнт опору блоку, m - маса вантажу, g - гравітаційна постійна. Іншими словами, F - це та сила, яку потрібно докласти, щоб підняти, наприклад, ящик із землі з використанням нерухомого блоку. Як бачите, залежність пряма і коефіцієнта немає.

Для рухомого блоку ми маємо дворазовий виграш в силі. Розрахункова форм F = 0,5fmg, де буквені позначення аналогічні формулі трохи вище. Відповідно, при використанні рухомого блоку, такий ящик з масою m буде підняти в два рази легше з блоком, ніж з використанням однієї лише тільки власної спини.

Зверніть увагу, що коефіцієнт опору - це та протидія, яка виникає в блоці при переміщенні по ньому мотузки. Зазвичай ці величини задані за умови завдання або є табличною величиною. Іноді в шкільних завданнях ці коефіцієнти зовсім опускаються і не враховуються.Крім того, не потрібно забувати, що якщо сила додається під кутом, то потрібно використовувати стандартну методику розрахунку трикутника сил. Якщо в завданні сказано, що людина тягне вантаж за мотузку, яка знаходиться під 30 градусами до лінії горизонту, то це безумовно має бути враховано і позначено на розрахунковій схемі.