Блоки и ворот

Блоки и ворот

Блок — это простой механизм в виде колеса с жёлобом, через которое перекинута верёвка или трос. Блоки облегчают подъём грузов, изменяя направление силы или давая выигрыш в силе. Ворот — механизм из вала и рукоятки, родственный рычагу.

Неподвижный блок

Неподвижный блок закреплён на оси и не перемещается вместе с грузом. Он не даёт выигрыша в силе, но позволяет изменить направление действия силы: тянуть верёвку вниз удобнее, чем поднимать груз вверх. Кроме того, направив верёвку через несколько неподвижных блоков, груз можно поднимать сразу нескольким людям или с удобного для них места.

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг: плечи обеих сил равны радиусу блока, поэтому сила, приложенная к верёвке, равна весу груза. Несмотря на отсутствие выигрыша в силе, такой блок очень удобен. С его помощью груз поднимают, стоя на земле и потянув верёвку вниз, что гораздо проще, чем тащить груз вверх руками.

Подвижный блок

Подвижный блок перемещается вместе с грузом. Он даёт выигрыш в силе в два раза, потому что груз держат две части верёвки. Зато проигрываем в пути: чтобы поднять груз, верёвку тянут вдвое дальше. Это и есть проявление золотого правила механики: ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе.

Ворот

Ворот состоит из вала и насаженной на него рукоятки. Это разновидность рычага. Выигрыш в силе равен отношению длины рукоятки к радиусу вала: чем длиннее рукоятка, тем легче поднимать груз. Воротом поднимают ведро из колодца.

Часто блоки соединяют в систему, которую называют полиспастом. Сочетая несколько подвижных и неподвижных блоков, получают большой выигрыш в силе. Так с помощью одного человека поднимают грузы, которые иначе не сдвинуть. Однако и здесь во столько же раз увеличивается путь, который придётся пройти верёвке.

Разобранный пример

Подвижным блоком поднимают груз весом P = 200 Н. Найдём силу натяжения верёвки без учёта трения.

F = P / 2 = 200 Н / 2 = 100 Н

Сила вдвое меньше веса, но верёвку придётся тянуть вдвое дальше.

Частые ошибки. Думают, что неподвижный блок даёт выигрыш в силе — он только меняет направление. Забывают «золотое правило механики»: выигрывая в силе, во столько же раз проигрываем в пути.

Кратко о главном

• Блок — колесо с жёлобом, простой механизм для подъёма грузов.
• Неподвижный блок меняет направление силы, выигрыша не даёт.
• Подвижный блок даёт выигрыш в силе в два раза.
• Ворот — разновидность рычага, выигрыш зависит от длины рукоятки.