Was ist ein beweglicher block. Blöcke

Bibliographische Beschreibung: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Eine moderne Sicht auf den einfachen Mechanismus „Block“, der aus Physiklehrbüchern für die 7. Klasse studiert wurde // Junger Wissenschaftler. 2016. №2. S. 106-113..07.2019).

Physiklehrbücher für die 7. Klasse interpretieren beim Studium eines einfachen Blockmechanismus das Erzielen eines Gewinns auf unterschiedliche Weise. Kraft beim Heben einer Last Verwenden Sie diesen Mechanismus, zum Beispiel: Lehrbuch von Peryschkin ABER. B. gewinnen Stärke erreicht mit mit dem Rad des Blocks, auf das die Kräfte des Hebels wirken, und in Gendensteins Lehrbuch L. E. die gleiche Verstärkung mit erzielt wird mit einem Seil, das der Spannung des Seils ausgesetzt ist. Verschiedene Lehrbücher, verschiedene Fächer u verschiedene Kräfte - um zu gewinnen Kraft beim Heben einer Last. Daher ist der Zweck dieses Artikels die Suche nach Objekten und Stärke, mit durch die Gewinne erzielt werden Kraft beim Heben einer Last mit einem einfachen Blockmechanismus.

Stichworte:

Lassen Sie uns zunächst kennenlernen und vergleichen, wie sie beim Heben einer Last mit einem einfachen Blockmechanismus in Physiklehrbüchern für die 7. Klasse an Kraft gewinnen. Dazu werden wir Auszüge aus den Texten von Lehrbüchern mit denselben Konzepten platzieren, z Klarheit, werden wir in der Tabelle platzieren.

Fassen wir die Bekanntschaft und den Vergleich von Texten und Abbildungen in Lehrbüchern zusammen:

Der Nachweis des Kraftgewinns im Lehrbuch von A. V. Peryshkin erfolgt am Rad des Blocks und die einwirkende Kraft ist die Kraft des Hebels; Beim Heben einer Last führt ein fester Block nicht zu einem Kraftzuwachs, und ein beweglicher Block zu einem 2-fachen Kraftzuwachs. Ein Kabel, an dem eine Last an einem festen Block hängt, und ein beweglicher Block mit einer Last werden nicht erwähnt.

Andererseits wird im Lehrbuch von L. E. Gendenstein der Nachweis des Kraftgewinns an einem Seil geführt, an dem eine Last oder ein beweglicher Block mit einer Last hängt und die wirkende Kraft die Seilzugkraft ist; Beim Heben einer Last kann ein fester Block eine zweifache Kraftsteigerung bewirken, und im Text wird kein Hebel am Blockrad erwähnt.

Eine Suche nach Literatur, die den Kraftzuwachs mit einem Flaschenzug und einem Kabel beschreibt, führte zu dem von Akademiemitglied G. S. Landsberg herausgegebenen "Elementary Lehrbook of Physics", in §84. Einfache Maschinen auf den Seiten 168-175 sind Beschreibungen von: "Einfachriemenscheibe, Doppelriemenscheibe, Tor, Kettenzug und Differentialriemenscheibe". In der Tat „gibt ein Doppelblock aufgrund seiner Konstruktion einen Kraftgewinn beim Heben einer Last aufgrund des Unterschieds in der Länge der Radien der Blöcke“, mit deren Hilfe die Last angehoben wird, und „Kettenzug“. - gibt beim Heben einer Last einen Kraftzuwachs durch das Seil, an dem an mehreren Stellen eine Last hängt. So konnte herausgefunden werden, warum sie beim Anheben einer Last einen Block und ein Kabel (Seil) separat an Kraft gewinnen, aber es war nicht möglich herauszufinden, wie Block und Kabel miteinander interagieren und übertragen werden das Gewicht der Last zueinander, da die Last an einem Kabel aufgehängt werden kann und das Kabel über den Block geworfen wird oder die Last am Block hängen kann und der Block am Kabel hängt. Es stellte sich heraus, dass die Spannkraft des Kabels konstant ist und über die gesamte Länge des Kabels wirkt, sodass die Übertragung des Gewichts der Last durch das Kabel auf den Block an jedem Kontaktpunkt zwischen dem Kabel und dem Block erfolgt , sowie die Übertragung des Gewichts der am Block hängenden Last auf das Seil. Um die Wechselwirkung des Blocks mit dem Kabel zu verdeutlichen, führen wir Experimente zur Erzielung eines Kraftzuwachses durch einen beweglichen Block beim Heben einer Last mit der Ausrüstung eines Schulphysikunterrichtsraums durch: Dynamometer, Laborblöcke und eine Reihe von Lasten 1 N (102 g). Beginnen wir die Experimente mit einem mobilen Block, denn wir haben drei verschiedene Versionen, um durch diesen Block an Kraft zu gewinnen. Die erste Version ist „Abb.180. Ein beweglicher Block als Hebel mit ungleichen Schultern "- A. V. Peryshkins Lehrbuch, das zweite" Abb. 24.5 ... zwei identische Seilzugkräfte F ", - nach L. E. Gendensteins Lehrbuch und schließlich das dritte" Abb. 145. Polyspast ". Heben einer Last mit einer beweglichen Klemme eines Kettenzuges an mehreren Teilen eines Seils - nach dem Lehrbuch von Landsberg G.S.

Erlebnis Nummer 1. "Abb.183"

Um Experiment Nr. 1 durchzuführen und einen Kraftzuwachs am beweglichen Block "Hebel mit ungleichen Schultern OAB Abb. 180" gemäß dem Lehrbuch von A. V. Peryshkin zu erzielen, ziehen Sie am beweglichen Block "Abb. 183" Position 1 einen Hebel mit ungleiche Schultern OAB, wie auf "Abb. 180", und beginnen Sie, die Last von Position 1 nach Position 2 zu heben. Im selben Moment beginnt sich der Block gegen den Uhrzeigersinn um seine Achse an Punkt A und Punkt B zu drehen - das Ende des Hebels, hinter dem das Anheben erfolgt, geht über den Halbkreis hinaus, entlang dem das Kabel den beweglichen Block von unten umläuft. Punkt O - der Drehpunkt des Hebels, der fixiert werden soll, geht nach unten, siehe "Bild 183" - Position 2, d.h. ein Hebel mit ungleichen Armen OAB ändert sich zu einem Hebel mit gleichen Armen (Punkte O und B durchlaufen die gleichen Wege ).

Basierend auf den in Experiment Nr. 1 erhaltenen Daten zu Änderungen der Position des OAB-Hebels am beweglichen Block beim Anheben der Last von Position 1 nach Position 2 können wir schließen, dass die Darstellung des beweglichen Blocks als Hebel mit ungleichen Armen erfolgt in „Abb. 180“ entspricht beim Heben der Last mit der Drehung des Blocks um seine Achse einem Hebel mit gleichen Armen, der beim Heben der Last keinen Kraftgewinn bringt.

Beginnen wir Experiment Nr. 2, indem wir an den Enden des Kabels Dynamometer anbringen, an denen wir einen beweglichen Block mit einer Last von 102 g aufhängen, was einer Schwerkraft von 1 N entspricht. Wir werden eines der Enden des Kabels befestigen Kabel an einer Aufhängung, und für das zweite Ende des Kabels heben wir die Last auf den beweglichen Block. Vor dem Heben änderten sich die Messwerte beider Rollenprüfstände von jeweils 0,5 N, zu Beginn des Hebens änderten sich die Messwerte des Rollenprüfstands, für den das Heben erfolgt, auf 0,6 N und blieben so während des Hebens, nach dem Heben die Die Messwerte kehrten zu 0,5 N zurück. Die Messwerte des Dynamometers, die für eine feste Aufhängung festgelegt waren, änderten sich während des Aufstiegs nicht und blieben gleich 0,5 N. Analysieren wir die Ergebnisse des Experiments:

1. Wenn vor dem Anheben eine Last von 1 N (102 g) an einem beweglichen Block hängt, wird das Gewicht der Last auf das gesamte Rad verteilt und auf das Kabel übertragen, das den Block von unten mit dem gesamten Halbkreis umläuft Rad.
2. Vor dem Anheben betragen die Messwerte beider Dynamometer jeweils 0,5 N, was auf die Verteilung des Belastungsgewichts von 1 N (102 g) auf zwei Teile des Kabels (vor und nach dem Block) oder auf die Kabelzugkraft hinweist 0,5 N, und ist über die gesamte Kabellänge gleich (am Anfang, am Ende des Kabels gleich) - diese beiden Aussagen stimmen.

Vergleichen wir die Analyse von Experiment Nr. 2 mit den Versionen von Lehrbüchern, um mit einem beweglichen Block einen Kraftzuwachs um das Zweifache zu erzielen. Beginnen wir mit der Aussage in Gendensteins Lehrbuch L.E. „…dass drei Kräfte auf den Block wirken: das Gewicht der Last P, gerichtet nach unten, und zwei identische Seilzugkräfte, gerichtet nach oben (Abb. 24.5)“. Richtiger wäre es zu sagen, dass das Gewicht der Ladung in „Abb. 14,5" wurde auf zwei Teile des Kabels verteilt, vor und nach dem Block, da die Kabelzugkraft eins ist. Es bleibt die Signatur unter „Abb. 181“ aus dem Lehrbuch von A. V. Peryshkin „Eine Kombination aus beweglichen und festen Blöcken - ein Kettenzug“. Eine Beschreibung des Geräts und das Erzielen eines Kraftzuwachses beim Heben einer Last mit einem Kettenzug ist im Elementary Textbook of Physics, ed. Lansberg G.S., wo es heißt: „Jedes Seilstück zwischen den Blöcken wirkt auf eine sich bewegende Last mit einer Kraft T, und alle Seilstücke wirken mit einer Kraft nT, wobei n die Anzahl der einzelnen Seilabschnitte ist verbindet beide Teile des Blocks.“ Es stellt sich heraus, dass, wenn wir auf „Abb. 181“ den Kraftgewinn durch das „Seil, das beide Teile verbindet“ des Kettenzugs aus dem Grundlehrbuch der Physik von G. Landsberg anwenden, dann die Beschreibung des Kraftgewinns durch die beweglicher Block in „Abb. 179 und dementsprechend Abb. 180“ wäre ein Fehler.

Nach der Analyse von vier Physiklehrbüchern können wir feststellen, dass die bisherige Beschreibung der Erzielung eines Kraftzuwachses durch einen einfachen Blockmechanismus nicht der Realität entspricht und daher eine neue Beschreibung der Funktionsweise eines einfachen Blockmechanismus erfordert.

Einfacher Hebemechanismus besteht aus einem Block und einem Kabel (Seil oder Kette).

Die Blöcke dieses Hebemechanismus sind unterteilt in:

durch Design in einfach und komplex;

nach der Methode zum Heben der Last auf mobilen und stationären.

Beginnen wir unsere Bekanntschaft mit dem Bau von Blöcken mit einfacher Block, das ist ein Rad, das sich um seine Achse dreht, mit einer Nut am Umfang für ein Kabel (Seil, Kette) Abb. 1 und kann als gleicharmiger Hebel betrachtet werden, bei dem die Kraftarme gleich dem Radius sind des Rades: OA \u003d OB \u003d r. Ein solcher Block bringt keinen Kraftgewinn, ermöglicht jedoch die Änderung der Bewegungsrichtung des Kabels (Seil, Kette).

Doppelblock besteht aus zwei Blöcken mit unterschiedlichen Radien, die starr miteinander verbunden und auf einer gemeinsamen Achse montiert sind Abb.2. Die Radien der Blöcke r1 und r2 sind unterschiedlich und beim Anheben der Last wirken sie wie ein Hebel mit ungleichen Armen, und der Kraftgewinn ist gleich dem Verhältnis der Längen der Radien eines Blocks mit größerem Durchmesser zu a Block mit kleinerem Durchmesser F = Р·r1/r2.

Tor besteht aus einem Zylinder (Trommel) und einem daran befestigten Griff, der als Block mit großem Durchmesser fungiert.Der durch den Kragen gegebene Festigkeitsgewinn wird durch das Verhältnis des Radius des durch den Griff beschriebenen Kreises R zum Radius bestimmt des Zylinders r, auf dem das Seil aufgewickelt ist F = Р r / R.

Fahren wir mit der Methode fort, die Last in Blöcken zu heben. Aus der Konstruktionsbeschreibung haben alle Blöcke eine Achse, um die sie sich drehen. Wenn die Achse des Blocks fest ist und beim Heben von Lasten nicht steigt oder fällt, wird ein solcher Block aufgerufen fester Block, einfacher Block, doppelter Block, Tor.

Bei rollender Block die Achse hebt und senkt sich zusammen mit der Last (Abb. 10) und dient hauptsächlich dazu, den Knick des Kabels an der Aufhängestelle der Last zu beseitigen.

Machen wir uns mit dem Gerät und der Methode zum Heben der Last vertraut Der zweite Teil eines einfachen Hebemechanismus ist ein Kabel, ein Seil oder eine Kette. Das Kabel besteht aus Stahldrähten, das Seil aus Fäden oder Litzen und die Kette aus miteinander verbundenen Gliedern.

Möglichkeiten zum Aufhängen der Last und Erzielen eines Kraftgewinns beim Heben der Last mit einem Kabel:

Auf Abb. 4, die Last ist an einem Ende des Kabels befestigt, und wenn Sie die Last am anderen Ende des Kabels anheben, ist zum Anheben dieser Last eine Kraft erforderlich, die etwas mehr als das Gewicht der Last ist, da eine einfache Block des Kraftzuwachses ergibt nicht F = P.

In Abb. 5 wird die Last vom Arbeiter selbst am Kabel angehoben, das von oben um einen einfachen Block herumgeführt wird, an einem Ende des ersten Teils des Kabels befindet sich ein Sitz, auf dem der Arbeiter sitzt, und am zweiten Teil des Kabels hebt sich der Arbeiter mit einer Kraft, die zweimal geringer ist als sein Gewicht, weil das Gewicht des Arbeiters auf zwei Teile des Kabels verteilt wurde, das erste - vom Sitz zum Block und das zweite - vom Block in die Hände des Arbeiters F \u003d P / 2.

In Abb. 6 wird die Last von zwei Arbeitern an zwei Kabeln angehoben und das Gewicht der Last wird gleichmäßig auf die Kabel verteilt, und daher hebt jeder Arbeiter die Last mit der Kraft des halben Gewichts der Last F = P / 2 .

In Abb. 7 heben Arbeiter eine Last, die an zwei Teilen eines Kabels hängt, und das Gewicht der Last wird gleichmäßig auf die Teile dieses Kabels verteilt (wie zwischen zwei Kabeln), und jeder Arbeiter hebt die Last mit einer Kraft an, die gleich ist halbes Gewicht der Ladung F = P / 2.

In Abb. 8 wurde das Ende des Kabels, an dem einer der Arbeiter die Last anhob, an einer festen Aufhängung befestigt, und das Gewicht der Last wurde auf zwei Teile des Kabels verteilt, und wenn der Arbeiter die Last anhebt Am zweiten Ende des Kabels ist die Kraft, mit der der Arbeiter die Last hebt, doppelt so hoch wie das Gewicht der Last F = P / 2, und das Heben der Last wird 2-mal langsamer.

In Abb. 9 hängt die Last an 3 Teilen eines Kabels, von dem ein Ende befestigt ist, und der Kraftgewinn beim Anheben der Last ist gleich 3, da das Gewicht der Last auf drei Teile verteilt wird des Kabels F = P / 3.

Um die Biegung zu beseitigen und die Reibungskraft zu verringern, wird ein einfacher Block anstelle der Aufhängung der Last installiert, und die zum Anheben der Last erforderliche Kraft hat sich nicht geändert, da ein einfacher Block in Abb. 10 keinen Kraftgewinn bringt und Fig. 11, und der Block selbst wird aufgerufen bewegender Block, da sich die Achse dieses Blocks mit der Last hebt und senkt.

Theoretisch kann die Last an einer unbegrenzten Anzahl von Teilen eines Seils aufgehängt werden, aber in der Praxis sind sie auf sechs Teile begrenzt und ein solches Hebewerk wird genannt Kettenzug, die aus einem festen und einem beweglichen Bügel mit einfachen Klötzen besteht, die abwechselnd um ein Seil herumgebogen, an einem Ende an einem festen Bügel befestigt und die Last am zweiten Ende des Seils angehoben wird. Der Kraftzuwachs hängt von der Anzahl der Seilteile zwischen fester und beweglicher Klemme ab, in der Regel sind es 6 Seilteile und der Kraftzuwachs ist das 6-fache.

Der Artikel betrachtet die realen Wechselwirkungen zwischen den Blöcken und dem Kabel beim Heben der Last. Die bestehende Praxis bei der Feststellung, dass „ein fester Block keinen Kraftzuwachs und ein beweglicher Block einen zweifachen Kraftzuwachs ergibt“, interpretierte fälschlicherweise die Wechselwirkung eines Kabels und eines Blocks in einem Hebemechanismus und spiegelte dies nicht wider eine ganze Vielfalt von Blockdesigns, was zur Entwicklung einseitiger Fehlvorstellungen von Block führte. Im Vergleich zu den vorhandenen Materialmengen zum Studium eines einfachen Blockmechanismus hat sich das Volumen des Artikels um das Zweifache erhöht, aber dies ermöglichte es, die in einem einfachen Hebemechanismus ablaufenden Prozesse nicht nur den Schülern, sondern auch den Schülern klar und verständlich zu erklären zu Lehrern.

Literatur:

1. Peryshkin, A. V. Physik, 7. Klasse: Lehrbuch / A. V. Peryshkin. - 3. Aufl., Zusatz - M .: Bustard, 2014, - 224 s,: Abb. ISBN 978-5-358-14436-1. § 61. Anwendung der Hebelgleichgewichtsregel auf den Block, S. 181–183.
2. Gendenstein, LE Physik. 7. Klasse. Um 14 Uhr Teil 1. Lehrbuch für Bildungseinrichtungen / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; ed. V. A. Orlova, I. I. Roizen, 2. Aufl., korrigiert. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 S.: mit Abb. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Einfache Mechanismen, S. 188–196.
3. Elementares Lehrbuch der Physik, herausgegeben von Akademiemitglied G. S. Landsberg Band 1. Mechanik. Hitze. Molekulare Physik – 10. Aufl. – M.: Nauka, 1985. § 84. Einfache Maschinen, S. 168–175.
4. Gromov, S. V. Physik: Proc. für 7 Zellen. Allgemeinbildung Institutionen / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3. Aufl. - M.: Aufklärung, 2001.-158 s,: Abb. ISBN-5-09-010349-6 . §22. Block, S. 55-57.

Stichworte: Block, Doppelblock, fester Block, beweglicher Block, Kettenzug..

Anmerkung: Physiklehrbücher für die 7. Klasse, beim Studium eines einfachen Mechanismus interpretiert der Block den Kraftgewinn beim Heben einer Last mit diesem Mechanismus auf unterschiedliche Weise, zum Beispiel: Im Lehrbuch von A. V. Peryshkin wird der Kraftgewinn mit dem Rad erreicht des Blocks, auf den Hebelkräfte einwirken, und im Lehrbuch von L. E. Gendenshtein wird der gleiche Gewinn mit Hilfe eines Kabels erzielt, auf das die Kabelzugkraft wirkt. Unterschiedliche Lehrbücher, unterschiedliche Gegenstände und unterschiedliche Kräfte - um beim Heben einer Last an Kraft zu gewinnen. Ziel dieses Artikels ist es daher, nach Objekten und Kräften zu suchen, mit deren Hilfe beim Heben einer Last mit einem einfachen Blockmechanismus ein Kraftzuwachs erzielt wird.

Die Verwendung eines beweglichen Blocks führt zu einem zweifachen Kraftgewinn, die Verwendung eines festen Blocks ermöglicht es Ihnen, die Richtung der aufgebrachten Kraft zu ändern. In der Praxis werden Kombinationen aus beweglichen und festen Blöcken verwendet. Gleichzeitig können Sie mit jedem beweglichen Block die aufgebrachte Kraft halbieren oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Last verdoppeln. Feste Blöcke werden verwendet, um bewegliche Blöcke zu einem einzigen System zu verbinden. Ein solches System aus beweglichen und festen Blöcken wird als Kettenzug bezeichnet.

Definition

Kettenzug - ein System aus beweglichen und festen Blöcken, die durch eine flexible Verbindung (Seile, Ketten) verbunden sind und zur Erhöhung der Kraft oder Geschwindigkeit beim Heben von Lasten verwendet werden.

Ein Kettenzug wird dort eingesetzt, wo es notwendig ist, eine schwere Last mit minimalem Kraftaufwand zu heben oder zu bewegen, für Spannung zu sorgen usw. Der einfachste Kettenzug besteht nur aus einem Flaschenzug und einem Seil, während Sie die zum Heben der Last erforderliche Zugkraft halbieren können.

Abbildung 1. Jeder bewegliche Block im Kettenzug sorgt für einen doppelten Gewinn an Kraft oder Geschwindigkeit

Üblicherweise werden in Hebezeugen Kettenzüge eingesetzt, die es ermöglichen, die Spannung des Seils, das Moment aus dem Gewicht der Last auf der Trommel und das Übersetzungsverhältnis des Mechanismus (Hebezeuge, Winden) zu reduzieren. Wesentlich seltener werden Hochgeschwindigkeits-Kettenzüge eingesetzt, die es ermöglichen, bei niedrigen Drehzahlen des Antriebselementes einen Gewinn an Bewegungsgeschwindigkeit der Last zu erzielen. Sie werden in hydraulischen oder pneumatischen Hebezeugen, Gabelstaplern, Teleskopauslegerverlängerungsmechanismen für Kräne verwendet.

Das Hauptmerkmal des Kettenzuges ist die Vielfältigkeit. Dies ist das Verhältnis der Anzahl der Äste des flexiblen Körpers, an dem die Last aufgehängt ist, zur Anzahl der auf die Trommel gewickelten Äste (bei Elektrokettenzügen) oder das Verhältnis der Geschwindigkeit des vorderen Endes des flexiblen Körpers Körper zum angetriebenen (für schnelllaufende Kettenzüge). Relativ gesehen ist die Multiplizität ein theoretisch errechneter Kraft- bzw. Geschwindigkeitsgewinn beim Einsatz eines Kettenzuges. Die Änderung der Vielfachheit des Kettenzuges erfolgt durch Einbringen oder Entfernen zusätzlicher Blöcke aus dem System, während das Seilende bei gerader Vielfachheit an einem festen Strukturelement und bei ungerader Vielfachheit an einer Hakenklemme befestigt ist .

Bild 2. Seilbefestigung bei gerader und ungerader Vielfachheit des Kettenzuges

Der Festigkeitsgewinn bei Verwendung eines Flaschenzugs mit $n$ beweglichen und $n$ festen Blöcken wird durch die Formel bestimmt: $P=2Fn$, wobei $P$ das Gewicht der Last ist, $F$ die aufgebrachte Kraft am Rollenblockeingang, $n$ - Anzahl der beweglichen Blöcke.

Abhängig von der Anzahl der an der Trommel des Hebezeugs befestigten Seiläste können einfache (einfache) und doppelte Kettenzüge unterschieden werden. Bei Einkettenzügen entsteht beim Wickeln oder Wickeln eines flexiblen Elements aufgrund seiner Bewegung entlang der Trommelachse eine unerwünschte Laständerung an den Trommelträgern. Auch ohne freie Blöcke im System (das Seil von der Hakenflasche geht direkt zur Trommel) bewegt sich die Last nicht nur in der vertikalen, sondern auch in der horizontalen Ebene.

Abbildung 3. Einfach- und Doppelkettenzüge

Um ein streng vertikales Heben der Last zu gewährleisten, werden Doppelkettenzüge (bestehend aus zwei Einfachkettenzügen) verwendet, in diesem Fall werden beide Enden des Seils auf der Trommel befestigt. Um die Normalstellung der Hakenaufhängung bei ungleichmäßiger Dehnung des elastischen Elements beider Kettenzüge zu gewährleisten, werden Ausgleichs- oder Nivellierblöcke verwendet.

Abbildung 4. Möglichkeiten, um die Vertikalität des Hebens der Last sicherzustellen

Hochgeschwindigkeits-Kettenzüge unterscheiden sich von Elektrozügen darin, dass bei ihnen die Arbeitskraft, die normalerweise von einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder entwickelt wird, auf eine bewegliche Klemme aufgebracht wird und die Last am freien Ende eines Seils oder einer Kette aufgehängt wird. Der Geschwindigkeitsgewinn beim Einsatz eines solchen Kettenzuges ergibt sich aus einer Erhöhung der Lasthöhe.

Beim Einsatz von Kettenzügen ist zu beachten, dass die im System verwendeten Elemente keine absolut flexiblen Körper sind, sondern eine gewisse Steifigkeit aufweisen, damit der entgegenkommende Ast nicht sofort in den Strom des Blocks fällt, der auslaufende Ast jedoch schon nicht sofort glätten. Dies macht sich am deutlichsten bei der Verwendung von Stahlseilen bemerkbar.

Frage: Warum haben Baukräne einen lasttragenden Haken, der nicht am Ende des Seils befestigt ist, sondern an der Halterung des beweglichen Blocks?

Antwort: um die Vertikalität des Hebens der Last sicherzustellen.

Abbildung 5 zeigt einen Potenzkettenzug, bei dem es mehrere bewegliche Blöcke gibt und der feste Block nur einer ist. Bestimmen Sie, wie viel Gewicht gehoben werden kann, wenn eine Kraft $F$ = 200 N auf den festen Block ausgeübt wird?

Abbildung 5

Jeder der beweglichen Blöcke des Kraftkettenzugs verdoppelt die aufgebrachte Kraft. Das Gewicht, das von einem Potenz-Flaschenzug dritten Grades (ohne Berücksichtigung von Korrekturen für Reibungskräfte und Seilsteifigkeit) gehoben werden kann, wird durch die Formel bestimmt:

Antwort: Der Kettenzug kann eine Last von 800 N heben.

Das Heben schwerer Lasten auf eine Höhe, selbst wenn sie nicht sehr hoch ist, ist eine sehr schwierige Aufgabe für eine Person. Es wurden jedoch ziemlich viele verschiedene Mechanismen und Vorrichtungen erfunden, um diesen Prozess zu erleichtern. Der Kettenzug sollte unbedingt zu solchen Mechanismen gezählt werden. In unserem Artikel werden wir ausführlicher auf dieses Gerät eingehen und auch über die Technologie zum Erstellen eines Kettenzugs zu Hause sprechen.

Wie man das Heben erleichtert

Der Kettenzug ist ein System, das aus festen und beweglichen Blöcken besteht, die durch Ketten- oder Seiltriebe miteinander verbunden sind. Dieses Gerät wurde vor langer Zeit erfunden, denn bereits die alten Griechen und Römer verwendeten ähnliche Mechanismen. In den nächsten Jahrtausenden haben sich die Komponenten dieses Geräts und sein Zweck nicht wesentlich geändert. Bis heute wird dieses Gerät mit nur geringfügigen Änderungen fast in seiner ursprünglichen Form verwendet.

Funktionsschema des Kettenzuges

Polyspaste werden hauptsächlich in Auslegermechanismen von Baukränen verwendet. Für Kettenzüge gibt es bei aller Vielfalt zwei Hauptanforderungen: eine Erhöhung der Geschwindigkeit (dafür sind High-Speed-Mechanismen verantwortlich) und eine Erhöhung der Festigkeit (die sogenannten Power-Kettenzüge). Aufzüge verwenden normalerweise die ersteren, während die letzteren in Kränen Verwendung gefunden haben. Es ist zu beachten, dass die wichtige Tatsache darin besteht, dass die Schaltkreise von Leistungs- und Hochgeschwindigkeitsgeräten fast vollständig invers sind.

Ein konventioneller Kettenzug ist ein Gerät, dessen Hauptbestandteile sind:

• Blocksystem mit beweglichen Achsen;
• Blöcke mit festen Achsen;
• Verpackungstrommeln;
• Blöcke umgehen.

Durch das effektive Zusammenspiel von Blöcken und Seilen wird ein deutlicher Kraftzuwachs möglich. In der Stärke gewinnen wir so oft, wie wir in der Länge verlieren. Dies ist eine der Grundregeln der Mechanik, dank derer ein gewöhnlicher Mensch kann schwere Massen mit einem Minimum an körperlicher Anstrengung leicht heben.

Es ist viel rentabler, dieses Gerät zu kaufen oder selbst herzustellen, als Kräne oder ähnliche Mechanismen zu mieten. Die Besonderheit der Vorrichtung besteht darin, dass sich eine der Seiten, die an der Last befestigt ist, in einem beweglichen Zustand befindet, während die zweite Seite, die an der Stütze befestigt ist, statisch ist. Es sind die beweglichen Blöcke, die für einen so erheblichen Kraftzuwachs sorgen. Statische Blöcke sind erforderlich, um die Bahn des Seils und die Last selbst zu kontrollieren.

Existieren Verschiedene Arten Kettenzüge, die sich in Vielfalt, Parität und Komplexität unterscheiden. Der Multiplizitätsindikator bestimmt, wie oft Sie mit diesem Gerät an Kraft gewinnen. Wenn Sie also einen Mechanismus mit einer Multiplizität von 6 kaufen, haben Sie theoretisch einen 6-fachen Kraftgewinn.

Einfache und komplexe Kettenzüge - wir verstehen ihre Konstruktion

Lassen Sie uns zunächst über einfache Mechanismen sprechen. Sie können ein solches Gerät erhalten, indem Sie Blöcke zur Last und Unterstützung hinzufügen. Ein Kettenzug ist ein Gerät, bei dem ein Seil an einer Stütze befestigt ist. Wenn eine ungerade Anzahl erforderlich ist, wird das Seil am beweglichen Punkt des zu hebenden Objekts installiert. Das Hinzufügen eines Blocks erhöht die Vergrößerung des Instruments um zwei Punkte.

Um also manuell einen Kettenzug für eine herkömmliche Winde herzustellen, deren Multiplizität 2 beträgt, reicht es aus, nur einen beweglichen Block zu verwenden, der an der Last befestigt ist. Das Seil wird an der Stütze befestigt. Als Ergebnis haben wir einen geraden Kettenzug mit einer Multiplizität von 2. Komplexe Kettenzüge umfassen mehrere einfache Mechanismen. Natürlich ergibt eine solche Vorrichtung einen deutlich größeren Kraftgewinn, der durch Multiplikation der Multiplizität jedes der verwendeten Kettenzüge errechnet werden kann. Gleichzeitig sollte man die Reibungskraft nicht vergessen, wodurch die Leistung des Geräts geringfügig verloren geht.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Reibungskraft eines Seils zu reduzieren. Am effektivsten ist es, Rollen mit möglichst großem Radius zu verwenden. Denn je größer der Radius ist, desto weniger Reibungskräfte wirken auf das Seil und das Hubwerk insgesamt.

Wie das Seil die Arbeitseffizienz beeinflusst

Ein Einklemmen und Verdrehen des Seils können Sie vermeiden, wenn Sie zusätzliche Vorrichtungen verwenden, z. B. Montageplatten, mit denen Sie die Rollen gegeneinander spreizen können. Von der Verwendung dehnbarer Seile in Kettenzügen raten wir dringend ab, da diese im Vergleich zu herkömmlichen statischen Produkten sehr stark an Effizienz verlieren. Beim Zusammenbau eines Blocks zum Heben von Lasten verwenden Spezialisten sowohl eine Last als auch ein separates Seil, die unabhängig von der Hebevorrichtung am Objekt befestigt werden.

Der Betrieb einzelner Seile bietet einige Vorteile. Unter dem Strich bietet ein separates Seil die Möglichkeit, die gesamte Struktur vorzumontieren oder vorzumontieren. Außerdem kann das Durchziehen von Knoten stark erleichtert werden, da die gesamte Seillänge genutzt wird. Der einzige Nachteil ist die Unfähigkeit, die Last im automatischen Modus zu reparieren. Frachtseile hingegen können sich mit einer solchen Funktion rühmen. Wenn es also notwendig wird, die Ladung automatisch zu fixieren, verwenden Sie das Frachtseil.

Wichtig ist der Umkehrschluss. Dieser Effekt ist unvermeidlich, da sich die Last im Moment des Entfernens sowie beim Abfangen des Seils oder beim Anhalten für eine Pause mit Sicherheit in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Die Qualität der verwendeten Blöcke sowie des gesamten Geräts als Ganzes bestimmt, wie stark die Last zurückgeht. Sie können dieses Phänomen verhindern, indem Sie spezielle Rollen kaufen, die das Seil nur in eine Richtung passieren lassen.

Lassen Sie uns ein wenig darüber sprechen, wie das Lastseil richtig am Hebemechanismus befestigt wird. Nicht immer hat selbst der umsichtigste Meister ein Seil der erforderlichen Länge, das zum Befestigen des dynamischen Teils des Blocks erforderlich ist. Daher wurden mehrere Methoden zum Befestigen des Mechanismus entwickelt:

• Mit Greifknoten. Diese Knoten werden in fünf Windungen aus Schnüren gebunden, deren Querschnitt 8 mm nicht überschreitet. Die Verwendung solcher Knoten ist am effektivsten und dementsprechend gebräuchlich. Laut Experten sind die Knoten sehr stark und zuverlässig. Erst eine Belastung von mehr als 13 kN kann zum Abrutschen eines solchen Knotens führen. Wichtig ist, dass der Knoten das Seil auch beim Rutschen in keiner Weise verformt und es sicher und gesund bleibt.
• Klemmanwendung allgemeiner Zweck. Diese Geräte können auch unter schwierigen klimatischen Bedingungen eingesetzt werden, zum Beispiel an nassen oder vereisten Seilen. Eine Belastung von 7 kN kann zum Abrutschen der Klemme führen, wodurch das Seil beschädigt wird, wenn auch nicht sehr schwerwiegend.
• Persönliche Clips. Sie kommen nur bei kleinen Arbeiten zum Einsatz, da eine Belastung von mehr als 4 kN zum Abrutschen der Klemme und damit zum Seilbruch führt.

Reservierung - wir studieren die beliebtesten Schemata

Diese technologische Operation dient dazu, den Abstand zwischen den Blöcken sowie die Position dieser Blöcke zu ändern. Die Notwendigkeit des Einscherens ist auf eine Änderung der Höhe oder Geschwindigkeit beim Heben von Objekten zurückzuführen, indem ein bestimmtes Schema für den Durchgang des Seils durch die Blöcke und Rollen des Mechanismus festgelegt wird.

Das verwendete Schema hängt stark von der Art der Hebevorrichtung ab. Die Reservierung für Winden erfolgt nur zum Zwecke der Längenänderung des Auslegers. Dies wird durch Ändern der relativen Position der Führungsblöcke durchgeführt. Sehr oft wird ein solcher Vorgang bei Frachtkränen durchgeführt, wo es erforderlich ist, einen solchen Effekt wie die krummlinige Bewegung von Gewichten zu verhindern.

Aktien werden je nach verwendetem Schema in die folgenden Kategorien eingeteilt:

• Single. Dieser Typ hat Anwendung bei Kränen vom Schießtyp gefunden, bei denen der Haken an einem Seilseil angebracht werden muss. Danach ist es erforderlich, nacheinander statische Blöcke auszuführen. In der Endphase wird der Haken auf die Trommel gewickelt. Wie die Praxis zeigt, ist diese Art der Einscherung am ineffizientesten.
• Doppelt. Dieser Typ wird in Kränen verwendet, die mit einem Balken und einem Hubausleger ausgestattet sind. In diesem Fall müssen feste Blöcke am Auslegerkopf installiert werden, während das andere Ende des Seils an der Lastwinde befestigt wird.
• Vervierfachen. Es ist bei Kettenzügen gefragt, die zum Heben von Gegenständen mit großer Masse verwendet werden. Normalerweise wird eines der zuvor beschriebenen Einscherschemata verwendet, mit dem einzigen Unterschied, dass sie für jede Hakenflasche separat verwendet werden.

Wir machen einen Kettenzug aus Pappbechern und Zahnrädern

Die im Bau verwendeten Geräte sind sehr komplex, was logisch ist, denn hier müssen große Lasten auf eine ausreichend hohe Höhe gehoben werden. verstehe sie Design-Merkmale ist sehr problematisch. Was kann man nicht über Heimkettenzüge sagen, die im Alltag verwendet werden. Sie sind so einfach und verständlich, dass jeder mit seinen eigenen Händen einen Kettenzug bauen kann. Dazu benötigen wir folgende Geräte:

1. 1. mehrere Gläser Papier;
2. 2. Schere;
3. 3. Spitze oder starker Faden, der als Seil dient;
4. 4. Plastilin;
5. 5. Kunststoffbügel.

Zunächst müssen Sie einen Korb herstellen, in dem sich die Ladung bewegt. Für diese Zwecke verwenden wir Papierbecher durch die wir das Seil führen. Wir sammeln den Flaschenzug von Kleiderbügeln. Wir befestigen das Seil oder den Faden oben am Kleiderbügel und wickeln es dann mehrmals um die Querstange. Der aus den Gläsern erhaltene Korb sollte mit dem Haken an den unteren Bügel gehängt werden. Diese Flaschenzug-Sammlung kann im Prinzip als abgeschlossen betrachtet werden. Um Lasten zu heben, müssen Sie nur den Mechanismus richtig verwenden. Dazu müssen Sie am freien Ende des Fadens ziehen, was zur Verbindung der Kleiderbügel führt. Jetzt können Sie versuchen, schwere Gegenstände auf eine Höhe zu heben.

Es gibt eine andere Möglichkeit, einen Kettenzug mit Ihren eigenen Händen herzustellen, die etwas komplizierter ist, sich jedoch durch eine höhere Effizienz und Zuverlässigkeit des Designs auszeichnet. Hier brauchen wir Lager, ein Zahnrad, einen Haken, Kabel mit Blöcken und einen Gewindebolzen. Zuerst befestigen wir die Lager am Bolzen, danach montieren wir das Zahnrad am Ende des Bolzens, damit es bequemer und einfacher ist, einen selbstgebauten Kettenzug zu verwenden. Es bleibt nur, das Kabel über die Zahnräder zu werfen und zu befestigen, während das freie Ende mit einem Haken ausgestattet wird, der zum Anheben von Gegenständen erforderlich ist.

Abschließend erinnern wir daran, dass bei der Arbeit mit Kettenzügen, die in einem Geschäft gekauft oder zu Hause hergestellt wurden, unbedingt die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten sind. Es ist notwendig, das Design sorgfältig auf Festigkeit und Integrität zu prüfen. Die Lasten selbst sollten sanft und vorsichtig angehoben werden, ohne dass sie sich zu diesem Zeitpunkt unter einem schwebenden Gegenstand befinden.

Physik Klasse 7. EINFACHE MECHANISMEN

In der modernen Technologie für den Warentransfer auf Baustellen und Unternehmen sind Hebemechanismen weit verbreitet und unverzichtbar Bestandteile die angerufen werden könneneinfache Mechanismen. Darunter die ältesten Erfindungen der Menschheit: Block und Hebel . Der antike griechische Wissenschaftler Archimedes erleichterte die Arbeit des Menschen, gab ihm einen Kraftzuwachs bei der Verwendung seiner Erfindung und lehrte ihn, die Richtung der Kraft zu ändern.

Ein Block ist ein Rad mit einer umlaufenden Nut für ein Seil oder eine Kette, deren Achse starr an einem Wand- oder Deckenbalken befestigt ist. Hebevorrichtungen verwenden normalerweise nicht einen, sondern mehrere Blöcke. Ein System aus Blöcken und Seilen zur Erhöhung der Tragfähigkeit wird als Kettenzug bezeichnet.

Beweglicher und fester Block- die gleichen alten einfachen Mechanismen wie der Hebel. Bereits 212 v. Chr. entrissen die Syrakusaner den Römern mit Hilfe von Haken und Greifern, die mit Blöcken verbunden waren, die Belagerungsmittel. Der Bau von Militärfahrzeugen und die Verteidigung der Stadt wurde von Archimedes geleitet.

Fester Block Archimedes betrachtete es als einen gleicharmigen Hebel.
Das auf eine Seite des Blocks wirkende Kraftmoment ist gleich dem auf die andere Seite des Blocks wirkenden Kraftmoment. Die Kräfte, die diese Momente erzeugen, sind ebenfalls die gleichen.
Es gibt keinen Kraftzuwachs, aber mit einem solchen Block können Sie die Richtung der Kraft ändern, was manchmal erforderlich ist.

Archimedes nahm den beweglichen Block als ungleichen Hebel, wodurch er um das Zweifache an Kraft gewann. Bezogen auf den Drehpunkt wirken Kräftemomente, die im Gleichgewicht gleich sein sollten.

Archimedes studierte mechanische Eigenschaften Block verschieben und in die Praxis umsetzen. Laut Athenaeus "fanden sie viele Methoden vor, um das gigantische Schiff zu starten, das vom syrakusanischen Tyrannen Hieron gebaut wurde, aber der Mechaniker Archimedes schaffte es mit einfachen Mechanismen, das Schiff mit der Hilfe einiger weniger Menschen zu bewegen. Archimedes kam herauf mit einem Block und durch ihn hindurch startete ein riesiges Schiff".

Themen des USE-Kodifizierers: einfache Mechanismen, Mechanismeneffizienz.

Mechanismus - ein Gerät zur Kraftumwandlung (Zunahme oder Abnahme).
einfache Mechanismen ist ein Hebel und eine schiefe Ebene.

Hebelarm.

Hebelarm ist ein starrer Körper, der sich um eine feste Achse drehen kann. Auf Abb. 1) zeigt einen Hebel mit einer Drehachse. An den Enden des Hebels (Punkte und ) wirken die Kräfte und . Die Schultern dieser Kräfte sind jeweils gleich und .

Die Gleichgewichtsbedingung für den Hebel ist durch die Momentenregel gegeben: , woher

Reis. 1. Hebel

Aus diesem Verhältnis folgt, dass der Hebel so oft an Kraft oder an Distanz gewinnt (je nach Verwendungszweck), wie der größere Arm länger ist als der kleinere.

Um beispielsweise eine Last von 700 N mit einer Kraft von 100 N zu heben, müssen Sie einen Hebel mit einem Armverhältnis von 7: 1 nehmen und die Last auf einen kurzen Arm legen. Wir werden 7-mal an Kraft gewinnen, aber wir werden um den gleichen Betrag an Entfernung verlieren: Das Ende des langen Arms beschreibt einen 7-mal größeren Bogen als das Ende des kurzen Arms (dh die Last).

Beispiele für einen Hebel, der an Kraft gewinnt, sind eine Schaufel, eine Schere, eine Zange. Das Ruder des Ruderers ist ein Hebel, der einen Abstandsgewinn gibt. Und die übliche Waage ist ein gleicharmiger Hebel, der weder an Distanz noch an Stärke einen Gewinn bringt (sonst können sie zum Wiegen von Käufern verwendet werden).

Fester Block.

Eine wichtige Art der Hebelwirkung ist Block - ein Rad, das in einem Käfig mit einer Nut befestigt ist, durch die ein Seil geführt wird. Bei den meisten Problemen wird das Seil als schwereloser, nicht dehnbarer Faden betrachtet.

Auf Abb. 2 zeigt einen festen Block, d. h. einen Block mit einer festen Drehachse (die senkrecht zur Ebene der Figur durch den Punkt verläuft).

Am rechten Ende des Fadens ist an einem Punkt ein Gewicht befestigt. Denken Sie daran, dass das Gewicht des Körpers die Kraft ist, mit der der Körper auf die Stütze drückt oder die Aufhängung dehnt. In diesem Fall wird das Gewicht an dem Punkt angebracht, an dem das Gewicht am Faden befestigt ist.

Auf das linke Fadenende wird an einem Punkt eine Kraft ausgeübt.

Die Schulter der Kraft ist , wobei der Radius des Blocks ist. Der Gewichtsarm ist gleich . Dies bedeutet, dass der feste Block ein gleicharmiger Hebel ist und daher weder Kraft noch Abstand gewinnt: Erstens haben wir Gleichheit und zweitens im Bewegungsvorgang der Last und des Fadens die Bewegung von der Punkt ist gleich der Bewegung der Last.

Warum wird dann überhaupt ein fester Block benötigt? Es ist insofern nützlich, als es Ihnen ermöglicht, die Richtung der Anstrengung zu ändern. Normalerweise wird ein fester Block als Teil komplexerer Mechanismen verwendet.

bewegender Block.

Auf Abb. 3 abgebildet beweglicher Block, dessen Achse sich mit der Last bewegt. Wir ziehen den Faden mit einer punktuell angesetzten und nach oben gerichteten Kraft. Der Block dreht sich und bewegt sich gleichzeitig auch nach oben, wodurch eine an einem Faden hängende Last angehoben wird.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist der Fixpunkt der Punkt , um den sich der Block dreht (er würde über den Punkt „rollen“). Sie sagen auch, dass die momentane Rotationsachse des Blocks durch den Punkt geht (diese Achse ist senkrecht zur Ebene der Figur gerichtet).

Das Gewicht der Last wird am Befestigungspunkt der Last am Gewinde aufgebracht. Die Hebelwirkung ist die gleiche.

Aber die Schulter der Kraft, mit der wir den Faden ziehen, erweist sich als doppelt so groß: Sie ist gleich. Dementsprechend ist die Gleichgewichtsbedingung für die Last Gleichheit (was wir in Abb. 3 sehen: Der Vektor ist zweimal kürzer als der Vektor ).

Daher gibt der bewegliche Block zweimal einen Kraftzuwachs. Gleichzeitig verlieren wir jedoch gleich zweimal an Distanz: Um die Last um einen Meter zu heben, muss die Spitze um zwei Meter verschoben werden (dh es müssen zwei Meter Faden herausgezogen werden).

Der Block in Abb. 3 gibt es einen Nachteil: Das Hochziehen des Fadens (über den Punkt hinaus) ist nicht der beste beste Idee. Stimmen Sie zu, dass es viel bequemer ist, den Faden nach unten zu ziehen! Hier kommt der feste Block zur Rettung.

Auf Abb. Fig. 4 zeigt einen Hebemechanismus, der eine Kombination aus einem beweglichen und einem feststehenden Block ist. Eine Last wird an dem beweglichen Block aufgehängt, und das Kabel wird zusätzlich über den festen Block geworfen, was es ermöglicht, das Kabel nach unten zu ziehen, um die Last anzuheben. Die äußere Kraft auf das Kabel wird wiederum durch den Vektor angezeigt.

Grundsätzlich unterscheidet sich dieses Gerät nicht vom beweglichen Block: Mit seiner Hilfe erhalten wir auch einen zweifachen Kraftzuwachs.

Schiefe Ebene.

Wie wir wissen, ist es einfacher, ein schweres Fass über geneigte Laufstege zu rollen, als es vertikal anzuheben. Brücken sind also ein Mechanismus, der einen Kraftzuwachs gibt.

In der Mechanik wird ein solcher Mechanismus als schiefe Ebene bezeichnet. Schiefe Ebene ist eine flache, flache Oberfläche in einem gewissen Winkel zur Horizontalen. In diesem Fall heißt es kurz: „Schiefe Ebene mit Winkel“.

Finden wir die Kraft, die auf die Massenlast aufgebracht werden muss, um sie entlang einer glatten schiefen Ebene mit einem Winkel gleichmäßig anzuheben. Diese Kraft wird natürlich entlang der schiefen Ebene gerichtet (Abb. 5).

Wählen wir die Achse wie in der Abbildung gezeigt. Da sich die Last ohne Beschleunigung bewegt, sind die auf sie wirkenden Kräfte ausgeglichen:

Wir entwerfen auf der Achse:

Es ist diese Kraft, die aufgebracht werden muss, um die Last die schiefe Ebene hinauf zu bewegen.

Um dieselbe Last gleichmäßig vertikal anzuheben, müssen Sie eine entsprechende Kraft aufbringen. Das sieht man seit . Die schiefe Ebene gibt wirklich einen Kraftgewinn, und je größer, desto kleiner der Winkel.

Weit verbreitete Sorten von schiefen Ebenen sind Keil und Schraube.

Die goldene Regel der Mechanik.

Ein einfacher Mechanismus kann zu einem Kraft- oder Distanzgewinn führen, aber nicht zu einem Arbeitsgewinn.

Beispielsweise ergibt ein Hebel mit einem Hebelverhältnis von 2:1 einen doppelten Kraftgewinn. Um eine Last mit einem Gewicht auf dem kleineren Arm zu heben, müssen Sie Kraft auf den größeren Arm ausüben. Aber um die Last auf eine Höhe zu heben, muss der größere Arm auf abgesenkt werden, und die geleistete Arbeit ist gleich:

d.h. derselbe Wert wie ohne Betätigung des Hebels.

Bei einer schiefen Ebene gewinnen wir an Kraft, da wir eine Kraft auf die Last aufbringen, die kleiner ist als die Schwerkraft. Um die Last jedoch auf eine Höhe über der Ausgangsposition anzuheben, müssen wir entlang einer schiefen Ebene fahren. Gleichzeitig machen wir die Arbeit

d.h. das gleiche wie beim vertikalen Heben der Last.

Diese Tatsachen dienen als Manifestationen der sogenannten goldenen Regel der Mechanik.

goldene Regel Mechanik. Keiner der einfachen Mechanismen bringt einen Arbeitsgewinn. Wie oft gewinnen wir an Stärke, wie oft verlieren wir an Distanz und umgekehrt.

Die goldene Regel der Mechanik ist nichts anderes als eine einfache Version des Energieerhaltungssatzes.

Effizienz des Mechanismus.

In der Praxis muss man zwischen nützlicher Arbeit unterscheiden EIN nützlich, um durch den Mechanismus unter idealen Bedingungen ohne Verlust erreicht zu werden, und volle Arbeit EIN voll,
die für die gleichen Zwecke in einer realen Situation durchgeführt wird.

Die Gesamtarbeit ist gleich der Summe:
-nützliche Arbeit;
- Arbeit gegen Reibungskräfte in verschiedenen Teilen des Mechanismus;
- Arbeit, die durchgeführt wurde, um die Bestandteile des Mechanismus zu bewegen.

Beim Heben einer Last mit einem Hebel muss also zusätzlich Arbeit geleistet werden, um die Reibungskraft in der Achse des Hebels zu überwinden und den Hebel selbst zu bewegen, der ein gewisses Gewicht hat.

Vollständige Arbeit ist immer nützlicher. Das Verhältnis von Nutzarbeit zu Vollarbeit wird als Leistungskoeffizient (COP) des Mechanismus bezeichnet:

=EIN nützlich / ABER voll

Der Wirkungsgrad wird üblicherweise in Prozent angegeben. Der Wirkungsgrad realer Mechanismen liegt immer unter 100%.

Lassen Sie uns den Wirkungsgrad einer geneigten Ebene mit einem Winkel bei Reibung berechnen. Der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche der schiefen Ebene und der Last ist .

Lassen Sie das Gewicht der Masse gleichmäßig entlang der schiefen Ebene unter Krafteinwirkung von Punkt zu Punkt auf eine Höhe ansteigen (Abb. 6). Entgegen der Bewegungsrichtung wirkt die Gleitreibungskraft auf die Last.

Es gibt keine Beschleunigung, daher sind die auf die Last wirkenden Kräfte ausgeglichen:

Projektion auf die X-Achse:

. (1)

Projektion auf die Y-Achse:

. (2)

Außerdem,

, (3)

Aus (2) haben wir:

Dann aus (3):

Setzen wir dies in (1) ein, erhalten wir:

Die Gesamtarbeit ist gleich dem Produkt aus der Kraft F und dem Weg, den der Körper entlang der Oberfläche der schiefen Ebene zurücklegt:

EIN voll=.

Die nützliche Arbeit ist offensichtlich gleich:

ABER nützlich=.

Für die gewünschte Effizienz bekommen wir.