Блоки физика формулы: Блок — урок. Физика, 7 класс.

Блок и система блоков | 7 класс Онлайн

Конспект по физике для 7 класса «Блок и система блоков». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое блок. Какой блок называют неподвижным, а какой – подвижным. Что представляют собой системы блоков.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Если перекинуть верёвку через прочную ветку дерева, за один конец привязать груз, а за другой конец верёвки потянуть, то можно поднять груз на нужную высоту и закрепить его там. Такая система лежит в основе ещё одного простого механизма – блока.

НЕПОДВИЖНЫЙ БЛОК

Блок представляет собой колесо с жёлобом, через который пропущена верёвка, трос или цепь.

Блоки бывают двух видов — неподвижные и подвижные. Неподвижным называют такой блок, ось которого закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается. Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса: ОА = ОВ.

Согласно правилу моментов F₁l₁ = F₂l₁, где F₁ — сила, с которой действует на точку подвеса груз, F₂ — сила, которую прикладывают для того, чтобы груз поднять, а l₁ – радиус блока. Получается, что F₁ = F₂.

Такой блок не даёт выигрыша в силе, но позволяет менять направление действия силы.

ПОДВИЖНЫЙ БЛОК

Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом. Для того чтобы поднять груз, необходимо приложить силу F₁, которая стремится повернуть блок вокруг его оси вращения, проходящей через точку О, расположенную не в центре. Плечо силы F₁ — отрезок ОВ — является диаметром блока. Момент этой силы таким образом равен М₁ = F₁l₁.

Груз, прикреплённый к центру блока, своим весом создаёт момент М₂ = F₂l₂, где сила F₂ равна весу груза, а плечо силы l₂ = l₁/2, так как l₂ — это радиус блока ОА.

Согласно правилу моментов M₁ = М₂, т. е. F₁l₁ = F₂l₁/2.

Получается, что F₁/F₂ = 2. Это значит, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

КОМБИНАЦИЯ НЕПОДВИЖНОГО БЛОКА С ПОДВИЖНЫМ

На практике удобно применять комбинацию неподвижного блока с подвижным. Неподвижный блок применяют только для удобства. Он не даст выигрыша в силе, по изменяет направление действия силы, например, позволяет поднимать груз, стоя на земле.

Если же выигрыша в силе в 2 раза недостаточно, можно сконструировать систему из подвижных и неподвижных блоков таким образом, чтобы она давала выигрыш в силе, например, в 4 раза и более.

На практике широко используют устройство, называемое полиспастом (от др.греч. potyspastos — натягиваемый многими веревками или канатами). Это устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом, и предназначенное для выигрыша в силе.

Полиспаст часто применяют для подъёма небольших грузов (шлюпок на судне). Также он является частью механизма подъемного крана. В альпинизме полиспаст используют для организации переправ через пропасти.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОСТЫХ МЕХАНИЗМОВ

Рычажные весы — простейший рычаг, где силы — это веса грузов. Рычаги имеются у многих машин. Педали и ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля, клавиши пианино — всё это примеры рычагов, используемых в машинах и инструментах.

Для подъёма воды из колодцев чаще используют устройство, называемое воротом. Ворот состоит из барабана в форме цилиндра и прикреплённой к нему рукоятки. Выигрыш в силе, даваемый воротом, тем больше, чем больше отношение радиуса окружности, описываемой рукояткой ворота к радиусу барабана, на который намотана верёвка.

Издревле при строительстве хозяйственных построек сооружалась бревенчатая наклонная плоскость, которая потом использовалась для поднятия тяжёлых грузов.

---

Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Блок и система блоков»: Что такое блок. Какой блок называют неподвижным, а какой – подвижным. Что представляют собой системы блоков.
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

что это в физике, как выглядит, формула, где применяется

Содержание:

• Преимущество подвижного блока
• Расчет силы
• Где применяется
• Примеры расчета

Содержание

• Преимущество подвижного блока
• Расчет силы
• Где применяется
• Примеры расчета

В физике механическое приспособление в виде колеса с желобом называется блоком. Этот простой механизм вращается вокруг своей оси, а углубление в нем предназначено для троса, который подцепляется к грузу. Основное назначение устройства — облегчение подъема и экономия силы. 

Различают два вида блоков: подвижный и неподвижный. Первый перемещается вместе с грузом. Второй остается на месте, но позволяет менять направление движения. 

Блоки использовали еще в Древней Греции. Архимед видел сходство между блоком и рычагом. Неподвижный блок он соотносил с равноплечим рычагом, а подвижный с неравноплечим. 

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примечание

По легенде, Архимед использовал подвижный блок для спуска огромного корабля на воду. 

Преимущество подвижного блока

При использовании этого блока происходит двукратный выигрыш в силе. Ось его не зафиксирована, а движется вместе с грузом, который прикрепляется к центру устройства. Согласно правилу, момент силы — это произведение силы и плеча веса:

M=F × l

Экономия происходит вследствие того, что плечо веса (F₁) и плечо силы тяги (F₂) неравнозначны. Первое равно радиусу блока, а второе — его диаметру. 

Расчет силы

Сила, с которой нужно воздействовать на подвижный блок, рассчитывается по формуле:

\(F = \frac{P}{2} \)

Но в этой формулировке не учитывается такая величина, как сила трения, затрудняющая движение груза. Поэтому уравнение соответствует идеальному блоку. 

Для определения работы блока в реальных условиях в выражение добавляют коэффициент трения.

Где применяется

Подвижный блок облегчает подъем груза, поэтому прежде всего этот механизм стали применять в работе с тяжелыми грузами: в строительстве, разгрузочных работах, спуске на воду тяжелых судов.

Устройство помогает работать канатным дорогам, лодочным лебедкам и буровым установкам. Французские шторы — жалюзи — работают по схеме подвижного блока.

В некоторых машинах задействуют системы сочетания блоков, например, в грузоподъемной технике используют полиспаст — обойму из подвижных и неподвижных блоков.

Примеры расчета

Задача1

Определите вес груза, который поднимают с помощью подвижного блока, если известно, что веревку тянут с силой 150Н.

Решение

Так как подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза, то рассчитать вес нужно по формуле:

\(P=F×2=150×2=300Н\)

Задача 2

С какой силой нужно тянуть груз весом 50Н с помощью подвижного блока? 

Решение

\(F=P/2=50/2=25H\)

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.00 (Голосов: 5)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

2}только $. Давайте узнаем, как.

Сначала я воспользуюсь второй диаграммой

Для этой системы уравнение для обеих масс будет таким:-

Для блока массой $m_1$ (в данном случае 4 кг)

$m_1 g-T = m_1 a_1$ $—-eq 1$

{взяла положительное направление вниз}

И Для блока массой $m_2$ (в данном случае 2 кг)

$T=m_2 a_2$ $- —-eq 2$

{Принял направление RHS положительным}

Следовательно, мы можем сказать, что это движение в связи, поэтому для этого полная работа, выполненная напряжением в системе, будет равна нулю.

Работа, выполненная натяжением 4-килограммового блока, равного $m_1$, будет равна

$W_1 = \vec{T} . \vec{x_1}$

Таким образом, смещение и натяжение точно в одном направлении, поэтому угол между ними будет 180 градусов

И проделанная работа будет равна

$W_1 = T x_1$

Аналогично для Блок $m_2$ массой 2 кг работа натяжения будет:-

$W_1 = \vec{T} . \vec{x_2}$

$W_1 = -T x_2$

Таким образом, из вывода о том, что полная работа натяжения всей системы будет равна нулю, тогда:-

$T x_1 – T x_2 = 0$

Сократив напряжение с обеих сторон, мы получим

$x_1 = x_2$

Таким образом, продифференцировав обе стороны два раза по времени, мы получим ускорение.

$a_1 = a_2$

Это означает, что оба блока ускоряются с одинаковой скоростью.

Таким образом, положив $a_1 = a_2 = a$

Решив все приведенные выше уравнения, мы получим

$m_1 g – T=m_1 a$

И для m_2

$T = m_2 a$

92}$

Теперь, как мы знаем, согласно второму закону движения результирующая сила, действующая на объект, будет равна его массе, умноженной на ускорение. Таким образом, из этого уравнения результирующая сила, действующая на брусок массой $m_1$ (в данном случае 4 кг), будет равна $m_1 g-T$. T будет отрицательным только потому, что он действует в противоположном направлении, а мы зафиксировали нисходящее направление как положительное, и все, что произойдет в его противоположном направлении, будет считаться отрицательным.

А на брусок массой $m_2$ (в данном случае это 2кг) действует только одна сила растяжения, поэтому результирующая сила на бруске будет только Т.

Таким образом, просто подставив, мы получим ответ. 2$ 92$

Это снова оказывается правдой

Эта формула, для которой вы пытаетесь найти, как она получается, выглядит так:-

Мы предполагаем один блок вместо двух блоков с массой, равной сумме масс обоих блоков и предположив, что система имеет только один блок, и вычислить результирующую силу, действующую на него, напряжение здесь исчезает, потому что нити нигде не соединены, потому что в системе теперь только один блок.

И получается формула 92$

Надеюсь вам поможет!

домашнее задание и упражнения – Уравнение зависимости для системы клиновых блоков

$\begingroup$

В) Какое уравнение связи движения между клином А и блоком В относительно А?

Мой подход : Если мы сместим клин A на расстояние $x$, то блок B должен иметь чистое смещение

$$x(\text{из-за того, что 1-я струна соединена непосредственно с клином})+x(\text{средняя строка}) + x\cos\theta(\text{из-за строки, прикрепленной к блоку B})$$

Таким образом, полное перемещение $y$ точки B равно $$Y = 2x + x\cos\theta$$ Дифференцируя получаем, $$V(B) = 2V(A) + V(A) \cos\theta$$

Сомнение : Однако правильный ответ на вопрос: $V(B) = 2V(A)$, что противоречит мой подход. И я не могу понять, почему не будет никакой угловой зависимости.

Дополнительные :

1. Даже я проверил на экстремальное значение $\theta = 0⁰$ И нашел ответ, чтобы быть $V(B) = 2V(A) + V(A) \cos 0⁰$
   $В(В) = 3В(А)$

2. Метод виртуального натяжения также поддерживает мой ответ.

• домашние задания и упражнения
• ньютоновская механика
• силы
• ускорение
• скорость

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Если наклон А смещается вправо на расстояние х, то длина струны между наклоном и левым шкивом должна увеличиться на х, а длина между двумя шкивами также должна увеличиться на х . Эти две длины должны исходить от струны между блоком B и правым шкивом. Блок перемещается вверх по склону на расстояние 2x.

Скорость блока (вверх по склону) в два раза больше скорости по склону. Скорость блока относительно горизонтальной поверхности равна v + 2v cos(θ).

$\endgroup$

$\begingroup$

Если клин переместится на расстояние $m$ в направлении $\hat i$, то два верхних бита строки удлинятся в сумме на $+m+m=2m$, что, в свою очередь, означает, что нижняя часть строка укорочена на $2m$.
Итак, блок переместился на $2м$ относительно склона.

Таким образом, расстояние, скорость или величина ускорения блока, $B$, относительно наклона, $A$, в два раза больше, чем наклон, $A$, относительно земли, $G $.
Например, $|\vec a_{\rm B,A}|=2\,|\vec a_{\rm A,G}| = 2a$, где $\vec a_{\rm B,A}$ — ускорение бруска $B$ относительно наклона $A$ и т. д.

Найти ускорение бруска $B$ относительно земли $\vec v_{\rm B,G}$ используйте $\vec a_{\rm B,A} + \vec a_{\rm A,G} = \vec a_{\rm B,G}$.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Как показано на рисунке, когда клин A перемещается вправо на величину «x», длина струн 1 и 2 увеличивается на величину «x», поскольку шкив слева фиксируется. Однако, поскольку длина строки не меняется, блок B перемещается в указанном направлении на величину «2x». Однако, если предположить, что блок не теряет контакта с клином, блок также перемещается вправо на величину «x» вместе с клином.

Таким образом, смещение блока B в векторе равно:-$$\vec{s_B}=2x\hat{a}+x\hat{b}$$ где $\hat{a}$ и $\hat{b}$ — единичные векторы вдоль направления, образующего угол $\theta$ с горизонтом, как показано, и с горизонтальным направлением соответственно, в то время как смещение клина A в векторе равно :-$$\vec{s_A}=x\шляпа{b}$$ Итак, смещение блока B относительно клина A равно: $$\vec{s_{B/A}}=\vec{s_B}-\vec{s_A}=2x\hat{a}+x\hat{b }-x\шляпа{b}=2x\шляпа{а}$$. Учитывая только величину, мы можем иметь:- $$s_{B/A}=2x$$ Дифференцируя обе части, мы имеем:-$$V_{B/A}=2V_A$$, что и является требуемым ответом.

Примечание:- Вопрос задает уравнение ограничения движения между клином A и блоком B ОТНОСИТЕЛЬНО A , которое отсутствует в вашем подходе. Надеюсь, поможет.

$\endgroup$

$\begingroup$

Предположим, что следующая цифра выглядит следующим образом:

Длина строки, заданная $$(x_2+L)\times 2+\frac{L-(x_1-x_2)}{\cos\theta}=\text{константа}$$

Дифференцирование выше $$2\dot{x_2}-\frac{\dot{x_1}-\dot{x}_2}{\cos\theta}=0$$

$$2\точка{х}_2-\точка{х}_1+\точка{х_2}=0$$ $$(2\cos\тета+1)\точка{х}_2=\точка{х}_1$$ или $$\boxed{(2\cos\theta +1)V_A=V_B}$$

Вот оно!

Ваш ответ из учебника неверен!

$\endgroup$

$\begingroup$

Давайте сначала посмотрим на этот пример:

чтобы получить уравнение движения, вы должны записать компоненты векторов положения относительно инерциальной системы таким образом:

$$\vec R_1=\left[ \begin {array}{c} x_{{10}}\ \ д_{{10}}+ж_{{1} }\end {массив} \right]\\ \vec R_2=\left[ \begin {array}{c} x_{{20}}+w_{{2}}\sin \left( \theta \right) \\ y_{{20}}+w_{{2}}\cos \left( \theta \right) \конец {массив} \справа] $$

где $~x_{i0}~,y_{i0}~$ — постоянные компоненты.