Через два неподвижных блока

Через два неподвижных блока

1566. Через два неподвижных блока перекинут шнур, к концам которого подвешены гири по 5 кг каждая (рис. 204). Шнур между блоками разрезали и присоединили к динамометру. Что покажет динамометр?

1567. О ветровое стекло едущей машины ударилась муха. Какие силы действуют на муху во время удара? Какие силы действуют на машину во время удара? Сравните силы, действующие на муху и на машину во время удара.

1568. Две фигуристки, стоя на коньках на льду, оттолкнулись друг от друга. Что произойдет с фигуристками?
Они разъедутся в разные стороны, под действием одинаковой по модулю силой направленной в разные стороны.

1569. Космонавт в невесомости выпустил из рук массивный предмет (не толкая его). Что произошло с космонавтом? Что с ним произойдет, если он бросит этот предмет?
Если отпустить предмет не толкая его, он останется на месте, как и космонавт. При броске космонавт и предмет разлетятся в разные стороны. Подействовав друг на друга с одинаковой силой направленной в разные стороны.

1570. Почему человек не может поднять себя за волосы?
С какой силой человек тянет себя за волосы, с такой же силой волосы тянут человека вниз. Максимум можно вырвать волосы.

1571. Сидя в санках на ровной местности, вам не удастся заставить сани двигаться, как бы сильно вы не тянули за веревку. Но если вы выйдете из саней и будете их толкать или тянуть за веревку с той же силой, сани поедут. Почему?
Потому что сидя в санях человек не оказывает внешнего воздействия на систему. Максимум можно сдвинуть сани с места применяя закон сохранения импульса. Если выйти из саней, то человек будет оказывать внешнее воздействие на сани, отталкиваясь от земли человек потянет за собой и сани.

1572. Железная гайка притягивается к магниту. Притягивается ли магнит к гайке? Если магнит и гайку положить на отдельные пробки и пустить плавать в воде, что произойдет? Проверьте на опыте.
Магнит притягивается с такой же силой к гайке. Гайка и магнит будут сближаться, т.к трения о воду мало и позволяет наблюдать движение.

1573. В следующих примерах какие силы вы назовете действующими и какие противодействующими?
а) На горизонтальной поверхности земли лежит камень (рис. 205).
б) На горизонтальном полу стоит стол и на горизонтальной его поверхности покоится груз (рис. 206).
в) На веревке подвешен груз (рис. 207).
г) Через неподвижный блок, прикрепленный к потолку (рис. 208), перекинута веревка, к концам которой подвешены два равных груза.

1574. На горизонтальном гладком столе лежат два бруска А и В, соединенные нитью. Масса каждого бруска 1 кг. На эти бруски действует сила F = 0,4 Н, как показано на рисунке 209.

Не принимая в расчет трение, определите:
а) с каким ускорением движутся бруски;
б) какая по величине сила действует на левый брусок в направлении движения;
в) с какой силой натянута веревка;
г) какие по величине силы действуют на правый брусок по линии его движения?

1575. Паровоз весом 500 кН, сцепленный с двумя вагонами по 200 кН каждый, начинает двигаться с ускорением 0,2 м/с2. Сопротивление движению составляет 0,005 веса состава. Определите силы, действующие на паровоз и на каждый из вагонов, и силы натяжения в сцеплениях. Чему равнялись бы эти силы, если бы состав двигался равномерно? Считать g = 10 м/с2.

1576. Через неподвижный блок перекинута нить, к концам которой подвешены два груза в 120 г и 125 г. Определите силы, действующие на каждый груз, и силу натяжения нити.

Читайте также:  Никнеймы для стима на английском

1577. С высоты 5 м свободно падает камень весом 6 Н. Через сколько секунд камень упадет на землю? С каким ускорением движется земля по направлению к камню (относительно, например, Солнца)? В течение какого времени (в годах, считая год равным 3,2 • 107 с) Земля, двигаясь с таким ускорением, прошла бы путь 0,5 см? Масса Земли б • 1027 г. Считать g = 10 м/с2.

1578. Брусок массой m1 = 2 кг связан невесомой и нерастяжимой нитью с бруском m2 = 3 кг, оба бруска лежат на гладком столе…

1579. Три лежащие на гладком горизонтальном столе тела массами m1 = 1 кг, т2 = 3 кг и m3 = 4 кг соединены невесомыми, нерастяжимыми нитями…

1580. Грузы массами m1 = 3 кг и m2 = 4 кг связаны нерастяжимой, невесомой нитью и лежат на горизонтальном столе…

1581. На рисунке 213 изображены тела 1 и 2, соединенные невесомой и нерастяжимой нитью. Массы тел m1 = 1 кг, m2 = 4 кг соответственно. Определите ускорение системы и силу натяжения нити. Трение не учитывать.

1582. Бруски массами m1 = 0,2 кг и m2 = 0,3 кг соединены перекинутой через легкий неподвижный блок нитью (рис. 214). Какова сила давления на ось блока? Определите ускорение системы и силу натяжения нити.

1583. Два одинаковых тела, массой 500 г каждое, прикреплены к концам перекинутой через легкий блок нити…

1584. Найдите ускорение системы, изображенной на рисунке 216, если все три груза одинаковые, массой 500 г каждый. Определите силу натяжения каждой нити.

1585. Горизонтальной силой, равной по модулю 30 Н, тянут санки массой 2 кг, на которых лежит груз массой 18 кг (рис. 217). Коэффициент трения полозьев о снег равен 0,1. Какова сила трения, действующая на груз?

1586. Система, изображенная на рисунке 218, находится в равновесии. Считаем, что трения в системе нет. Найдите отношение масс грузов.

1587. Масса каждого бруска на рисунке 219 равна 1 кг. Считаем, что трения в системе нет. Найдите ускорение, с которым движутся грузы.

Блоки относят к простым механизмам. В группу этих устройств, которые служат для преобразования силы, помимо блоков относят рычаг, наклонную плоскость.

Изготавливаются блоки в виде дисков (колес, низких цилиндров и т. п.), имеющих желоб, через который пропускают веревку (торс, канат, цепь).

Неподвижный блок

Неподвижным называется блок, с закрепленной осью (рис.1). Он не перемещается при подъеме груза. Неподвижный блок можно рассматривать как рычаг, который имеет равные плечи.

Условием равновесия блока является условие равновесия моментов сил, приложенных к нему:

Блок на рис.1 будет находиться в равновесии, если силы натяжения нитей равны:

так как плечи этих сил одинаковы (ОА=ОВ). Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, но он позволяет изменить направление действия силы. Тянуть за веревку, которая идет сверху часто удобнее, чем за веревку, которая идет снизу.

Если масса груза, привязанного к одному из концов веревки, перекинутой через неподвижный блок равна m, то для того, чтобы его поднимать, к другому концу веревки следует прикладывать силу F, равную:

при условии, что силу трения в блоке мы не учитываем. Если необходимо учесть трение в блоке, то вводят коэффициент сопротивления (k), тогда:

Заменой блока может служить гладкая неподвижная опора. Через такую опору перекидывают веревку (канат), которая скользит по опоре, но при этом растет сила трения.

Неподвижный блок выигрыша в работе не дает. Пути, которые проходят точки приложения сил, одинаковы, равны силы, следовательно, равны работы.

Комбинация неподвижных блоков

Для того чтобы получить выигрыш в силе, применяя неподвижные блоки применяют комбинацию блоков, например, двойной блок. При блоки должны иметь разные диаметры. Их соединяют неподвижно между собой и насаживают на единую ось. К каждому блоку прикрепляется веревка, что она может наматываться на блок или сматываться с него без скольжения. Плечи сил в таком случае будут неравными. Двойной блок действует как рычаг с плечами разной длины. На рис.2 изображена схема двойного блока.

Читайте также:  Две виндовс на двух жестких дисках

Условие равновесия для рычага на рис.2 станет формула:

Двойной блок может преобразовывать силу. Прикладывая меньшую силу к веревке, намотанной на блок большого радиуса, получают силу, которая действует со стороны веревки, навитой на блок меньшего радиуса.

Подвижный блок

Подвижным блоком называют блок, ось которого перемещается совместно с грузом. На рис. 2 подвижный блок можно рассматривать как рычаг с плечами разной величины. В этом случае точка О является точкой опоры рычага. OA – плечо силы ; OB – плечо силы . Рассмотрим рис. 3. Плечо силы в два раза больше, чем плечо силы , следовательно, для равновесия необходимо, чтобы величина силы F была в два раза меньше, чем модуль силы P:

Можно сделать вывод о том, что при помощи подвижного блока мы получаем выигрыш в силе в два раза. Условие равновесия подвижного блока без учета силы трения запишем как:

Если попытаться учесть силу трения в блоке, то вводят коэффициент сопротивления блока (k) и получают:

Иногда применяют сочетание подвижного и неподвижного блока. В таком сочетании неподвижный блок используют для удобства. Он не дает выигрыша в силе, но позволяет изменять направление действия силы. Подвижный блок применяют для изменения величины прилагаемого усилия. Если концы веревки, охватывающей блок, составляют с горизонтом одинаковые углы, то отношение силы, оказывающей воздействие на груз к весу тела, равна отношению радиуса блока к хорде дуги, которую охватывает веревка. В случае параллельности веревок, сила необходимая для подъема груза потребуется в два раза меньше, чем вес поднимаемого груза.

Золотое правило механики

Простые механизмы выигрыша в работе не дают. Во сколько мы получаем выигрыш в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Так как работа равна скалярному произведению сила на перемещение, следовательно, она не изменится при использовании подвижного (как и неподвижного) блоков.

В виде формулы «золотое правило№ можно записать так:

где – путь, который проходит точка приложения силы – путь проходимый точкой приложения силы .

Золотое правило является самой простой формулировкой закона сохранения энергии. Это правило распространяется на случаи, равномерного или почти равномерного движения механизмов. Расстояния поступательного движения концов веревок связаны с радиусами блоков ( и ) как:

Получим, что для выполнения «золотого правила» для двойного блока необходимо, чтобы:

Если силы и уравновешены, то блок покоится или движется равномерно.

Примеры решения задач

Задание Используя систему из двух подвижных и двух неподвижных блоков, рабочие поднимают строительные балки, при этом прикладывают силу равную 200 Н. Чему равна масса (m) балок? Трение в блоках не учитывайте.
Решение Сделаем рисунок.

Вес груза, приложенный к системе грузов, будет равен силе тяжести, которая приложена к поднимаемому телу (балке):

Неподвижные блоки выигрыша в силе не дают. Каждый подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза, следовательно, при наших условиях мы получим выигрыш в силе в четыре раза. Это значит, что можно записать:

Получаем, что масса балки равна:

Вычислим массу балки, примем :

Ответ m=80 кг
Задание Пусть высота, на которую поднимают балки рабочие, в первом примере равна м. Чему равна работа, которую совершают рабочие? Какова работа груза по перемещению на заданную высоту?
Решение В соответствии с «золотым правилом» механики, если мы, используя имеющуюся систему блоков, получили выигрыш в силе в четыре раза, то проигрыш в перемещении составит тоже четыре. В нашем примере это означает, что длина веревки (l) которую рабочим следует выбрать составит длину в четыре раза большую, чем расстояние, которое пройдет груз, то есть:
Читайте также:  Требование накладная статья затрат

Работа, которую совершат строители, равна:

Вычислим :

Работа груза (): массы кг (получено в примере 1) равна:

Вычислим , получим:

Блок представляет собой устройство, которое состоит из колеса с желобом, по которому пропускают, трос, веревку или цепь, а также прикрепленной к оси колеса обоймы с крюком. Блок может быть неподвижным и подвижным. У неподвижного блока ось закреплена, и она не двигается при подъеме или опускании груза.

Рисунок 1. Неподвижный блок

Неподвижный блок помогает изменить направление действия силы. Перекинув через такой блок, подвешенный вверху, веревку, мы можем, поднимать груз вверх, сами при этом находясь внизу.

Рисунок 2. Применение неподвижного блока для подъёма грузов

Однако выигрыша в силе применение неподвижного блока нам не дает. Мы можем представить блок в виде рычага, вращающегося вокруг неподвижной опоры — оси блока. Тогда радиус блока будет равен плечам, приложенных с двух сторон сил, — силы тяги нашей веревки с грузом с одной стороны и силы тяжести груза с другой. Плечи будут равны, соответственно, выигрыша в силе нет.

Рисунок 3. Неподвижный блок как равноплечий рычаг

На практике неподвижные блоки используют в системах, сочетающих их с другими блоками. или рычагами. Например, двойной блок из двух неподвижных блоков различного диаметра, насаженных на общую ось, позволяет не только изменить направление приложения силы, но и обеспечить выигрыш в силе или скорости.

Рисунок 4. Двойной блок и его схема

Ворот, применяемый в колодцах для подъёма воды, или кабестан, с помощью которого раньше поднимали якорь на кораблях — представляют собой комбинацию неподвижного блока с рычагом.

Рисунок 5. Кабестан (вертикальный ворот)

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Пожарные, альпинисты, маляры иногда применяют неподвижный блок так, как показано на рис. 6, поднимая сами себя по веревке. Получается ли при этом выигрыш в силе по отношению к весу поднимаемого груза?

Плечами рычага в неподвижном блоке служат радиусы блока. Поскольку радиус постоянен, то выигрыша в силе неподвижный блок не даёт. Подъём в данном случае осуществляется за счёт мускульной силы человека, однако прилагаемое при этом усилие равно его весу. Ответ: выигрыша в силе в данном случае нет.

К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами $m_1$ = 1 кг и $m_2$ = 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?

Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: $T_1 = T_2 = T$, и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: $a_1 = a_2 = a$

Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно:

на I груз действуют: $m_1g$ и $T_1$; на II груз действуют: $m_2g$ и $T_2$

Систему отсчёта свяжем с Землёй.

$$m_1 = 1 кг$$ $$m_2 =2 кг$$ $$g = 9,81 м/c_2$$ $$а_2 — ?$$

[<overrightarrow<Т>>_1+m_1overrightarrow=m_1<overrightarrow>_1] [<overrightarrow<Т>>_1+m_1overrightarrow=m_1<overrightarrow>_1]

Проецируя вектора на координатные оси и учитывая равенство напряжений нити и ускорений, сложим почленно эти уравнения в скалярной форме:

+$ egin T-m_1g=m_1a \ m_2g-T=m_2a end Longrightarrow gleft(m_2-m_1
ight)=aleft(m_2+m_1
ight)Longrightarrow a=gfrac=9,81cdot frac<2-1><2+1>$ [a=3,27 м/c^2]

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Ссылка на основную публикацию
Чем открыть файл с расширением dat
После установки каких-нибудь программ, получения почты при помощи почтовых клиентов, на компьютере создаются .dat файлы. Чаще всего они почти не...
Фото с листком для вк
Сигна в ВК – это просто фотография человека с листком бумаги, на котором обычно написано чье-то имя. Часто надписи делают...
Фото спортивных мужчин 40 лет
17. Джерард Батлер, 48 лет (kinopoisk) «Законопослушный гражданин» Джерард Батлер когда-то работал официантом, демонстратором игрушек и даже юристом. Он также...
Чем отличается frontend от backend
Переводы , 13 апреля 2017 в 19:58 Мая Устинова Вы наверняка уже слышали эти модные в сфере программирования слова «фронтенд»...
Adblock detector