¿Por qué el sistema de bloques aumenta la fuerza? Mecanismos simples. Bloques. La regla de oro de la mecánica.

Descripción bibliográfica: Shumeiko A. V., Vetashenko O. G. Aspecto moderno sobre un simple mecanismo de "bloque", estudiado en los libros de texto de física para el séptimo grado // Joven científico. 2016. N° 2. Pág. 106-113..07.2019).

Los libros de texto de física para séptimo grado, al estudiar un mecanismo de bloque simple, interpretan ganar de diferentes maneras fuerza al levantar una carga desde utilizando este mecanismo, por ejemplo: en El libro de texto de Peryshkin A. B. ganancias en La fuerza se logra con utilizando la rueda del bloque, sobre la que actúan las fuerzas de la palanca, y en el libro de texto de Gendenstein l. E. las mismas ganancias se obtienen con utilizando un cable, que está sujeto a la fuerza de tensión del cable. Diferentes libros de texto, diferentes materias y diferentes fuerzas - recibir ganancias en fuerza al levantar una carga. Por lo tanto, el propósito de este artículo es buscar objetos y fuerza, con a través del cual se obtienen las ganancias fuerza, al levantar una carga con un mecanismo de bloqueo simple.

Palabras clave:

Primero, echemos un vistazo y comparemos cómo se obtienen las ganancias de fuerza al levantar una carga con un simple mecanismo de bloque, en los libros de texto de física para el grado 7. Para ello, colocaremos en una tabla extractos de textos de libros de texto con los mismos conceptos. para mayor claridad.

Peryshkin A. V. Física. Séptimo grado. § 61. Aplicación de la regla de equilibrio de la palanca al bloque, págs. 180-183.	Gendenshtein L. E. Física. Séptimo grado. § 24. Mecanismos simples, págs. 188-196.
"Bloquear Es una rueda con ranura, montada en un soporte. Se pasa una cuerda, cable o cadena a través del canalón del bloque. "Bloque fijo Llaman a un bloque de este tipo cuyo eje es fijo y no sube ni baja al levantar cargas (Fig. 177). Un bloque fijo puede considerarse como una palanca de brazos iguales, en la que los brazos de fuerzas son iguales al radio de la rueda (Fig. 178): OA=OB=r. Un bloque de este tipo no proporciona una ganancia de fuerza. (F1 = F2), pero te permite cambiar la dirección de la fuerza."	"¿Da bloque fijo ganar fuerza? ...en la figura 24.1a el cable se tensa mediante una fuerza aplicada por el pescador al extremo libre del cable. La fuerza de tensión del cable permanece constante a lo largo del cable, por lo que desde el lado del cable hasta la carga (pez ) actúa una fuerza de la misma magnitud. Por lo tanto, un bloque estacionario no proporciona una ganancia de fuerza. 6. ¿Cómo se puede ganar fuerza usando un bloque fijo? Si una persona levanta tú mismo, como se muestra en la Fig. 24.6, entonces el peso de la persona se distribuye igualmente en dos partes del cable (de acuerdo con lados diferentes bloquear). Por lo tanto, una persona se levanta aplicando una fuerza que es la mitad de su peso."
“Un bloque en movimiento es un bloque cuyo eje sube y baja junto con la carga (Fig. 179). La figura 180 muestra la palanca que le corresponde: O es el punto de apoyo de la palanca, AO - brazo de fuerza P y OB - brazo de fuerza F. Dado que el brazo OB es 2 veces más grande que el brazo OA, entonces la fuerza F es 2 veces menor que la fuerza P: F=P/2. De este modo, el bloque móvil da una ganancia defuerza 2 veces".	"5. ¿Por qué un bloque en movimiento da una victoria?en vigor¿dos veces? Cuando la carga se levanta uniformemente, el bloque móvil también se mueve uniformemente. Esto significa que la resultante de todas las fuerzas que se le aplican es cero. Si se puede despreciar la masa del bloque y la fricción en él, entonces podemos suponer que se aplican tres fuerzas al bloque: el peso de la carga P, dirigida hacia abajo, y dos fuerzas de tensión idénticas del cable F, dirigidas hacia arriba. . Como la resultante de estas fuerzas es cero, entonces P = 2F, es decir el peso de la carga es 2 veces la fuerza de tensión del cable. Pero la fuerza de tensión del cable es precisamente la fuerza que se aplica al levantar la carga con la ayuda de un bloque móvil. Así hemos demostrado que el bloque móvil da una ganancia en fuerza 2 veces".
“Por lo general, en la práctica se utiliza una combinación de un bloque fijo y uno móvil (Fig. 181). El bloque fijo se utiliza únicamente por conveniencia. No aumenta la fuerza, pero cambia la dirección de la fuerza, por ejemplo, permite levantar una carga estando de pie en el suelo. Figura 181. Una combinación de bloques móviles y fijos: un polipasto de cadena."	“12.La Figura 24.7 muestra el sistema bloques. ¿Cuántos bloques móviles tiene y cuántos fijos? ¿Qué ganancia de fuerza proporciona un sistema de bloques de este tipo si la fricción y ¿Se puede despreciar la masa de los bloques? . Fig.24.7. Respuesta en la página 240: "12. Tres bloques móviles y uno fijado; 8 veces."

Resumamos la revisión y comparación de textos e imágenes en los libros de texto:

La prueba de cómo obtener una ganancia de fuerza en el libro de texto de A. V. Peryshkin se realiza sobre la rueda del bloque y la fuerza que actúa es la fuerza de la palanca; Al levantar una carga, un bloque estacionario no proporciona una ganancia de fuerza, pero un bloque móvil proporciona una ganancia de fuerza doble. No se menciona un cable del que cuelga una carga sobre un bloque fijo y un bloque móvil con una carga.

Por otro lado, en el libro de texto de Gendenstein L.E. la prueba de la ganancia de fuerza se realiza sobre un cable del que cuelga una carga o un bloque móvil con carga y la fuerza actuante es la fuerza de tensión del cable; al levantar una carga, un bloque estacionario puede duplicar su fuerza, pero no se menciona en el texto la palanca en la rueda del bloque.

Una búsqueda de literatura que describiera la ganancia de fuerza usando un bloque y un cable condujo al “Libro de texto elemental de física”, editado por el académico G. S. Landsberg, en §84. Las máquinas simples en las páginas 168-175 describen: "bloque simple, bloque doble, compuerta, polea y bloque diferencial". En efecto, por su diseño, “un bloque doble da una ganancia de fuerza al levantar una carga, debido a la diferencia en la longitud de los radios de los bloques” con la ayuda de los cuales se levanta la carga, y “un bloque de polea da una ganancia de fuerza al levantar una carga, debido a la cuerda, de varias partes de la cual cuelga una carga”. Así, fue posible descubrir por qué el bloque y el cable (cuerda) dan un aumento de fuerza al levantar una carga, pero no fue posible descubrir cómo el bloque y el cable interactúan entre sí y transfieren el peso del carga entre sí, ya que la carga puede suspenderse de un cable y el cable se tira sobre el bloque o la carga puede colgar del bloque y el bloque cuelga del cable. Resultó que la fuerza de tensión del cable es constante y actúa a lo largo de toda la longitud del cable, por lo que la transferencia del peso de la carga por el cable al bloque será en cada punto de contacto entre el cable y el bloque. , así como la transferencia del peso de la carga suspendida del bloque al cable. Para aclarar la interacción del bloque con el cable, realizaremos experimentos para obtener una ganancia de fuerza con un bloque en movimiento al levantar una carga, utilizando el equipo de un aula de física de la escuela: dinamómetros, bloques de laboratorio y un juego de pesas de 1N. (102 gramos). Comencemos los experimentos con un bloque en movimiento, porque tenemos tres diferentes versiones obteniendo una ganancia de potencia con este bloque. La primera versión es “Fig.180. Un bloque en movimiento como palanca con brazos desiguales" - libro de texto de A. V. Peryshkin, el segundo "Fig. 24.5... dos fuerzas de tensión iguales del cable F" - según el libro de texto de L. E. Gendenstein y finalmente el tercero "Fig. 145 . Tirar del bloque". Levantar una carga con un clip móvil de una polea en varias partes de una cuerda, según el libro de texto de G. S. Landsberg.

Experiencia número 1. "Figura 183"

Para realizar el experimento No. 1, obteniendo un aumento de fuerza en el bloque móvil "con una palanca con hombros desiguales OAB Fig. 180" según el libro de texto de A. V. Peryshkin, en el bloque móvil "Fig. 183" posición 1, dibuje una palanca con hombros desiguales OAB, como en la "Fig. 180", y comience a levantar la carga desde la posición 1 a la posición 2. En el mismo instante, el bloque comienza a girar, en sentido antihorario, alrededor de su eje en el punto A, y el punto B , el extremo de la palanca detrás del cual se produce el levantamiento, sale más allá del semicírculo a lo largo del cual el cable rodea el bloque móvil desde abajo. Punto O: el punto de apoyo de la palanca, que debería estar estacionaria, desciende, ver "Fig. 183" - posición 2, es decir, una palanca con hombros desiguales OAB cambia como una palanca con hombros iguales (los puntos O y B pasan por el mismo caminos).

Con base en los datos obtenidos en el experimento No. 1 sobre cambios en la posición de la palanca OAB en el bloque móvil al levantar una carga de la posición 1 a la posición 2, podemos concluir que la representación del bloque móvil como una palanca con brazos desiguales en la “Fig.180”, al levantar una carga, con la rotación del bloque alrededor de su eje, corresponde a una palanca con brazos iguales, lo que no proporciona ganancia de fuerza al levantar la carga.

Comenzaremos el experimento No. 2 colocando dinamómetros en los extremos del cable, sobre los cuales colgaremos un bloque móvil con una carga que pesa 102 g, lo que corresponde a una fuerza de gravedad de 1 N. Fijaremos uno de los extremos de el cable sobre una suspensión, y utilizando el otro extremo del cable levantaremos la carga sobre el bloque móvil. Antes del ascenso, las lecturas de ambos dinamómetros eran de 0,5 N cada uno; al inicio del ascenso, las lecturas del dinamómetro en el que se produjo el ascenso cambiaron a 0,6 N, y se mantuvieron así durante el ascenso; al final del ascenso, las lecturas volvieron a 0,5 N. Las lecturas del dinamómetro, fijadas para una suspensión fija, no cambiaron durante el ascenso y permanecieron iguales a 0,5 N. Analicemos los resultados del experimento:

1. Antes de levantar, cuando una carga de 1 N (102 g) cuelga de un bloque móvil, el peso de la carga se distribuye sobre toda la rueda y se transfiere al cable, que rodea el bloque desde abajo, utilizando todo el semicírculo del rueda.
2. Antes del levantamiento, las lecturas de ambos dinamómetros son de 0,5 N, lo que indica la distribución del peso de una carga de 1 N (102 g) en dos partes del cable (antes y después del bloque) o que la fuerza de tensión del cable es 0,5 N y es el mismo a lo largo de toda la longitud del cable (el mismo al principio, el mismo al final del cable); ambas afirmaciones son verdaderas.

Comparemos el análisis del experimento número 2 con las versiones de los libros de texto sobre cómo obtener una ganancia de fuerza doble usando un bloque en movimiento. Comencemos con la afirmación del libro de texto de Gendenstein L.E. “... que se aplican tres fuerzas al bloque: el peso de la carga P, dirigido hacia abajo, y dos fuerzas de tensión idénticas del cable, dirigidas hacia arriba (figura 24.5) .” Sería más exacto decir que el peso de la carga en la “Fig. 14.5” se distribuyó en dos partes del cable, antes y después del bloque, ya que la fuerza de tensión del cable es una. Queda por analizar la firma bajo la "Fig. 181" del libro de texto de A. V. Peryshkin "Combinación de bloques móviles y fijos - bloque de poleas". En el Libro de texto elemental de física, ed., se proporciona una descripción del dispositivo y el aumento de fuerza al levantar una carga con una polea. Lansberg G.S. donde dice: “Cada trozo de cuerda entre los bloques actuará sobre una carga en movimiento con una fuerza T, y todos los trozos de cuerda actuarán con una fuerza nT, donde n es el número de secciones separadas de cuerda que conectan ambos partes del bloque”. Resulta que si aplicamos a la "Fig. 181" la ganancia de fuerza con una "cuerda que conecta ambas partes" de la polea del Libro de texto elemental de física de G. S. Landsberg, entonces la descripción de la ganancia de fuerza con un bloque en movimiento en la “Fig. 179” y, en consecuencia, la Fig. 180" sería un error.

Habiendo analizado cuatro libros de texto de física, podemos concluir que la descripción existente de cómo un mecanismo de bloque simple produce una ganancia de fuerza no se corresponde con el estado real de las cosas y, por lo tanto, requiere una nueva descripción del funcionamiento de un mecanismo de bloque simple.

Mecanismo de elevación sencillo Consta de un bloque y un cable (cuerda o cadena).

Los bloques de este mecanismo de elevación se dividen en:

por diseño en simple y complejo;

según el método de elevación de cargas en móviles y estacionarias.

Comencemos a familiarizarnos con el diseño de bloques con bloque simple, que es una rueda que gira alrededor de su eje, con una ranura alrededor de la circunferencia para un cable (cuerda, cadena) Fig. 1 y se puede considerar como una palanca de brazos iguales en la que los brazos de fuerzas son iguales al radio de la rueda: OA=OB=r. Un bloque de este tipo no proporciona un aumento de fuerza, pero le permite cambiar la dirección del movimiento del cable (cuerda, cadena).

doble bloque Consta de dos bloques de diferentes radios, rígidamente unidos y montados sobre un eje común en la Fig. 2. Los radios de los bloques r1 y r2 son diferentes y al levantar una carga actúan como una palanca con hombros desiguales, y la ganancia de fuerza será igual a la proporción longitudes de los radios de un bloque de mayor diámetro a un bloque de menor diámetro F = Р·r1/r2.

Puerta Consiste en un cilindro (tambor) y un mango adjunto, que actúa como un bloque. diametro largo, La ganancia de fuerza dada por el collar está determinada por la relación entre el radio del círculo R descrito por el mango y el radio del cilindro r en el que se enrolla la cuerda F = Р·r/R.

Pasemos al método de levantar una carga con bloques. Según la descripción del diseño, todos los bloques tienen un eje alrededor del cual giran. Si el eje del bloque es fijo y no sube ni baja al levantar cargas, entonces dicho bloque se llama bloque fijo cuadra simple, cuadra doble, portón.

Ud. bloque móvil el eje sube y baja junto con la carga (Fig. 10) y tiene como objetivo principal eliminar la flexión del cable en el lugar donde se suspende la carga.

Conozcamos el dispositivo y el método para levantar una carga, la segunda parte de un mecanismo de elevación simple es un cable, cuerda o cadena. El cable está hecho de alambres de acero, la cuerda está hecha de hilos o hebras y la cadena está formada por eslabones conectados entre sí.

Métodos para colgar una carga y ganar fuerza al levantar una carga con un cable:

En la Fig. 4, la carga se fija en un extremo del cable, y si levanta la carga por el otro extremo del cable, entonces para levantar esta carga necesitará una fuerza ligeramente mayor que el peso de la carga, ya que un simple bloque de ganancia de fuerza no da F = P.

En la Fig. 5, el trabajador levanta la carga mediante un cable que rodea un simple bloque desde arriba, en un extremo de la primera parte del cable hay un asiento en el que se sienta el trabajador, y en la segunda parte del cable el trabajador se levanta con una fuerza 2 veces menor que su peso, porque el peso del trabajador se distribuyó en dos partes del cable, la primera - desde el asiento hasta el bloque, y la segunda - desde el bloque hasta las manos del trabajador F = P/2.

En la Fig. 6, dos trabajadores levantan la carga usando dos cables y el peso de la carga se distribuirá equitativamente entre los cables y por lo tanto cada trabajador levantará la carga con una fuerza de la mitad del peso de la carga F = P/ 2.

En la Fig. 7, los trabajadores levantan una carga que cuelga de dos partes de un cable y el peso de la carga se distribuirá equitativamente entre las partes de este cable (como entre dos cables) y cada trabajador levantará la carga con una fuerza. igual a la mitad del peso de la carga F = P/2.

En la Fig. 8, el extremo del cable por el cual uno de los trabajadores levantaba la carga estaba asegurado a una suspensión estacionaria y el peso de la carga se distribuía en dos partes del cable, y cuando el trabajador levantaba el carga por el segundo extremo del cable, la fuerza con la que el trabajador levantaría la carga sería el doble del peso de la carga F = P/2 y el levantamiento de la carga será 2 veces más lento.

En la Fig. 9, la carga cuelga de 3 partes de un cable, un extremo del cual está fijo y la ganancia de fuerza al levantar la carga será igual a 3, ya que el peso de la carga se distribuirá en tres partes del cable F = P/3.

Para eliminar la curvatura y reducir la fuerza de fricción, se instala un bloque simple en el lugar donde se suspende la carga y la fuerza requerida para levantar la carga no ha cambiado, ya que un bloque simple no proporciona ganancia de fuerza (Fig.10). y Fig. 11), y el bloque en sí se llamará bloque móvil, ya que el eje de este bloque sube y baja junto con la carga.

Teóricamente, una carga se puede suspender en un número ilimitado de partes de un cable, pero en la práctica están limitadas a seis partes y dicho mecanismo de elevación se llama polipasto de cadena, que consta de clips fijos y móviles con bloques simples, que se enrollan alternativamente alrededor de un cable, un extremo del cual se fija a un clip fijo, y la carga se levanta con el otro extremo del cable. La ganancia de resistencia depende del número de partes del cable entre las jaulas fijas y móviles; como regla general, son 6 partes del cable y la ganancia de resistencia es 6 veces.

El artículo examina las interacciones reales entre los bloques y el cable al levantar una carga. La práctica existente al determinar que "un bloque fijo no proporciona una ganancia de fuerza, y un bloque móvil da una ganancia de fuerza 2 veces" interpretó erróneamente la interacción del cable y el bloque en el mecanismo de elevación y no reflejó la toda una variedad de diseños de bloques, lo que llevó al desarrollo de ideas unilaterales erróneas sobre los bloques. En comparación con los volúmenes existentes de material para estudiar un mecanismo de bloque simple, el volumen del artículo se ha duplicado, pero esto permitió explicar de manera clara e inteligible los procesos que ocurren en un mecanismo de elevación simple no solo a los estudiantes, sino también a los profesores.

Literatura:

1. Pyryshkin, A.V. Física, séptimo grado: libro de texto / A.V. Pyryshkin. - 3.ª ed., adicional - M.: Avutarda, 2014, - 224 p.,: ill. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Aplicación de la regla de equilibrio de la palanca al bloque, págs. 181-183.
2. Gendenstein, L. E. Física. Séptimo grado. En 2 horas Parte 1. Libro de texto para instituciones educativas / L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Kozhevnikov; editado por V. A. Orlova, I. I. Roizen.- 2ª ed., revisada. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 p.: enfermo. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Mecanismos simples, págs. 188-196.
3. Libro de texto elemental de física, editado por el académico G. S. Landsberg Volumen 1. Mecánica. Calor. Física molecular - 10ª ed. - M.: Nauka, 1985. § 84. Máquinas simples, págs.
4. Gromov, S. V. Física: libro de texto. para 7mo grado educación general instituciones / S. V. Gromov, N. A. Rodina.- 3ª ed. - M.: Educación, 2001.-158 p.,: enfermo. ISBN-5–09–010349–6. §22. Bloquear, págs.55 -57.

Palabras clave: bloque, bloque doble, bloque fijo, bloque móvil, bloque de poleas..

Anotación: Los libros de texto de física para el séptimo grado, al estudiar un mecanismo de bloque simple, interpretan de diferentes maneras la ganancia de fuerza al levantar una carga usando este mecanismo, por ejemplo: en el libro de texto de A. V. Peryshkin, la ganancia de fuerza se logra usando la rueda de el bloque sobre el que actúan las fuerzas de la palanca, y en el libro de texto de Gendenstein L.E. la misma ganancia se obtiene con la ayuda de un cable, sobre el que actúa la fuerza de tensión del cable. Diferentes libros de texto, diferentes objetos y diferentes fuerzas: para ganar fuerza al levantar una carga. Por tanto, el objetivo de este artículo es buscar objetos y fuerzas con cuya ayuda se obtiene una ganancia de fuerza al levantar una carga con un simple mecanismo de bloque.

Descripción del aparato

Un bloque es un mecanismo simple, que es una rueda con una ranura en su circunferencia para una cuerda o cadena, capaz de girar libremente alrededor de su eje. Sin embargo, una cuerda tirada sobre la rama de un árbol también es, hasta cierto punto, un bloque.

¿Por qué se necesitan bloques?

Dependiendo de su diseño, las poleas pueden permitir cambiar la dirección de la fuerza aplicada (por ejemplo, para levantar una determinada carga suspendida de una cuerda tirada sobre la rama de un árbol, es necesario tirar del otro extremo de la cuerda hacia abajo). .. o al lado). Donde, este bloque no dará una ganancia de fuerza. Estos bloques se llaman inmóvil, ya que el eje de rotación del bloque está rígidamente fijado (por supuesto, si la rama no se rompe). Estos bloques se utilizan por conveniencia. Por ejemplo, al levantar una carga a una altura, es mucho más fácil tirar de una cuerda con una carga arrojada sobre un bloque. abajo , poniendo el peso de tu cuerpo sobre él, en lugar de pararte en la cima y tirar de una carga con una cuerda hacia ti.

Además, existen bloques que permiten no solo cambiar la dirección de la fuerza aplicada, sino que también proporcionan un aumento de fuerza. Este bloque se llama móvil y funciona exactamente al revés que el bloque móvil.

Para ganar fuerza, es necesario asegurar firmemente un extremo de la cuerda (por ejemplo, atarlo a una rama). A continuación, se instala una rueda con una ranura en la cuerda, de la cual se suspende la carga (esto debe hacerse de tal manera que la rueda con la carga pueda moverse libremente a lo largo de nuestra cuerda).Ahora, tirando hacia arriba del extremo libre de la cuerda veremos que el bloque con la carga también empezó a subir.

El esfuerzo que tendremos que realizar para levantar la carga de esta forma será aproximadamente 2 veces menor que el peso de la carga junto con el bloque. Desafortunadamente, este tipo de bloque no permite cambiar la dirección de la fuerza en un amplio rango, por lo que a menudo se usa junto con un bloque estacionario (rígidamente fijo).

Descripción de la experiencia

Primero, el video demuestra el principio de funcionamiento de un bloque fijo: cargas de igual masa se suspenden de un bloque rígidamente fijo, mientras el bloque está en equilibrio. Pero tan pronto como cuelgas un peso extra, la ventaja inmediatamente comienza a aumentar.

A continuación, utilizando un sistema de bloques móviles y fijos, intentamos alcanzar un estado de equilibrio seleccionando cantidad optima Pesos suspendidos a ambos lados. Como resultado, el bloque está equilibrado cuando el número de pesos suspendidos del bloque móvil llega a ser dos veces mayor que el de los pesos suspendidos del extremo libre del hilo.

Así podemos concluir que el bloque móvil proporciona una doble ganancia de fuerza.

Esto es interesante

¿Sabías que los bloques móviles y fijos se utilizan mucho en los mecanismos de transmisión de los automóviles? Además, los constructores utilizan los bloques para levantar cargas grandes y pequeñas (o ellos mismos. Por ejemplo, al reparar las fachadas exteriores de los edificios, los constructores suelen trabajar en una cuna, que puede moverse entre los pisos. Una vez finalizado el trabajo en el piso, Los trabajadores pueden mover rápidamente la cuna un piso más arriba, usando solo su propia fuerza). Los bloques se han generalizado tanto por la facilidad de su montaje y la facilidad para trabajar con ellos.

Un bloque es un tipo de palanca, es una rueda con una ranura (Fig. 1), por la ranura se puede pasar una cuerda, cable, cuerda o cadena.

Figura 1. forma general bloquear

Los bloques se dividen en móviles y fijos.

El eje de un bloque estacionario es fijo, al levantar o bajar una carga, no sube ni baja. El peso de la carga que levantamos se indicará con P, la fuerza aplicada se indicará con F y el punto de apoyo se indicará con O (Fig. 2).

Figura 2. Bloque fijo

El brazo de fuerza P será el segmento OA (brazo de fuerza yo 1), segmento F del brazo de fuerza OB (brazo de fuerza yo 2) (Fig. 3). Estos segmentos son los radios de la rueda, entonces los brazos son iguales al radio. Si los hombros son iguales, entonces el peso de la carga y la fuerza que aplicamos para levantarla son numéricamente iguales.

Fig. 3. Bloque fijo

Un bloque de este tipo no proporciona ningún aumento de fuerza, de lo que podemos concluir que es aconsejable utilizar un bloque estacionario para facilitar el levantamiento, es más fácil levantar la carga hacia arriba utilizando una fuerza dirigida hacia abajo.

Dispositivo en el que el eje se puede subir y bajar con una carga. La acción es similar a la acción de una palanca (Fig. 4).

Arroz. 4. bloque móvil

Para operar este bloque, se fija un extremo de la cuerda, se aplica una fuerza F al otro extremo para levantar una carga de peso P, la carga se fija al punto A. El punto de apoyo durante la rotación será el punto O, porque en cada En el momento del movimiento, el bloque gira y el punto O sirve como punto de apoyo (Fig. 5).

Arroz. 5. bloque móvil

El valor del brazo de fuerza F es de dos radios.

El valor del brazo de fuerza P es un radio.

Los brazos de las fuerzas difieren en un factor de dos; según la regla del equilibrio de palancas, las fuerzas difieren en un factor de dos. La fuerza necesaria para levantar una carga de peso P será la mitad del peso de la carga. El bloque móvil proporciona una ventaja de fuerza doble.

En la práctica, se utilizan combinaciones de bloques para cambiar la dirección de acción de la fuerza aplicada de elevación y reducirla a la mitad (Fig. 6).

Arroz. 6. Combinación de bloques móviles y fijos.

Durante la lección, nos familiarizamos con la estructura de un bloque fijo y móvil y aprendimos que los bloques son tipos de palancas. Para resolver problemas sobre este tema, es necesario recordar la regla del equilibrio de palancas: la relación de fuerzas es inversamente proporcional a la relación de los brazos de estas fuerzas.

1. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Colección de problemas de física para los grados 7-9 de instituciones de educación general. - 17ª edición. - M.: Educación, 2004.
2. Peryshkin A.V. Física. Séptimo grado - 14ª ed., estereotipo. - M.: Avutarda, 2010.
3. Peryshkin A.V. Colección de problemas de física, grados 7-9: 5ª ed., estereotipo. - M: Editorial “Examen”, 2010.

1. Clase-fizika.narod.ru ().
2. escuela.xvatit.com ().
3. scienceland.info().

Tarea

1. Descubra usted mismo qué es un polipasto de cadena y qué ganancia de potencia proporciona.
2. ¿Dónde se utilizan los bloques fijos y móviles en la vida cotidiana?
3. ¿Qué es más fácil de escalar: trepar con una cuerda o trepar usando un bloque estacionario?

Por ahora, supondremos que se puede despreciar la masa del bloque y del cable, así como la fricción en el bloque. En este caso podemos considerar que la fuerza de tensión del cable es la misma en todas sus partes. Además, supondremos que el cable es inextensible y su masa es despreciable.

Bloque fijo

Se utiliza un bloque estacionario para cambiar la dirección de una fuerza. En la Fig. 24.1, y muestra cómo usar un bloque estacionario para cambiar la dirección de la fuerza al opuesto. Sin embargo, con su ayuda puedes cambiar la dirección de la fuerza como desees.

Dibuja un diagrama del uso de un bloque estacionario que se puede usar para girar la dirección de una fuerza en 90°.

¿Un bloque estacionario proporciona una ganancia de fuerza? Veamos esto usando el ejemplo que se muestra en la Fig. 24.1, a. El cable se tensa por la fuerza que aplica el pescador al extremo libre del cable. La fuerza de tensión del cable permanece constante a lo largo del cable, por lo tanto, desde el lado del cable, una fuerza de la misma magnitud actúa sobre la carga (pez). Por lo tanto, un bloque estacionario no proporciona una ganancia de fuerza.

Cuando se utiliza un bloque estacionario, la carga aumenta en la misma medida que desciende el extremo del cable al que el pescador aplica fuerza. Esto significa que al utilizar un bloque estacionario, no ganamos ni perdemos en el camino.

bloque móvil

Pongamos experiencia

Al levantar una carga usando un bloque móvil liviano, notaremos que si la fricción es baja, entonces para levantar la carga debemos aplicar una fuerza que es aproximadamente 2 veces menor que el peso de la carga (Fig. 24.3). Por lo tanto, el bloque móvil aumenta el doble de fuerza.

Arroz. 24.3. Al usar un bloque en movimiento, ganamos 2 veces en fuerza, pero perdemos la misma cantidad de veces en el camino.

Sin embargo, para ganar el doble de fuerza, hay que pagar con la misma pérdida en el camino: para levantar la carga, por ejemplo, 1 m, es necesario levantar 2 m el extremo del cable tirado sobre el bloque.

El hecho de que un bloque en movimiento proporciona una ganancia doble de fuerza se puede demostrar sin recurrir a la experiencia (consulte la sección siguiente "¿Por qué un bloque en movimiento proporciona una ganancia doble de fuerza?").