Механичното предимство на Block & Tackle

Блокът и снарядите са машина, която значително намалява количеството сила, необходима за преместване или повдигане на предмет като тежък щайга. Стандартната ролка е съставена от единично колело на ос с въже, прекарано върху нея. Сама по себе си ролката може да променя само посоката на сила, приложена към обект. Система от ролки, работещи заедно, може да образува блок и приспособление, което умножава силата в допълнение към промяната на посоката на силата, което означава, че е необходима по-малка сила за преместване на обект. Механичното предимство е степента, в която блокът и снастта умножават силата.

Блокът и оборудването често се използват в райони, където не се предлагат тежки машини и вместо това трябва да се замени човешката сила. В древността блокът и снастите са били използвани в строителни проекти за преместване на тежки товари. В съвременната ера те се използват често на лодки, където би било непрактично да има кран или друга тежкотоварна техника.

Ако се опитвахме да вдигнем 200 lb. щайга от пода в гредите на сграда, бихме могли да го направим с помощта на обикновена ролка. Бихме поставили една ролка в гредите и прокарахме въже през нея, като прикрепихме единия край на въжето към щайгата. Издърпвайки другия край на въжето (изтеглящата част), бихме могли да вдигнем щайгата в гредите. В тази система всеки път издърпваме въжето с един крак с 200 lbs. на сила, повдигаме щайгата с един крак. Вдигане с нещо по-малко от 200 lbs. на сила няма да премести нашите 200 lb. щайга.

Ако вместо да прикрепим въжето директно към щайгата, ние го прекараме през нова ролка, прикрепена към щайгата и след това прикрепим края на въжето към гредите, ще имаме блок и снасти. Сега, всеки път, когато издърпахме свободния край на въжето, въжето трябваше да се движи два пъти между гредите и щайгата. Ще трябва да дръпнем два крака по въжето, за да вдигнем щайгата с един крак. Трябва обаче да дърпаме само със 100 кг. на сила.

Това несъответствие между силата, необходима за преместване на обект, и теглото на обекта е механичното предимство на блока и снастта. Това е същото като разликата между това колко въже изтегляме спрямо разстоянието, което обектът премества. За да изчислим механичното предимство, можем или да разделим теглото на обекта, който се вдига от сила, необходима за повдигането му, или можем да разделим количеството въже, което трябва да дръпнем, на разстоянието на обекта се движи. За да открием механичното предимство на нашата машина по първия метод, бихме разделили теглото на щайгата, 200 lbs., От количеството сила, необходима за повдигането му, 100 lbs., Което ни дава механично предимство от две. Разделяйки колко въжета изтегляме наведнъж, 2 фута, от разстоянието, което се вдига щайгата, един крак, ни дава същия отговор. Като правило, броят на дължините на въжето между двете ролки в блок и снасти съответства на механичното предимство на машината. В нашата машина въжето преминава от горната ролка към долната ролка и обратно към гредите: две дължини въже ни дават нашето механично предимство от две.

Въпреки че блокирането и намаляването намаляват силата, необходима за преместване на обект, това не променя обема на работа. Например, блок и принадлежности с механично предимство от четири ще ви позволят да вдигнете 4 lb. обект само с 1 lb. на сила. Въпреки това ще е необходимо да изтеглите 4 фута въже, за да повдигнете обекта с един крак.

Когато някой обект се движи срещу друг обект, част от енергията на движещия се обект се губи от триене. В блок и снасти, известно триене в ролките ще намали механичното предимство на машината. За да включите триенето при изчисляване на механичното предимство на блок и приспособление, разделете тежестта на повдигания предмет на тежестта, необходима за повдигането му.