Kladka na kladky a kladkostroje je stroj, který výrazně snižuje množství síly potřebné k pohybu nebo zvedání předmětu, jako je těžká přepravka. Standardní řemenice se skládá z jediného kola na nápravě, na kterém běží lano. Sama o sobě může kladka změnit pouze směr síly působící na objekt. Systém kladek pracujících společně může tvořit blok a kladkostroj, který kromě změny směru síly znásobuje sílu, což znamená, že k pohybu objektu je zapotřebí menší síly. Míra, do jaké blok a kladkostroj znásobuje sílu, je jeho mechanická výhoda.
Funkce
Bloky a kladkostroje se často používají v oblastech, kde není k dispozici těžká technika a místo toho musí být nahrazena lidská síla. Ve starověku se bloky a kladkostroje používaly ve stavebních projektech k přemisťování těžkých břemen. V moderní době se často používají na lodích, kde by bylo nepraktické mít jeřáb nebo jiné těžké zvedací stroje.
Zvedání s kladkou
Pokud bychom se pokoušeli zvednout 200 lb. bednu z podlahy do krokví budovy, mohli bychom to udělat pomocí jednoduché kladky. Dali jsme jednu kladku do krokví a provlékli přes ni lano, přičemž jeden konec lana jsme připevnili k bedně. Zatažením za druhý konec lana (tahací část) jsme mohli zvednout bednu do krokví. V tomto systému pokaždé vytáhneme lano jednou nohou o hmotnosti 200 liber. síly zvedneme bednu o jednu nohu. Zvedání s čímkoli menším než 200 liber. síly nepohne našimi 200 lb. bedna.
Zvedání s blokem a nářadí
Pokud bychom místo připevnění lana přímo k přepravce prošli skrz novou kladku připevněnou k přepravce a poté připevnili konec lana k krokvům, měli bychom blok a nářadí. Nyní, pokaždé, když jsme vytáhli volný konec lana, muselo lano dvakrát cestovat mezi krokvemi a bednou. Museli bychom tahat dvě nohy za lano, abychom zvedli bednu o jednu nohu. Museli bychom však táhnout jen se 100 liber. síly.
Mechanická výhoda
Tento rozdíl mezi velikostí síly potřebné k pohybu předmětu a hmotností předmětu je mechanickou výhodou bloku a kladkostroje. To je stejné jako rozdíl mezi tím, kolik lana vytáhneme, ve srovnání se vzdáleností, kterou se objekt pohybuje. Pro výpočet mechanické výhody můžeme buď vydělit váhu objektu, který je zvedán, pomocí síla potřebná k jeho zvednutí nebo můžeme rozdělit množství lana, které musíme táhnout, na vzdálenost objektu tahy. Abychom našli mechanickou výhodu našeho stroje první metodou, rozdělili bychom hmotnost bedny, 200 liber., Podle síly potřebné k jejímu zvednutí, 100 liber., Což nám dává mechanickou výhodu dvou. Dělení toho, kolik lana najednou taháme, 2 stopy, podle vzdálenosti, kterou přepravka stoupá, jedna noha, nám dává stejnou odpověď. Obecně platí, že počet délek lana mezi dvěma kladkami v bloku a kladkostroji odpovídá mechanické výhodě stroje. V našem stroji prochází lano od horní kladky ke spodní kladce a zpět nahoru ke krokvům: dvě délky lana nám dávají naši mechanickou výhodu ve dvou.
Síla a práce
I když blok a kladkostroj snižuje sílu potřebnou k pohybu objektu, nemění to množství práce. Například blok a kladkostroj s mechanickou výhodou čtyři vám umožní zvednout 4 lb. objekt pouze s 1 lb. síly. Bude však také vyžadovat, abyste vytáhli 4 stopy lana a zvedli předmět jednou nohou.
Tření
Když se jakýkoli objekt pohybuje proti jinému objektu, část energie pohybujícího se objektu je ztracena třením. U bloku a kladkostroje sníží určité tření v kladkách mechanickou výhodu stroje. Chcete-li zahrnout tření do výpočtu mechanické výhody bloku a kladkostroje, vydělte hmotnost zvedaného předmětu hmotností potřebnou k jeho zvednutí.