Den mekaniske fordel ved Block & Tackle

En blok og tackler remskive er en maskine, der i høj grad reducerer den nødvendige kraft til at flytte eller løfte en genstand, såsom en tung kasse. En standard remskive består af et enkelt hjul på en aksel med et reb, der løber over det. En remskive kan alene ændre retning af en kraft, der påføres et objekt. Et system af remskiver, der arbejder sammen, kan danne en blok og tackling, som multiplicerer kraft ud over at ændre kraftens retning, hvilket betyder, at der kræves mindre kraft for at bevæge en genstand. Graden af ​​blokering og tackling multiplicerer kraft er dens mekaniske fordel.

Block og tackles bruges ofte i områder, hvor tunge maskiner ikke er tilgængelige, og menneskelig magt skal erstattes i stedet. I antikken blev blok og tacklinger brugt i byggeprojekter til at flytte tunge belastninger. I den moderne æra bruges de ofte på både, hvor det ville være upraktisk at have en kran eller andet tunge løftemaskiner.

Hvis vi forsøgte at løfte en 200 lb. kasse fra gulvet ind i bjælkerne i en bygning, kunne vi gøre det ved hjælp af en simpel remskive. Vi satte en remskive i bjælkerne og førte et reb igennem den og fastgjorde den ene ende af rebet til kassen. Ved at trække i den anden ende af rebet (trækdelen) kunne vi løfte kassen ind i bjælkerne. I dette system trækker vi rebet en fod med 200 kg hver gang. af kraft løfter vi kassen den ene fod. Løfter med noget mindre end 200 kg. af kraft vil ikke flytte vores 200 lb. kasse.

Hvis vi i stedet for at fastgøre rebet direkte til kassen, førte det gennem en ny remskive fastgjort til kassen og derefter fastgjorde rebets ende til bjælkerne, ville vi have en blok og tackling. Hver gang vi trak rebets frie ende, skulle rebet rejse to gange mellem bjælkerne og kassen. Vi bliver nødt til at trække to fødder på rebet for at løfte kassen en enkelt fod. Vi skulle dog kun trække med 100 kg. af kraft.

Denne forskel mellem den krævede kraft til at bevæge en genstand og genstandens vægt er den mekaniske fordel ved blokken og tacklingen. Dette er det samme som forskellen mellem hvor meget reb vi trækker i forhold til afstanden objektet bevæger sig. For at beregne den mekaniske fordel kan vi enten dele vægten af ​​det objekt, der løftes med krævet for at løfte det, eller vi kan dele mængden af ​​reb, vi skal trække, med afstanden til objektet flytter sig. For at finde den mekaniske fordel ved vores maskine ved den første metode, delte vi kasseens vægt, 200 lbs. Med den krævede kraft til at løfte den, 100 lbs., Hvilket giver os en mekanisk fordel på to. Ved at opdele, hvor meget reb vi trækker ad gangen, 2 fod, i den afstand kassen rejser sig, en fod, giver os det samme svar. Som en tommelfingerregel svarer antallet af reblængder mellem de to remskiver i en blok og tackling til den mekaniske fordel ved maskinen. I vores maskine går rebet fra den øverste remskive til den nederste remskive og tilbage op til bjælkerne: to reblængder giver os vores mekaniske fordel på to.

Selvom en blok og tackling mindsker den nødvendige kraft til at flytte en genstand, ændrer den ikke mængden af ​​arbejde. For eksempel giver en blokering og tackling med en mekanisk fordel på fire dig mulighed for at løfte en 4 lb. objekt med kun 1 lb. af kraft. Det kræver dog også, at du trækker 4 meter reb for at løfte genstanden en fod.

Når et objekt bevæger sig mod et andet objekt, går noget af det bevægelige objekts energi tabt til friktion. I en blok og tackling vil en del friktion i remskiverne reducere maskinens mekaniske fordel. For at inkludere friktion i en beregning af den mekaniske fordel ved en blok og tackling divideres vægten af ​​det objekt, der løftes, med den vægt, der er nødvendig for at løfte det.