Το μηχανικό πλεονέκτημα του Block & Tackle

Η τροχαλία μπλοκ και αντιμετώπισης είναι μια μηχανή που μειώνει σημαντικά την αναγκαία ποσότητα δύναμης για την κίνηση ή ανύψωση ενός αντικειμένου όπως ένα βαρύ κιβώτιο. Μια τυπική τροχαλία αποτελείται από έναν μόνο τροχό σε έναν άξονα με ένα σχοινί που τρέχει πάνω του. Από μόνη της, μια τροχαλία μπορεί να αλλάξει μόνο την κατεύθυνση μιας δύναμης που ασκείται σε ένα αντικείμενο. Ένα σύστημα τροχαλίας που συνεργάζεται μπορεί να σχηματίσει ένα μπλοκ και ένα εργαλείο, το οποίο πολλαπλασιάζει τη δύναμη εκτός από την αλλαγή της κατεύθυνσης της δύναμης, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη δύναμη για την κίνηση ενός αντικειμένου. Ο βαθμός στον οποίο το μπλοκ και η αντιμετώπιση πολλαπλασιάζει τη δύναμη είναι το μηχανικό του πλεονέκτημα.

Το μπλοκ και οι λαβές χρησιμοποιούνται συχνά σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν βαριά μηχανήματα και πρέπει να αντικατασταθεί η ανθρώπινη δύναμη. Κατά την αρχαιότητα, μπλοκ και μπλοκ χρησιμοποιήθηκαν σε κατασκευαστικά έργα για τη μετακίνηση βαρέων φορτίων. Στη σύγχρονη εποχή, χρησιμοποιούνται συχνά σε σκάφη όπου δεν θα ήταν πρακτικό να έχουμε γερανό ή άλλα βαριά ανυψωτικά μηχανήματα.

Αν προσπαθούσαμε να σηκώσουμε 200 λίβρες. κιβώτιο από το πάτωμα στις δοκούς ενός κτηρίου, θα μπορούσαμε να το κάνουμε χρησιμοποιώντας μια απλή τροχαλία. Θα βάζαμε μια τροχαλία στις δοκούς και θα περάσαμε ένα σχοινί μέσα από αυτό, συνδέοντας το ένα άκρο του σχοινιού στο κιβώτιο. Τραβώντας το άλλο άκρο του σχοινιού (το τμήμα έλξης), θα μπορούσαμε να σηκώσουμε το κιβώτιο στις δοκούς. Σε αυτό το σύστημα, κάθε φορά που τραβάμε το σχοινί ένα πόδι με 200 λίβρες. της δύναμης, ανυψώνουμε το κιβώτιο με ένα πόδι. Ανύψωση με τίποτα λιγότερο από 200 λίβρες. δύναμης δεν θα μετακινήσει τα 200 λίβρες μας. σακαράκα.

Εάν, αντί να συνδέσουμε το σχοινί απευθείας στο κιβώτιο, το περάσαμε μέσω μιας νέας τροχαλίας που είναι προσαρτημένη στο κιβώτιο και στη συνέχεια προσαρτήσαμε το άκρο του σχοινιού στις δοκούς, θα είχαμε ένα μπλοκ και έναν εξοπλισμό. Τώρα, κάθε φορά που τραβάμε το ελεύθερο άκρο του σχοινιού, το σχοινί θα πρέπει να ταξιδεύει μεταξύ των δοκών και του κιβωτίου δύο φορές. Θα πρέπει να τραβήξουμε δύο πόδια στο σχοινί για να σηκώσουμε το κιβώτιο με ένα πόδι. Ωστόσο, θα πρέπει να τραβήξουμε μόνο με 100 λίβρες. της δύναμης.

Αυτή η διαφορά μεταξύ της ποσότητας δύναμης που απαιτείται για την κίνηση ενός αντικειμένου και του βάρους του αντικειμένου είναι το μηχανικό πλεονέκτημα του μπλοκ και του εξοπλισμού. Αυτό είναι το ίδιο με τη διαφορά μεταξύ του πόσο σχοινιού τραβάμε σε σύγκριση με την απόσταση που κινείται το αντικείμενο. Για τον υπολογισμό του μηχανικού πλεονεκτήματος, μπορούμε είτε να διαιρέσουμε το βάρος του αντικειμένου που ανυψώνεται από το απαιτούμενη δύναμη για να το σηκώσουμε ή μπορούμε να διαιρέσουμε την ποσότητα του σχοινιού που πρέπει να τραβήξουμε από την απόσταση του αντικειμένου κινήσεις. Για να βρούμε το μηχανικό πλεονέκτημα της μηχανής μας με την πρώτη μέθοδο θα διαιρούσαμε το βάρος του κιβωτίου, 200 λίβρες, με την απαιτούμενη δύναμη για την ανύψωσή του, 100 λίβρες, δίνοντάς μας ένα μηχανικό πλεονέκτημα δύο. Χωρίζοντας το σχοινί που τραβάμε κάθε φορά, 2 πόδια, από την απόσταση που ανεβαίνει το κιβώτιο, ένα πόδι, μας δίνει την ίδια απάντηση. Κατά κανόνα, ο αριθμός των μηκών του σχοινιού μεταξύ των δύο τροχαλιών σε ένα μπλοκ και λαβή αντιστοιχεί στο μηχανικό πλεονέκτημα του μηχανήματος. Στη μηχανή μας το σχοινί περνά από την άνω τροχαλία προς την κάτω τροχαλία και πίσω προς τα δοκάρια: δύο μήκη σχοινιού μας δίνουν το μηχανικό μας πλεονέκτημα των δύο.

Ακόμα κι αν ένα μπλοκ και μια αντιμετώπιση μειώνει την απαιτούμενη δύναμη για να μετακινήσετε ένα αντικείμενο, δεν αλλάζει το μέγεθος της εργασίας. Για παράδειγμα, ένα μπλοκ και ένα μηχανικό πλεονέκτημα τεσσάρων θα σας επιτρέψει να σηκώσετε 4 λίβρες. αντικείμενο με μόνο 1 lb. της δύναμης. Ωστόσο, θα χρειαστεί επίσης να τραβήξετε 4 πόδια σχοινιού για να σηκώσετε το αντικείμενο με ένα πόδι.

Όταν οποιοδήποτε αντικείμενο κινείται εναντίον άλλου αντικειμένου, μέρος της ενέργειας του κινούμενου αντικειμένου χάνεται λόγω τριβής. Σε ένα μπλοκ και εργαλείο, κάποια τριβή στις τροχαλίες θα μειώσει το μηχανικό πλεονέκτημα του μηχανήματος. Για να συμπεριλάβετε την τριβή στον υπολογισμό του μηχανικού πλεονεκτήματος ενός μπλοκ και ενός εξοπλισμού, διαιρέστε το βάρος του αντικειμένου που ανυψώνεται με το βάρος που απαιτείται για την ανύψωσή του.