Il vantaggio meccanico di Block & Tackle

Una puleggia per paranco è una macchina che riduce notevolmente la quantità di forza necessaria per spostare o sollevare un oggetto come una cassa pesante. Una puleggia standard è composta da una singola ruota su un asse su cui scorre una fune. Da sola, una puleggia può solo cambiare la direzione di una forza applicata a un oggetto. Un sistema di pulegge che lavorano insieme può formare un blocco e un paranco, che moltiplica la forza oltre a cambiare la direzione della forza, il che significa che è necessaria meno forza per spostare un oggetto. Il grado in cui il blocco e il paranco moltiplicano la forza è il suo vantaggio meccanico.

Bozzelli e paranchi sono spesso utilizzati in aree in cui non sono disponibili macchinari pesanti e la forza umana deve essere sostituita. Nell'antichità, blocchi e paranchi venivano utilizzati nei progetti di costruzione per spostare carichi pesanti. Nell'era moderna, sono usati frequentemente su barche dove sarebbe poco pratico avere una gru o altri macchinari per il sollevamento di carichi pesanti.

Se stessimo tentando di sollevare un 200 libbre. cassa dal pavimento nelle travi di un edificio, potremmo farlo usando una semplice puleggia. Metteremmo una puleggia nelle travi e ci passeremmo una corda attraverso, attaccando un'estremità della corda alla cassa. Tirando l'altra estremità della fune (la parte di trasporto), potremmo sollevare la cassa nelle travi. In questo sistema, ogni volta che tiriamo la corda un piede con 200 libbre. di forza, solleviamo la cassa di un piede. Sollevamento con qualcosa di meno di 200 libbre. di forza non sposterà le nostre 200 libbre. cassa.

Se, invece di attaccare la fune direttamente alla cassa, la facessimo passare attraverso una nuova carrucola attaccata alla cassa e poi attaccassimo l'estremità della fune alle travi, avremmo un paranco. Ora, ogni volta che tiravamo l'estremità libera della fune, la fune doveva viaggiare due volte tra le travi e la cassa. Dovremmo tirare due piedi sulla fune per sollevare la cassa di un solo piede. Tuttavia, dovremmo tirare solo con 100 libbre. di forza.

Questa disparità tra la quantità di forza richiesta per spostare un oggetto e il peso dell'oggetto è il vantaggio meccanico del blocco e del paranco. Questo è lo stesso della disparità tra la quantità di corda che tiriamo rispetto alla distanza percorsa dall'oggetto. Per calcolare il vantaggio meccanico, possiamo dividere il peso dell'oggetto sollevato per il by forza necessaria per sollevarlo o possiamo dividere la quantità di corda che dobbiamo tirare per la distanza dell'oggetto si muove. Per trovare il vantaggio meccanico della nostra macchina con il primo metodo divideremmo il peso della cassa, 200 libbre, per la quantità di forza richiesta per sollevarlo, 100 libbre, dandoci un vantaggio meccanico di due. Dividendo quanta corda trasportiamo alla volta, 2 piedi, per la distanza di sollevamento della cassa, un piede, ci dà la stessa risposta. In linea di massima, il numero di lunghezze di fune tra le due pulegge in un paranco corrisponde al vantaggio meccanico della macchina. Nella nostra macchina la fune passa dalla puleggia superiore alla puleggia inferiore e risale alle travi: due lunghezze di fune ci danno il nostro vantaggio meccanico di due.

Anche se un paranco diminuisce la quantità di forza necessaria per spostare un oggetto, non cambia la quantità di lavoro. Ad esempio, un blocco e un placcaggio con un vantaggio meccanico di quattro ti permetterà di sollevare un 4 libbre. oggetto con solo 1 libbra. di forza. Tuttavia, sarà anche necessario tirare 4 piedi di corda per sollevare l'oggetto di un piede.

Quando un oggetto si muove contro un altro oggetto, parte dell'energia dell'oggetto in movimento viene persa per attrito. In un bozzello, un po' di attrito nelle pulegge ridurrà il vantaggio meccanico della macchina. Per includere l'attrito in un calcolo del vantaggio meccanico di un blocco e paranco, dividere il peso dell'oggetto sollevato per il peso necessario per sollevarlo.