В классической физике механики шкив - одна из шести «простых машин», наряду с рычаг, наклонная плоскость, винт, колесо и ось, а также клин. В классическом описании ученых эпохи Возрождения, которые первыми их определили, простая машина является устройство, изменяющее направление или величину силы.
Шкив состоит из троса и ступицы или «барабана», в котором находится колесо с канавками, закрепленное на оси. Шкив находит широкое применение во многих обстоятельствах и может использоваться для облегчения множества задач по перемещению и подъему. Существует три основных типа шкивов: один изменяет направление силы, другой изменяет величину, а третий изменяет как величину, так и направление.
Фиксированный шкив
•••Wiki Commons
Фиксированный шкив - это шкив, в котором барабан прикреплен к одной точке. Хотя сила, необходимая для подъема или перемещения объекта, ничем не отличается от силы, которую вы поднимали бы вручную, фиксированный шкив позволяет изменять направление необходимой силы. Например, когда он прикреплен к ведру, вытягивающему воду из колодца, фиксированная тяга позволяет тянуть сбоку, чтобы поднять ведро более удобным способом, чем если бы вы поднимали ведро с водой вертикально, передайте рука. Ведро с водой останется прежним, но поднимать его будет удобнее.
Подвижный шкив
•••Wiki Commons
Подвижный шкив - это шкив, в котором барабан движется при перемещении груза. Нет никакого изменения направления силы, которое вам нужно приложить, но нагрузка будет «ощущаться» легче, чем она есть на самом деле. Например, если вы тащили тяжелый тюк сена на чердак сарая, подвижный шкив груз будет ощущаться намного легче, хотя направление, в котором вы его тянете, будет таким же.
Составная система
•••Вики-сообщества
В составной шкивной системе есть как подвижный, так и фиксированный шкив. Это означает, что груз не только «кажется» легче, но и вы можете изменить направление силы. Хотя такая конфигурация позволяет очень легко перемещать тяжелые грузы, компромисс состоит в том, что для выполнения работы требуется значительно больше движений.
Сложные шкивные системы
•••Wiki Commons
Шкивы можно умножать любым количеством способов для выполнения множества задач. А блокировать и ловить, например, представляет собой конфигурацию шкива, которая содержит два или более отдельных барабана, каждый из которых содержит два или более колес, вращающихся на одной оси. Канат петляет вперед и назад между барабанами шкивов, переплетаясь через отдельные колеса внутри этих барабанов. Эти конфигурации могут быть довольно сложными, как это иногда наблюдается на больших парусных лодках, где одному паруснику может потребоваться управление парусами, которые подвергаются огромной силе от сильного ветра.
Подобные сложные шкивные системы могут перемещать чрезвычайно тяжелые грузы при условии, что они надежно закреплены. Но пока величина требуемой силы значительно снижается, количество этой уменьшенной величины (расстояние, на которое веревка должна пройти, чтобы выполнить работу) значительно увеличивается.