Kladka na blokovanie a zdvíhanie je stroj, ktorý výrazne znižuje množstvo sily potrebnej na pohyb alebo zdvihnutie predmetu, ako je ťažká prepravka. Štandardná kladka je zložená z jedného kolesa na náprave s lanom vedeným ponad ňu. Samotná kladka môže sama zmeniť iba smer sily pôsobiacej na predmet. Systém kladiek pracujúcich spoločne môže vytvárať blok a kladkostroj, ktorý okrem zmeny smeru sily znásobuje aj silu, čo znamená, že na pohyb objektu je potrebná menšia sila. To, do akej miery blok a kladkostroj znásobujú silu, je jeho mechanická výhoda.
Funkcia
Kladkostroje a kladkostroje sa často používajú v oblastiach, kde nie je k dispozícii ťažká technika a namiesto nich musí byť nahradená ľudská sila. V staroveku sa bloky a kladkostroje používali pri stavbách na presun ťažkých bremien. V modernej dobe sa často používajú na člnoch, kde by bolo nepraktické mať žeriav alebo iné ťažké zdvíhacie stroje.
Zdvíhanie s kladkou
Keby sme sa pokúšali zdvihnúť 200 lb. prepravku z podlahy do krokví budovy, mohli by sme to urobiť pomocou jednoduchej kladky. Dali by sme jednu kladku do krokví a prešli ňou lano, ktorým by sme jeden koniec lana pripevnili k prepravke. Potiahnutím druhého konca lana (ťažná časť) sme mohli prepravku zdvihnúť do krokiev. V tomto systéme zakaždým, keď ťaháme lano za jednu nohu s hmotnosťou 200 libier. sily zdvihneme prepravku jednou nohou. Zdvíhanie s čímkoľvek menším ako 200 libier. sily nepohne našich 200 lb. prepravka.
Zdvíhanie pomocou bloku a zdvíhanie
Keby sme namiesto pripevnenia lana priamo k prepravke prešli cez novú kladku pripevnenú k prepravke a potom pripevnili koniec lana k krokvám, mali by sme blok a náradie. Teraz, zakaždým, keď sme potiahli voľný koniec lana, muselo by lano dvakrát prechádzať medzi krokvami a prepravkou. Museli by sme potiahnuť dve nohy za lano, aby sme prepravku zdvihli o jednu nohu. Museli by sme však ťahať iba s hmotnosťou 100 libier. sily.
Mechanická výhoda
Tento rozdiel medzi veľkosťou sily potrebnej na pohyb predmetu a hmotnosťou predmetu je mechanickou výhodou bloku a kladkostroja. To je rovnaké ako rozdiel medzi tým, koľko lana ťaháme, v porovnaní so vzdialenosťou, ktorú sa objekt pohybuje. Na výpočet mechanickej výhody môžeme buď vydeliť váhu objektu, ktorý sa zdvíha, pomocou sila potrebná na jeho zdvihnutie alebo môžeme rozdeliť množstvo lana, ktoré musíme ťahať, o vzdialenosť objektu pohyby. Aby sme našli mechanickú výhodu nášho stroja prvou metódou, rozdelili by sme hmotnosť prepravky, 200 libier., O veľkosť sily potrebnej na jeho zdvihnutie, 100 libier., Čo nám dáva mechanickú výhodu dvoch. Rovnakú odpoveď nám dáva aj rozdelenie toho, koľko povrazu naraz ťaháme, 2 stopy, od vzdialenosti, ktorú prepravka stúpa, jednou nohou. Všeobecne platí, že počet dĺžok lana medzi dvoma kladkami v bloku a zdviháku zodpovedá mechanickej výhode stroja. V našom stroji lano prechádza z hornej kladky na spodnú kladku a späť hore na krokvy: dve dĺžky lana nám dávajú našu mechanickú výhodu v podobe dvoch.
Sila a práca
Aj keď blok a kladkostroj znižuje množstvo sily potrebnej na presun objektu, nezmení to množstvo práce. Napríklad blok a vybavenie s mechanickou výhodou štyri vám umožní zdvihnúť 4 lb. objekt s iba 1 lb. sily. Bude to však tiež vyžadovať, aby ste ťahali 4 metre lana, aby ste objekt zdvihli o jednu nohu.
Trenie
Keď sa ktorýkoľvek objekt pohybuje proti inému objektu, časť energie pohybujúceho sa objektu sa stratí trením. V bloku a zdolanom mechanizme zníži určité trenie v kladkách mechanickú výhodu stroja. Ak chcete zahrnúť trenie do výpočtu mechanickej výhody kladkostroja a kladkostroja, vydelte hmotnosť zdvíhaného predmetu hmotnosťou potrebnou na jeho zdvihnutie.