Шків блоку та снасті - це машина, яка значно зменшує силу сили, необхідної для переміщення або підйому такого предмета, як важкий ящик. Стандартний шків складається з одного колеса на осі, на якому проходить мотузка. Сам по собі шків може змінювати лише напрямок сили, прикладеної до предмета. Система шківів, що працюють разом, може утворювати блок і снасть, яка примножує силу на додаток до зміни напрямку сили, тобто менше сили потрібно для переміщення предмета. Механічна перевага блоку та снасті - це його механічна перевага.
Функція
Блок і снасті часто використовуються в районах, де важка техніка відсутня, і замість цього повинна бути замінена людська сила. У давнину блок і снасті використовувались у будівельних проектах для переміщення великих вантажів. У сучасну епоху їх часто використовують на човнах, де недоцільно мати кран чи іншу важкопідйомну техніку.
Підйом зі шківом
Якби ми намагалися підняти 200 фунтів. ящик від підлоги в крокви будівлі, ми могли б це зробити, використовуючи простий шків. Ми б поклали один шків в крокви і пропустили через нього мотузку, прикріпивши один кінець мотузки до ящика. Потягнувши за другий кінець мотузки (тягача), ми могли б підняти обрешітку в крокви. У цій системі кожного разу ми тягнемо мотузку однією ногою на 200 фунтів. сили, ми піднімаємо ящик на одну ногу. Підйом вагою менше 200 фунтів. сили не зрушить наших 200 фунтів. ящик.
Підйом з блоком і снастями
Якби замість того, щоб прикріпити мотузку безпосередньо до обрешітки, ми пропустили її через новий шків, прикріплений до обрешітки, а потім прикріпили кінець мотузки до крокв, ми мали б блок і снасть. Тепер кожного разу, коли ми натягували вільний кінець мотузки, мотузка повинна була двічі рухатися між кроквами і ящиком. Нам довелося би потягнути дві ноги за мотузку, щоб підняти ящик однією ногою. Однак нам довелося б тягнути лише 100 фунтів. сили.
Механічні переваги
Ця невідповідність між величиною сили, необхідної для переміщення предмета, та вагою предмета є механічною перевагою блоку та снасті. Це те саме, що і розбіжність між тим, скільки мотузки ми тягнемо, порівняно з відстанню, яку рухає об’єкт. Для розрахунку механічної переваги ми можемо розділити вагу предмета, що піднімається на сила, необхідна для його підняття, або ми можемо розділити кількість мотузки, яку нам потрібно потягнути, на відстань до предмета рухається. Щоб знайти механічну перевагу нашої машини першим способом, ми розділимо вагу ящика, 200 фунтів., За кількістю сили, необхідної для його підняття, 100 фунтів., Що дає нам механічну перевагу в два рази. Поділивши, скільки мотузки ми тягаємо за один раз, 2 фути, на відстань, в яку піднімається ящик, однією ногою, ми даємо однакову відповідь. Як правило, кількість довжин мотузки між двома шківами в блоці та снасті відповідає механічним перевагам машини. У нашій машині мотузка проходить від верхнього шківа до нижнього шківа і назад до крокв: дві довжини мотузки дають нам механічну перевагу двох.
Сила і робота
Незважаючи на те, що блок та снасть зменшує силу сили, необхідної для переміщення предмета, це не змінює обсяг роботи. Наприклад, блок і снасті з механічною перевагою чотирьох дозволять вам підняти вагу 4 фунтів. об'єкт вагою лише 1 фунт. сили. Однак для цього потрібно також натягнути 4 фути мотузки, щоб підняти предмет на одну ногу.
Тертя
Коли будь-який предмет рухається проти іншого, частина енергії, що рухається, втрачається на тертя. У блоці та снасті деяке тертя шківів зменшить механічну перевагу машини. Щоб врахувати тертя в розрахунку механічної переваги блоку та снасті, розділіть вагу піднімається предмета на вагу, необхідну для його підняття.