Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 192

   Для подъема грузов часто используют блок — это простое устройство с колесом и желобом, через которое проходит веревка или цепь. Его главная задача — либо изменить направление, в котором мы тянем, либо сделать так, чтобы поднимать стало легче, уменьшив прикладываемое усилие.

   Блоки бывают двух основных типов, каждый из которых выполняет свои функции:
   Неподвижный блок: Этот тип блока имеет фиксированную ось, что означает, что он не перемещается при подъеме груза. Его основное преимущество заключается не в уменьшении силы (сила, которую нужно приложить, равна весу груза), а в возможности изменить направление приложения силы. Например, вместо того чтобы тянуть груз вверх, можно тянуть веревку вниз. По своей сути, он работает как равноплечий рычаг.
   Подвижный блок: В отличие от неподвижного, ось подвижного блока перемещается вместе с поднимаемым грузом. Это дает существенное преимущество в силе – требуемая сила уменьшается вдвое. Однако, за это приходится платить увеличением пройденного пути: чтобы поднять груз на определенную высоту, нужно вытянуть веревку в два раза длиннее. По принципу действия он напоминает рычаг с соотношением плеч 1 к 2.

   Неподвижный блок как рычаг:
   Суть: Неподвижный блок действует подобно рычагу, у которого точка опоры находится на его ободе, где он крепится.
   Плечи сил: Расстояние от точки опоры до точки приложения силы, тянущей веревку (F), равно радиусу блока (R). Точно так же расстояние от точки опоры до точки приложения силы тяжести груза (P) также равно радиусу блока (R).
   Равновесие: Поскольку плечи обеих сил одинаковы (R = R), для поддержания равновесия сила, которую нужно приложить (F), должна быть равна силе тяжести груза (P).
   Вывод: Неподвижный блок является «равноплечим» рычагом. Он не позволяет уменьшить прилагаемую силу, но зато дает возможность изменить направление действия этой силы.

   Подвижный блок как рычаг:
   Суть: Подвижный блок функционирует как рычаг, где точка опоры постоянно меняется, но остается на ободе блока, соприкасаясь с веревкой.
   Плечи сил: Сила тяжести груза (P), действующая на центр блока, имеет плечо, равное радиусу блока (R). Сила (F), которую мы прикладываем к концу веревки, имеет плечо, равное диаметру блока (2R), так как она действует на противоположную сторону.
   Равновесие: Условие равновесия для такого рычага выглядит как: F ⋅ 2R = P ⋅ R
   Вывод: Решая это уравнение, получаем, что сила F равна половине силы P (F = P ⋅ R/2R = P/2). Таким образом, подвижный блок представляет собой рычаг с неравными плечами (в соотношении 1 : 2), который позволяет уменьшить прилагаемую силу в два раза.

   Примеры применения неподвижных блоков:
   Флагоштоки: для подъёма флага верёвку тянут вниз, а флаг поднимается вверх.
   Шторы с подъёмным механизмом: шнур, за который тянут, проходит через неподвижные блоки, позволяя поднимать и опускать шторы.
   В системах канатных дорог и фуникулёров: для изменения направления движения троса.

   Примеры применения подвижных блоков:
   Строительные краны: используют полиспасты (комбинации подвижных и неподвижных блоков) для подъёма тяжёлых грузов.
   Лифты: система блоков и тросов помогает поднимать кабину с меньшими усилиями.
   Альпинизм и спасательные работы: полиспасты применяют для подъёма людей или грузов в горах, переправы через реки, вытаскивания пострадавших из труднодоступных мест.
   Судовые такелажные системы: для подъёма парусов, грузов, якорей.
   Автоподъёмники и домкраты: в некоторых конструкциях используются блоки для увеличения подъёмной силы.