Кривошипы и блоки: технология, 7 класс

Кривошип — это простой механизм, состоящий из рычага, один конец которого соединен с валом или осью, способной вращаться. На другом конце рычага обычно находится рукоятка или педаль. Этот простой механизм является модификацией рычага второго класса, который одним концом прикреплен к оси, так что он может вращаться по полному кругу вокруг вала. На противоположном конце от оси находится штифт, расположенный под углом 90 градусов к рычагу; он работает как рукоятка или педаль для вращения кривошипа. При вращении рукоятки мы увеличиваем вращательную силу вала, что затем дает механическое преимущество (МП). Рассмотрим пример лебедки. Лебедка состоит из кривошипа, который вращает бочку или барабан с длинным отрезком веревки или троса, намотанного вокруг нее. Когда мы вращаем рукоятку кривошипа, барабан вращается, наматывая веревку. Кривошипы помогают нам легко перемещать грузы, прикрепленные к концу веревки, например, когда мы набираем ведро воды из колодца. Создание механического преимущества в кривошипном механизме почти аналогично другим простым механическим устройствам. Чем длиннее кривошип, тем легче вращать ось, хотя для этого требуется большее расстояние. Поскольку длина входного рычага, которым является рукоятка, велика, кривошипный рычаг увеличивает вращательную силу с расстоянием, увеличивая механическое преимущество. Мы рассмотрели лебедку; давайте перейдем к шкиву. Шкив — это своего рода колесо и ось или вал. В канавке скользит трос. Когда мы тянем за трос, колесо вращается и поднимает объект на другом конце троса. Это изменяет направление силы, облегчая подъем объекта. Существует два разных типа шкивов: одинарный и составной. Одинарный шкив имеет одно колесо, которое крепится к раме или балке для обеспечения опоры и называется неподвижным шкивом. Одинарный неподвижный шкив значительно облегчает подъем груза, поскольку вы можете использовать силу тяжести и свой вес, чтобы тянуть груз вверх. Однако одинарный шкив не дает никакого механического преимущества: • Усилие, необходимое для подъема объекта, равно весу груза. • Чтобы поднять груз на определенную высоту, необходимо протянуть веревку вниз на такое же расстояние. Например, чтобы поднять флаг на высоту 10 м, нужно протянуть веревку на расстояние 10 м. Следовательно, MA=1. Теперь перейдем ко второму типу шкивов — составному шкиву. Составной шкив, в отличие от одинарного, состоит из двух или более шкивов. При использовании составного шкива для подъема груза требуется меньше усилий. В составном шкиве обычно один шкив неподвижен, а другой или другие шкивы подвижны. Подвижный шкив перемещается вместе с грузом, а это значит, что при натяжении веревки поднимаются и шкив, и груз. В системе с двумя шкивами один неподвижный шкив сочетается с подвижным. Это уменьшает усилие вдвое. Это означает, что для подъема груза требуется вдвое меньше усилий. Но поскольку веревка вдвое длиннее, вам нужно тянуть ее вдвое дальше. Сила усилия равна количеству используемых блоков. Таким образом, в системе с двумя блоками сила усилия равна 2. В системе с составными блоками с каждым дополнительным блоком усилие уменьшается, но расстояние, на которое нужно тянуть веревку, увеличивается. Например, если вы используете три блока, вы прилагаете треть усилия, но вам нужно тянуть веревку в три раза дальше.