Зміст
Шків із блоками та снарядами - це машина, яка значно зменшує силу, необхідну для переміщення або підняття предмета, наприклад важкої ящика. Стандартний шків складається з одного колеса на осі з мотузкою, що проходить над ним. Самостійно шків може змінювати лише напрямок сили, прикладеної до предмета. Система шківів, що працюють разом, може утворювати блок і снасть, яка примножує силу, крім зміни напрямку сил, тобто для переміщення предмета потрібно менше сили. Ступінь, на яку блок і снасть примножує силу, є його механічною перевагою.
Функція
Блоки та снасті часто застосовуються в районах, де важкі машини недоступні, і замість цього повинна бути замінена людська сила. В античності блок і снасті використовувались у будівельних проектах для переміщення важких вантажів. У сучасну епоху їх часто використовують на човнах, де було б недоцільно мати кран або іншу важку підйомну техніку.
Підйом зі шківом
Якби ми намагалися підняти ящик на 200 фунтів з підлоги на крокви будівлі, ми могли б зробити це за допомогою простого шківа. Ми поклали б один шків в крокви і пропустили через нього мотузку, прикріпивши один кінець мотузки до ящика. Потягнувши інший кінець мотузки (тягова частина), ми могли підняти обрешітку на крокви. У цій системі кожен раз, коли ми тягнемо мотузку однією ногою на 200 фунтів. сили ми піднімаємо ящик однією ногою. Підйом з чим-небудь менше, ніж 200 фунтів. сила не перемістить наш ящик на 200 фунтів.
Підйом з блоком і снастями
Якби замість того, щоб прикріпити мотузку безпосередньо до ящика, ми пропустили її через новий шків, прикріплений до обрешітки, а потім прикріпили кінець мотузки до крокв, у нас був би блок і снасть. Тепер, кожного разу, коли ми стягували вільний кінець мотузки, мотузка повинна була проїхати між кроквами та ящиком двічі. Нам доведеться натягнути на мотузку дві ноги, щоб підняти ящик єдиною ногою. Однак нам би довелося лише тягнути на 100 фунтів. сили.
Механічна перевага
Ця невідповідність між величиною сили, необхідної для переміщення предмета, і вагою предмета є механічною перевагою блоку і снасті. Це те саме, що невідповідність між кількістю мотузки, яку ми тягнемо, порівняно з відстані, яку об'єкт просуває. Для обчислення механічної переваги ми можемо або розділити вагу об'єкта, який піднімається, на силу, необхідну для його підняття, або ми можемо розділити кількість мотузки, яку ми повинні протягнути, на відстань, яку переміщає об’єкт. Для того, щоб знайти механічну перевагу нашої машини за першим методом, ми розділимо вагу ящиків, 200 фунтів., На величину сили, необхідної для її підняття, 100 фунтів, що дає нам механічну перевагу на два. Розділення того, скільки мотузки ми протягуємо за раз, 2 фути, на відстань, яким піднімається ящик, одна нога, дає нам таку ж відповідь. Як правило, кількість довжин мотузки між двома шківами в блоці і снасті відповідає механічній перевазі машини. У нашій машині мотузка проходить від верхнього шківа до нижнього шківа і назад до крокв: дві довжини мотузки дають нам нашу механічну перевагу двох.
Сила і робота
Навіть незважаючи на те, що блок і снасть зменшують кількість сили, необхідну для переміщення об'єкта, це не змінює обсяг роботи. Наприклад, блок і снасть з механічною перевагою в чотири дозволить вам підняти 4 фунтовий предмет із силою лише 1 фунт. Однак також потрібно буде натягнути 4 фути мотузки, щоб підняти предмет однією ногою.
Тертя
Коли будь-який об’єкт рухається проти іншого об'єкта, частина енергії, що рухається, втрачається на тертя. У блоці та снасті деяке тертя шківів зменшить механічну перевагу машини. Щоб включити тертя в розрахунок механічної переваги блоку і снасті, розділіть вагу предмета, який піднімається, на вагу, необхідну для його підняття.