Ролі та шківи у навчальних посібниках для студентів-фізиків з фізики

Ролики - це пристрої, що перетворюють силу. Вони часто звикли, бо. Б. в кранах або натяжних пристроях для контактних проводів для зменшення напрямку або сили, що застосовується. Розрізняють фіксовану та вільну ролі. Поєднання декількох нерухомих і вільних роликів називається шківом.
Жодна механічна робота не зберігається за допомогою роликів, але лише необхідна сила для переміщення або підйому предмета відхиляється або зменшується, при цьому шлях у другому випадку відповідно збільшується.

Розрахуйте шків

# Механічні сили # Перетворювач сили # Золоте правило механіки

Натяжний пристрій для контактних проводів з роликами

Виправлені та вільні ролі

З фірма Роль (малюнок 2) змінюється лише напрямок цієї сили. Тому говорять про відхиляючі шківи. Необхідна сила тяги така ж велика, як і сила від вантажу. Шлях поїзда та шлях навантаження також однакові. Для фіксованої ролі в рівновазі, нехтуючи тертям:

F Z = F L s Z = s L F сила s відстань

Виправлена роль: сила лише відволікається.

З вільна роль (Рис. 3) величина сили, що застосовується, зменшується. Сила від навантаження розподіляється по двох мотузках. Шлях поїзда, навпаки, подвоюється. Для вільного шківа в рівновазі, нехтуючи тертям та силами ваги шківа та мотузки:

F Z = 1 2 F L s Z = 2 s L F сила s відстань

Сипучий рулон: Необхідне зусилля менше, ніж при нерухомому рулоні.

Часто використовується комбінація сипучого та нерухомого рулону (рис. 4). Вільна роль зменшує кількість сили, яку потрібно прикласти. Напрямок прикладеної сили можна змінити за допомогою нерухомого ролика.

Механічна робота на роликах

Золоте правило механіки стосується роликів як усіх пристроїв, що перетворюють силу:

Те, що ви економите в силі, ви повинні додати в дорогу.

Якщо тертям знехтувати, то застосовується таке: Механічна робота на ролику однакова.

F Z ⋅ s Z = F L ⋅ s L F Z, F L діючі сили s Z, s L подолані відстані

Однак на практиці спостерігаються постійні тертя. Також слід враховувати вагу шківів та мотузок. Тому фактична робота, яку потрібно витратити, завжди більша, ніж робота, яка може бути використана.

Поєднання нерухомого і вільного рулону

Види шківів та сили на них
Існують різні типи шківів. Талі часто складаються з окремих роликів, деякі з яких діють як нерухомі ролики, а частково як вільні ролики. Ці ролі можуть бути влаштовані по-різному. На малюнку 4 показані два шківні блоки з чотирма роликами, кожен у різному розташуванні.
Сила натягу, необхідна для підняття вантажу, залежить від кількості несучих канатів. Загалом до такої системи шківів у рівновазі застосовується наступне:

F Z = 1 n F L s Z = n ⋅ s L F Z необхідна сила розтягування n кількість несучих канатів F L сила, зумовлена натягом s Z, шлях розтягування s L шлях навантаження

Це z. Наприклад, як у двох шків, показаних на малюнку 5, кількість несучих канатів дорівнює чотирьом, тоді сила розтягування становить чверть ваги вантажу. Натягуючий шлях, навпаки, у чотири рази довший шляху, який проходить вантаж. Якщо ви хочете ще більше зменшити силу розтягу, вам доведеться збільшити кількість несучих канатів за рахунок збільшення кількості шківів.

Талі з чотирма роликами, кожен у різному розташуванні

Іншим типом шківа є блок диференціальних шківів (рис. 6). З ними нескінченний ланцюг лежить над двома роликами таким чином, що він не може ковзати в канавках роликів. Верхні, міцно з’єднані ролики мають різний радіус. У випадку блоку диференціальних шківів умови рівноваги можна визначити, застосовуючи теорему про крутний момент. У рівновазі сума моментів проти годинникової стрілки дорівнює сумі моментів за годинниковою стрілкою. До такої системи шківів у рівновазі відноситься наступне:

F Z = 1 2 F L ⋅ R - r R

Це означає: необхідна сила розтягування тим менша, чим більша різниця між радіусами R і r верхнього подвійного ролика. Як і у випадку з роликами, золоте правило механіки поширюється на механічну роботу. Усі згадані рівняння застосовуються за умови, що тертя незначне і не враховуються вагові сили шківів та канатів.