Шківи та шківи; Базові знання фізики

Фіксована роль¶

Шків складається з диска з канавкою по колу для розміщення мотузки. Валик можна обертати навколо осі.

Якщо ролик прикріплений таким чином, що він може обертатися, але не рухатися, він називається нерухомим роликом або шківом.

Підняття гирі за допомогою нерухомого валика. Напрямок сили розтягування можна змінювати за бажанням, величина сили розтягування не змінюється.

Фіксований крен змінює напрямок сили, але не її величину. [1] Таким чином, жодна сила не “економиться”, але, піднімаючи вантаж, наприклад, ваша власна вага також може використовуватися як сила тяги. Ще однією перевагою фіксованого колеса є те, що вам не обов’язково стояти у напрямку тяги (вище вантажу) під час підняття вантажу, але ви можете зайняти більш вигідне положення.

Розкута роль¶

За допомогою «вільного» шківа, що висить у мотузковій петлі, напрямок змінити не можна - як у випадку з нерухомим шківом - але можна змінити величину сили, що застосовується. Для цього один кінець мотузки кріпиться до будь-якої точки над вантажем.

Підняття гирі за допомогою вільного валика. Величина сили розтягування зменшується вдвічі, напрямок сили розтягування залишається незмінним.

Якщо вагою ролика можна знехтувати порівняно з вагою вантажу, що піднімається, величина необхідного зусилля на розтягнення зменшується вдвічі розхиленим валиком.

Система шківів¶

Розважаюча роль як енергозберігаючого пристрою зазвичай використовується в поєднанні з фіксованою роллю для того, щоб змінити напрямок прикладеної сили. Поєднання (принаймні) двох вільних і нерухомих роликів називається шківним блоком.

Шків з двома несучими шматками мотузки. Величина сили тяги зменшується вдвічі і змінюється її напрямок.

Необхідна сила розтягування на шківній системі обумовлена кількістю шматків мотузки, на які розподіляється вантаж, що піднімається. Будь-який шматок мотузки, що проходить між нерухомим шківом (або настінним гаком) та вільним шківом, розглядається як несучий шматок мотузки. Наступні результати зменшення зусиль для несучих ділянок канатів:

(1) ¶

Однак, відповідно, тягнучий канат повинен бути натягнутим на довжину порівняно з висотою підйому:

Шків з чотирма несучими шматками мотузки. Величина сили розтягування відповідає чверті ваги.

Геометричне розташування роликів (один над іншим або один за іншим) не має значення для роботи шківної системи.

[1]	Сила тертя, як правило, дуже низька при нерухомому ролику. Тому цим в основному нехтують у базових розрахунках.

[2]	Якщо сила розтягування діє на вільний кінець мотузки вниз, цей шматок мотузки не слід враховувати, оскільки він ідентичний останньому "несучому" шматку мотузки (останній закріплений шків викликає лише відхилення сили розтягування вниз).

Для цього розділу є експерименти та вправи .