Как было сказано в одном из предыдущих уроков, блок — это разновидность рычага.
Он представляет из себя колёсико, в торце которого сделана канавка. В канавке пропускают нитку, верёвку, трос или цепь.
Колесико имеет отверстие в середине и нанизано на ось. Если ось закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается, такой блок называется неподвижным.
Это вид неподвижного блока сбоку:
Подвесим с одной стороны груз. Его вес обозначим буквой P. С другой стороны приложим силу F.
Так как блок — это разновидность рычага, то все законы, применимые к рычагу, применимы и к блоку.
Правило моментов говорит о том, что алгебраическая сумма всех действующих на него моментов равна нулю. Соответственно это же условие применимо и для блока.
В нашем случае сумма моментов силы P и силы F должна быть равна нулю.
Найдём эти моменты. Плечом силы P является отрезок l1, а плечом силы F отрезок l2.
Положительным вращением блока будет вращение против часовой стрелки.
Момент силы P стремиться повернуть блок против часовой стрелки, соответственно он положительный и равен P·l1.
Момент силы F стремиться повернуть блок по часовой стрелке, соответственно он отрицательный и равен —F·l2.
Подставим моменты в правило моментов. Получается P·l1 — F·l2 = 0.
Перенесём —F·l2 в правую часть равенства и получим P·l1 = F·l2.
l1 и l2 — это радиус колёсика r. Поэтому выражение можно переписать так: Pr = Fr.
Радиус сокращается. Остаётся P = F.
Получается, если вес груза равен, например 10 Н, то для того, чтобы его равномерно поднимать, нужно прикладывать силу тоже 10 Н. Отсюда следует, что неподвижный блок не даёт выигрыш в силе.
Его применяют там, где нужно изменить направление прикладываемой силы.
Перейдём к другому виду блока — к подвижному.
В подвижном блоке ось не закреплена. Она опускается и поднимается вместе с грузом. Один конец верёвки закреплён, а к другому прилагается сила для поднятия груза подвешенного на крючке, который крепится к самому блоку.
При перемещении колёсика вверх или вниз точка опоры является осью вращения.
Запишем правило моментов. Подставим значения моментов. Перепишем уравнение.
l1 равно радиусу блока r, а l2 равно диаметру блока, то есть 2-м радиусам r.
Подставим значения плеч в уравнение.
Получится P·r = F2·r. Радиусы сокращаются и получается F = P/2.
Это значит, что для равномерного подъёма груза нужно прикладывать силу, которая меньше его веса в 2 раза.
Получается подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.
На практике обычно применяют подвижный и неподвижный блок в связке. Подвижный блок обеспечивает выигрыш в силе, а неподвижный меняет направление прикладываемой силы.
