Inhalt
- Funktion
- Heben mit einem Flaschenzug
- Heben mit einem Block und einem Gerät
- Mechanischer Vorteil
- Kraft und Arbeit
- Reibung
Eine Block- und Flaschenzugrolle ist eine Maschine, die den Kraftaufwand zum Bewegen oder Anheben eines Objekts wie einer schweren Kiste erheblich reduziert. Eine Standardriemenscheibe besteht aus einem einzelnen Rad auf einer Achse, über das ein Seil läuft. Eine Riemenscheibe kann für sich genommen nur die Richtung einer auf ein Objekt ausgeübten Kraft ändern. Ein System von Riemenscheiben, die zusammenarbeiten, kann einen Block und einen Flaschenzug bilden, der die Kraft zusätzlich zur Änderung der Kräfterichtung vervielfacht, was bedeutet, dass weniger Kraft erforderlich ist, um ein Objekt zu bewegen. Das Ausmaß, in dem der Block und das Gerät die Kraft vervielfachen, ist sein mechanischer Vorteil.
Funktion
Block und Tackles werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen keine schweren Maschinen verfügbar sind und stattdessen die menschliche Kraft ersetzt werden muss. In der Antike wurden bei Bauprojekten Block und Flaschenzüge eingesetzt, um schwere Lasten zu bewegen. In der Neuzeit werden sie häufig auf Booten eingesetzt, bei denen ein Kran oder andere schwere Hebemaschinen nicht praktikabel sind.
Heben mit einem Flaschenzug
Wenn wir versuchen würden, eine 200-Pfund-Kiste vom Boden in die Sparren eines Gebäudes zu heben, könnten wir dies mit einer einfachen Rolle tun. Wir steckten eine Rolle in die Sparren und führten ein Seil hindurch, um ein Ende des Seils an der Kiste zu befestigen. Durch Ziehen am anderen Ende des Seils (dem Zugteil) konnten wir die Kiste in die Sparren heben. In diesem System ziehen wir jedes Mal mit 200 lbs einen Fuß am Seil. mit gewalt heben wir die kiste einen fuß hoch. Heben mit weniger als 200 lbs. Kraft wird unsere 200 Pfund Kiste nicht bewegen.
Heben mit einem Block und einem Gerät
Wenn wir das Seil nicht direkt an der Kiste befestigen, sondern durch eine neue, an der Kiste befestigte Rolle laufen und dann das Ende des Seils an den Sparren befestigen würden, hätten wir einen Block und ein Gerät. Jedes Mal, wenn wir am freien Ende des Seils zogen, musste das Seil zweimal zwischen den Sparren und der Kiste verlaufen. Wir müssten zwei Fuß am Seil ziehen, um die Kiste um einen Fuß zu heben. Allerdings müssten wir nur mit 100 lbs ziehen. der Kraft.
Mechanischer Vorteil
Diese Ungleichheit zwischen der Kraft, die zum Bewegen eines Objekts erforderlich ist, und dem Gewicht des Objekts ist der mechanische Vorteil des Blocks und des Geräts. Dies entspricht dem Unterschied zwischen dem Zug des Seils und der Entfernung, die das Objekt zurücklegt. Um den mechanischen Vorteil zu berechnen, können wir entweder das Gewicht des zu hebenden Objekts durch die zum Heben erforderliche Kraft dividieren oder die Menge des zu ziehenden Seils durch die Entfernung, um die sich das Objekt bewegt. Um den mechanischen Vorteil unserer Maschine durch die erste Methode zu ermitteln, würden wir das Kistengewicht von 200 Pfund durch die zum Anheben erforderliche Kraft von 100 Pfund dividieren, was uns einen mechanischen Vorteil von zwei ergibt. Teilen Sie, wie viel Seil wir auf einmal ziehen, 2 Fuß, durch die Entfernung, um die sich die Kiste mit einem Fuß erhebt, erhalten wir die gleiche Antwort. Als Faustregel gilt, dass die Anzahl der Seillängen zwischen den beiden Riemenscheiben in einem Block und Flaschenzug dem mechanischen Vorteil der Maschine entspricht. In unserer Maschine läuft das Seil von der oberen Rolle zur unteren Rolle und zurück zu den Sparren: Zwei Seillängen geben uns den mechanischen Vorteil von zwei.
Kraft und Arbeit
Obwohl ein Block und ein Gerät die zum Bewegen eines Objekts erforderliche Kraft verringern, ändert dies nicht den Arbeitsaufwand. Zum Beispiel können Sie mit einem Block und einem Gerät mit einem mechanischen Vorteil von vier ein 4-Pfund-Objekt mit nur 1 Pfund Kraft anheben. Sie müssen jedoch auch 4 Fuß am Seil ziehen, um das Objekt um einen Fuß anzuheben.
Reibung
Wenn sich ein Objekt gegen ein anderes Objekt bewegt, geht ein Teil der Energie des sich bewegenden Objekts durch Reibung verloren. In einem Block und in einem Gerät verringert etwas Reibung in den Riemenscheiben den mechanischen Vorteil der Maschine. Um die Reibung in die Berechnung des mechanischen Vorteils eines Blocks und eines Geräts einzubeziehen, teilen Sie das Gewicht des anzuhebenden Objekts durch das zum Anheben erforderliche Gewicht.