Sådan fungerer en blokering og tackling

Hvis du nogensinde har set på enden af ​​en kran, eller hvis du nogensinde har brugt en motorhejs eller en følgesvend, eller hvis du nogensinde har set på rigningen på en sejlbåd, så har du set en blok og tackle på arbejdet. En blok og tackling er et arrangement af reb og remskiver, der giver dig mulighed for at handle kraft efter afstand. I denne udgave af Sådan fungerer ting vi vil se på, hvordan en blok og tackling fungerer, og undersøg også flere andre kraftmultiplicerende enheder!

Forstå blokken og tacklingen

Forestil dig, at du har en vægt på 45,4 kilo (100 pund) hængende fra et reb, som vist her.

I denne figur, hvis du vil suspendere vægten i luften, skal du anvende en opadgående kraft på 100 pund på rebet. Hvis rebet er 30,5 meter langt, og du vil løfte vægten 100 fod, du skal trække 100 fod reb i for at gøre det. Dette er enkelt og indlysende.

Forestil dig nu, at du tilføjer en remskive til blandingen.

Ændrer dette noget? Ikke rigtig. Det eneste, der ændrer sig, er retningen på den kraft, du skal anvende for at løfte vægten. Du skal stadig anvende 100 kilo kraft for at holde vægten suspenderet, og du skal stadig rulle 100 fod reb ind for at løfte vægten 100 fod.

Følgende figur viser arrangementet efter tilføjelse af en anden remskive:

Dette arrangement ændrer faktisk ting på en vigtig måde. Du kan se, at vægten nu er suspenderet af to remskiver frem for en. Det betyder, at vægten fordeles ligeligt mellem de to remskiver, så hver holder kun halvdelen af ​​vægten, eller 22,7 kilo. Det betyder, at hvis du vil holde vægten suspenderet i luften, du behøver kun at anvende 50 pund kraft (loftet udøver de andre 50 pund kraft i den anden ende af rebet). Hvis du vil løfte vægten 100 fod højere, så skal du rulle dobbelt så meget reb 0-200 fod reb ind. Dette viser en kompromis mellem kraft-afstand. Kraften er skåret i to, men afstanden til rebet skal trækkes er fordoblet.

Følgende diagram tilføjer en tredje og fjerde remskive til arrangementet:

I dette diagram, remskiven, der er fastgjort til vægten, består faktisk af to separate remskiver på den samme aksel, som vist til højre. Dette arrangement skærer kraften i to og fordobler afstanden igen. For at holde vægten i luften skal du kun anvende 25 kilo kraft, men for at løfte vægten 100 fod højere i luften skal du nu rulle 400 fod reb ind.

En blok og tackling kan indeholde så mange remskiver, du kan lide, selvom friktionen i remskiverne på et tidspunkt begynder at blive en betydelig modstandskilde.

Andre kompromiser mellem kraft og afstand

Du kommer i kontakt med kompromiser mellem kraft og afstand i alle slags enkle maskiner. For eksempel, en håndtag er et eksempel på dette fænomen:

I dette diagram påtrykkes en kraft F på håndtagets venstre ende. Den venstre ende af håndtaget er dobbelt så lang (2X) som den højre ende (X). Derfor er en kraft på 2F tilgængelig i højre ende af håndtaget, men den virker gennem halvdelen af ​​afstanden (Y), som venstre ende bevæger sig (2Y). Ændring af den relative længde af venstre og højre ende af håndtaget ændrer multiplikatorerne.

Gears kan gøre det samme:

I dette diagram har venstre gear to gange diameteren af ​​det højre gear. For hver drejning af venstre gear, det højre gear drejer to gange. Hvis du anvender et vist drejningsmoment på det venstre gear gennem en rotation, det højre gear vil udøve halvt så meget drejningsmoment, men vil dreje to omdrejninger.

Et andet godt eksempel er et enkelt hydraulisk system, som vist herunder:

Antag, at du har to cylindre fulde af vand med et rør, der forbinder de to cylindre sammen som vist. Hvis du anvender en kraft F på det venstre stempel, det skaber et tryk i den venstre cylinder. Lad os sige, at du anvender en 10 pund nedadgående kraft til venstre cylinder. Lad os også sige, at radius for venstre cylinder er 0,57 tommer. Derfor, arealet af det venstre stempel er Pi * 0,57 * 0,57 =1 kvadrat tomme. Hvis radius for højre cylinder er 4 gange større, eller 2,28 tommer, så er arealet af det højre stempel 16 kvadratcentimeter, eller 16 gange større. Hvis du skubber det venstre stempel ned gennem 16 tommer med en kraft på 10 pund, så vil det højre stempel stige 1 tommer med en kraft på 160 pund. Alle slags hydrauliske cylindre drager fordel af denne simple kraftmultiplicerende effekt hver dag.

Du kan se, at en blok og tackling, en håndtag, et geartog og et hydraulisk system gør alle det samme:de lader dig forstørre en kraft ved proportionelt at reducere afstanden, gennem hvilken den forstørrede kraft kan virke. Det viser sig, at denne form for kraftmultiplikation er en yderst nyttig kapacitet! Her er nogle af de enheder, der bruger disse enkle principper:

• Bilstik (håndtag eller gevindudveksling)
• Negleklipper (håndtag)
• Automobil transmission (gear)
• Kom med (blok og tackl, gear)
• Dåseåbner (gear, håndtag)
• Kofang (håndtag)
• Hammerklo (håndtag)
• Flaskeåbner (håndtag)
• Bilbremser (hydraulik)
• Hydraulisk butikslift
• Elevator (blokering og tackling)
• Etc...

Oprindeligt udgivet:1. apr. 2000

Remskive FAQ

Hvordan fungerer remskiver?

Hvor bruges remskiver?

Er en kran en remskive?

Masser mere information

relaterede artikler

• Everyday Science:Gear Quiz
• Sådan fungerer gear
• Sådan fungerer radiale motorer
• Sådan fungerer totaktsmotorer
• Sådan fungerer lejer