Den mekaniske fordel ved Block & Tackle

En blok og tackle remskive er en maskine, der reducerer kraften kraften, der er nødvendig for at flytte eller løfte en genstand som en tung kasse. En standard remskive består af et enkelt hjul på en aksel med et reb, der løber over det. På egen hånd kan en trisse kun ændre retningen af ​​en kraft, der påføres et objekt. Et system af remskiver arbejder sammen kan danne en blok og tackle, hvilket multiplicerer kraft ud over at ændre kraftens retning, hvilket betyder mindre kraft er nødvendig for at flytte en genstand. I hvilken grad blokken og tackle multiplicerer kraft er den mekaniske fordel.

Funktion

Blok og tackler bruges ofte i områder, hvor tungt maskiner ikke er til rådighed, og menneskelig kraft skal erstattes i stedet. I antikken blev blok og tackler brugt i byggeprojekter for at flytte tunge laster. I den moderne æra bruges de ofte på både, hvor det ville være upraktisk at have en kran eller andet tungt løftemaskiner.

Løft med en remskive

Hvis vi forsøgte at løfte en 200 lb. kasse fra gulvet ind i bygningsbjælkerne, vi kunne gøre det ved at bruge en simpel remskive. Vi ville sætte en remskive i spærrene og passere et reb igennem det og fastgøre den ene ende af rebet til kassen. Ved at trække den anden ende af rebet (køredelen) kunne vi løfte kassen ind i spærrene. I dette system, hver gang vi trækker reb en fod med 200 lbs. af kraft løfter vi kassen en fod. Løfte med noget mindre end 200 lbs. af kraft vil ikke flytte vores 200 lb. kasse.

Løft med en blok og klare

Hvis vi i stedet for at fastgøre rebet direkte på kassen, passerede vi det gennem en ny remskive fastgjort til kassen og derefter fastgjort enden af ​​rebet til bjælkerne, ville vi have en blok og tackle. Nu, hver gang vi trak den frie ende af tovet, skulle tovet rejse mellem spærrene og kassen to gange. Vi skulle trække to fødder på rebet for at løfte kassen en enkelt fod. Men vi ville kun nødt til at trække med 100 lbs. af kraft.

Mekanisk fordel

Denne forskel mellem mængden af ​​kræfter, der kræves for at flytte en genstand og vægten af ​​objektet er den mekaniske fordel af blokken og tackle. Dette er det samme som forskellen mellem, hvor meget reb vi trækker i forhold til afstanden, som objektet bevæger sig. For at beregne den mekaniske fordel kan vi enten opdele vægten af ​​objektet, der løftes af den kraft, der kræves for at løfte den, eller vi kan dividere mængden af ​​reb vi skal trække med den afstand, objektet flytter. For at finde den mekaniske fordel ved vores maskine ved den første metode, ville vi opdele kasseens vægt, 200 lbs., Med den mængde kraft, der kræves for at løfte den, 100 lbs., Hvilket giver os en mekanisk fordel ved to. At dividere, hvor meget reb vi trækker ad gangen, 2 fod, af den afstand, kassen stiger, en fod, giver os det samme svar. Som en tommelfingerregel svarer antallet af reb mellem de to remskiver i en blok og tackling til maskinens mekaniske fordel. I vores maskine passerer rebet fra den øverste remskive til bundskiven og tilbage op til spærrene: To længder af reb giver os vores mekaniske fordel ved to.

Force og Work

Selvom en blok og tackle reducerer mængden af ​​kraft, der er nødvendig for at flytte en genstand, det ændrer ikke arbejdsmængden. For eksempel vil en blok og tackle med en mekanisk fordel ved fire give dig mulighed for at løfte et 4 pund objekt med kun 1 pund af kraft. Men det vil også kræve, at du trækker 4 fod reb for at løfte objektet en fod.

Friktion

Når et objekt bevæger sig mod et andet objekt, går noget af det bevægelige objekts energi tabt for friktion . I en blok og tackle vil en del friktion i remskiverne reducere maskinens mekaniske fordel. At indbefatte friktion i en beregning af den mekaniske fordel af en blok og tackle, divider vægten af ​​objektet, der løftes af den vægt, der er nødvendig for at løfte den.