Горизонты техники для детей, 1963 №2 (9)

Если вы заметили в блоке принцип действия рычага, поймете также принцип работы следующих приспособлений, в которых имеется подъемный блок.

Мы говорили о неподвижном блоке. Существует ещё другой тип блока — подвижный блок. И он действует по принципу рычага, только дело обстоит здесь совсем по-другому. В то время, как в рассматриваемых ранее примерах, точка опоры рычага находилась посередине шкива, сейчас её надо представить себе на окружности шкива, что обозначено на рис. 3.

Теперь наш рычаг является одноплечим рычагом, в отличие от ранее рассматриваемого — двуплечего. В подвижном блоке вес груза — сила тяжести груза — действует на более короткое плечо — радиус шкива, а сила, с которой мы тянем веревку, действует на более длинное плечо — диаметр шкива. Так как диаметр в два раза больше радиуса, по принципу уравновешенного рычага подсчитаем без труда, что для поднятия груза весом, например, 100 кг достаточно приложить силу 50 кг.

Вот как выглядит уравнение:

100 кг х R= 50 кг х 2 R

где: R— радиус шкива/

Итак, мы выигрываем|на силе, а зато проигрываем на расстоянии. Заметьте, что груз поднимается только на половину того расстояния, на которое передвинется наша рука, тянущая веревку вверх.

Подвижный блок неудобен: груз подвешивает один человек внизу, а тянет его к себе рабочий, находящийся выше. Это неудобство можно устранить путем сочетания подвижного блока с неподвижным, создавая, таким образом, новое приспособление, изображенное на следующем рисунке. Прилагаемая нами сила двукратно уменьшается за счет увеличения дважды пути. Такой блок называется двушкивным.

Внимание! Давайте сделаем с вами одно изобретение! Правда, его уже сделали раньше, и мы не будем пионерами его. Впрочем мы столько знаем о блоках и рычагах, что об этом изобретении могли и не знать. В жизни часто случается, что кто-нибудь изобретет что-нибудь…, а на изобретение уже был выдан гораздо раньше патент. О втором «изобретателе» говорят, что он способный человек.

Вернемся к нашему изобретению. Двушкивный блок очень удобный, но его эффективность ещё невелика. Он дает возможность уменьшить прилагаемую нами силу лишь двукратно. Как же его усовершенствовать? Давайте применим два двушкивных блока в одном приспособлении. Веревку, которую тянем, набросим на второй подвижный шкив, как это вы видите на рисунке. У нас теперь четыре шкива или, как говорят физики, многошкивный блок. Прилагаемая сила уменьшается на таком блоке в четыре раза. Итак, с увеличением числа шкивов уменьшается прилагаемая нами сила. Правда, приходиться тянуть веревку гораздо дольше, ведь она значительно длиннее, но практически это не существенно, Уже одно то, что человек в нормальных условиях может поднять 50 кг, а с помощью блока — 300 кг, является большим достижением. Многошкивные блоки находят широкое применение, просты по своей конструкции и не занимают много места. Человек, пользуясь ими, становится настоящим богатырем. Кусок веревки, несколько шкивов, гвозди… и немного изобретательности — все это облегчает труд человека, и человек легко поднимает грузы, в несколько раз тяжелее его собственного веса. Такой силой снабжает человека знание физики.

В «Нашем физическом кабинете» мы обычно делаем (простейшие физические эксперименты при помощи веревки, гвоздей, старой бутылки и тому подобных «научных инструментов».

Сегодня будет иначе. Хочу вам рассказать об одном опыте, который вы, к сожалению, не сможете проделать в «Нашем кабинете». Опыт этот тесно связан с темой «Небольшие силы и громадные грузы».

Вы уже знаете о многошкивном блоке, который может дать каждому силу богатыря. Сейчас узнаете еще об одном способе увеличения силы: о богатыре, который совершал «чудеса», не пользуясь совершенно многошкивным блоком.

На болотистой и глинистой дороге увяз автомобиль. Водитель и его два товарища вышли из машины, печально посматривая друг на друга.

— Ну и врезались мы, Федя, — сказал, наконец, один из них. — Как тут выбраться из этой грязи?

— Ничего не поделаешь, пойду в соседнюю деревню за лошадьми, — решил водитель. — Двигатель не потянет, а сами не вытолкнем из ямы.

К разговору прислушивался какой-то невзрачный человек, стоящий неподалеку.

— Цепь есть у вас? — спросил он.

— Ну есть, а что? Ведь все равно некому тянуть. Нас только трое, а тут и десять человек не справится. Впрочем извините, а может быть вы какой-нибудь знаменитый силач? — пошутил один из них.

— Силач не силач, а вот способ знаю.

— Что там ваш способ, только силой в тысячу килограммов можно вытащить машину.

— А я вам говорю, что два-три человека вытащат. Давайте цепь.

— He верю в чудеса, — сказал шофер, доставая из багажника цепь. Но если уж так хотите, то вот вам…

Невзрачный незнакомец привязал один конец цепи к шасси автомобиля (спереди), а второй — к крепкому придорожному столбу, сильно натянув её. Водитель и его товарищи недоверчиво посматривали на незнакомца.

— Подойдите сейчас двое сюда, — сказал «чудотворец», — встаньте там, где середина цепи, то есть на одинаковом расстоянии от столба и от автомобиля. Оттяните цепь поперек, в одну из каких-нибудь сторон. Ну, раз-два взяли!

Два сильных мужчины налегли на цепь. Автомобиль заметно сдвинулся с места.

— Давайте опять натянем цепь и снова оттянем в сторону.

Автомобиль опять немного подался вперед, а через пятнадцать минут уже стоял на сухом и ровном месте.

— Скажите, как это вам удалось сделать? Откуда вы это знаете, ведь вы не шофер.

— Я учитель физики в здешней школе, — ответил незнакомец, — а способ этот заключается в параллелограмме сил. Так в физике он называется. Могу, впрочем, нарисовать вам.

И три головы склонились над листком бумаги.

Вот что нарисовал наш физик.

Сила « Р », с которой оттягивали цепь два мужчины, является результирующей двух сил « S », натягивающих цепь. Когда цепь натянута, то каждая из сил (одинаковых) « S » во много раз больше силы « Р ». Если мы, например, прилагаем силу « Р » = 100 кг, то сила « S » может достичь величины 1000 кг. Конечно, по мере того, как цепь начинает провисать, это соотношение постепенно уменьшается и поэтому цепь надо заново натянуть. Машину легко вытащить по указанному физиком-учителем способу.