Wyobraź sobie, że budujesz drapacz chmur. Albo nawet po prostu dwupiętrowy dom. Aby dostać się na szczyt, potrzeba ogromnej ilości ciężkich kamieni i betonu. Nie ma kranu elektrycznego. Co robić?
W przeszłości rozwiązaniem był system blokowy. Nie była piękna. To było wyczerpujące. Ale pracowała. Większość ludzi tęskni za tym punktem. Nowoczesne żurawie samochodowe nadal korzystają z tej samej zasady. Nie zmieniło się to od wieków.
Słowo „blok” pochodzi od niemieckiego słowa „Flaschenzug”. Widząc to, możesz pomyśleć o szklanej butelce. To jest błędne. W tym przypadku „butelka” (Flasche) to po prostu korpus jednego lub większej liczby kół lub rolek. Owiń wokół nich linę. To wszystko. Proste geometryczne kształty wykonują ciężką pracę.
Wyjaśnienie prostego bloku
Spójrzmy na podstawowe ustawienia. Wyobraź sobie, że masz dwa koła.
Jedno koło jest przymocowane do belki u góry. Nie porusza się. Drugie koło jest wolne. Zawiesza się. Przymocuj ciężki przedmiot, taki jak kamień, belka lub osoba, do wolnego dolnego koła.
Teraz weź linę. Przywiąż jeden koniec do stałego górnego koła. Przeciągnij linę w dół pod wolnym kołem i z powrotem nad kołem stałym. Z górnego koła zwisa lina. To jest miejsce, które musisz pociągnąć.
Możesz używać swoich mięśni. Albo konia. Albo krowa. Albo silnik. Źródło siły nie zmienia zasad fizyki.
Matematyka wysiłku
Tutaj robi się ciekawie. Powiedzmy, że ciągniesz linę w dół. Ciągniesz go dokładnie dwa metry. Ta odległość przyciągania nazywana jest odległością siły (pierwotnie Kraftweg ).
Ile ciężarów może podnieść?
1 metr.
Dokładnie jeden.
Dlaczego? Ponieważ lina jest złożona na pół pomiędzy dwoma kołami. Napięcie liny utrzymuje ciężar. Obciążenie rozkłada się na dwie części liny. Dlatego na każdy 1 metr podniesienia należy rozciągnąć 2 metry liny.
To nie jest błąd. To jest funkcja.
Złota zasada mechaniki
Kompromis ten jest zgodny z tym, co fizycy nazywają „złotą zasadą mechaniki”.
Zasady są proste. Nie ma czegoś takiego jak darmowy lunch. Jeśli chcesz zmniejszyć siłę potrzebną do podnoszenia, musisz za to zapłacić odległością.
Poświęcasz dystans, aby zyskać władzę.
Jeśli pociągniesz linę dwa razy dalej niż podnosi się ładunek, do podniesienia ładunku potrzebna będzie tylko połowa siły. Jeśli kamień waży 1000 kilogramów, musisz wywrzeć siłę odpowiadającą podniesieniu 500 kilogramów. Nadal jest bardzo ciężko. Ale można go podnieść.
Bez tej mechanicznej zalety wiele zadań konstrukcyjnych byłoby niemożliwych. Polegamy na tej prostej konstrukcji składającej się z kół i lin, aby przenosić przedmioty, które w przeciwnym razie musiałyby zostać zmiażdżone. To nie magia. To po prostu geometria. I nadal utrzymuje nasze budynki.
