Как поднять груз с помощью троса и блоков: Как поднять груз без спецтехники

Содержание

Полиспаст или как получить больше тяги от лебедки

Те, кто пользовался автомобильными лебедками или интересовался использованием этих устройств, знают, как следует их подбирать. Прежде всего следует обращать внимание на модели, тяговое усилие которых в 2-2,5 раза превышает массу автомобиля. Иначе в критический момент мощности лебедки можеть оказаться недостаточно. 

Примером может служить ситуация с автоэвакуаторм, вызванным для транспортировки неисправного транспортного средства. Если это легковой автомобиль, а происходит все на асфальтированном шоссе, проблем не возникнет. А представим, что водитель эвакуатора видит перед собой тяжелый внедорожник, первернувшийся на бок грязи, и к тому же вследствие неисправности у него заклинила ось. И водитель эвакуатора с досадой понимает, что задание его машине не под силу.


Блоки для лебедок: подберите подходящий >>>

Дело в том, что максимальную тягу лебедка развивает вначале, а чем больше троса наматывается на барабан, тем меньшим становится тяговое усилие. Кроме того, к весу машины часто прибавляется сопротивление болота, в котором она застряла, предметов, попадающих под колеса (бревна, камни и т.д.). Поэтому ледебка должна быть «с запасом». 

А что же делать, когда этого «запаса» не хватает?


Если ваше тяговое устройство пасует, достаточно прибавить к нему полиспаст — грузоподъемное приспособление, состоящее из колесика, через которое пропущен канат. Название его просиходит от греческого Polyspastos, что означает «натянутый многими канатами». 


Использование блока позволяет увеличить тяговое усилие лебедки практически в 2 раза. Использование комбинации из нескольких блоков даст возможность увеличить мощность лебедки в 4 и более раз. 

Принцип действия этого устройства, как и у простого рычага — проигрываем в расстоянии, выигрываем в силе. Используется полиспаст всюду, где нужно переместить большой вес при нехватке рабочих рук или производственных мощностей.

В ходу он у туристов и скалолазов, спасателей и строителей. А оснастка парусных судов — такелаж — вообще невозможно себе представить без этого устройства.

Эффективность такой конструкции обеспечивается тем, что канат разделяется блоком на две части. Усилие, прикладываемое к каждой из них, делится на 2. В то же время длина троса, каковую необходимо выбрать для подъема того же груза на ту же высоту, увеличивается также в 2 раза.

В промышленности используются полиспасты сложной конструкции, состоящие из нескольких блоков. Каждый последующий блок, встроенный в схему, увеличивает грузоподъемность почти в два раза, при этом с той же кратностью увеличивая путь, который должен пройти канат.

Вы спросите, что делать, если блока с колесиком, как на схеме, у вас нет? В таком случае вместо него можна использовать простое металлическое кольцо или даже кусок троса или каната. 

Правда, при использовании их вместо блока с колесиком неминуемо возрастают потери на трение. Уменьшить их можно, смазав канат или фал каким-нибудь скользким веществом. напр., мылом. 

Итак, один конец троса у нас закреплен за барабан лебедки. Другой цепляем за буксировочный крюк автомобиля, пропустив трос через колесико полиспаста. Блок колесика, в свой черед, прикреплен к дереву, большому камню или еще какому-то достаточно массивному объекту. Мы получили простой одноступенчастый полиспаст и, потратив немного больше времени, уверенно вытягиваем свое транспортное средство из любой передряги.

Еще один ракурс, с которого целесообразно взглянуть на описываемое в данном обзоре устройство — разгрузка тягового агрегата. Для лебедки, в принципе как и для любого другоого электромеханизма, одним из самых губительных факторов является перегруз. Соответственно, использование блока дает возможность с высокой степенью эффективности уйти от даной проблемы. Поэтому, использование полиспаста даже тогда, когда не стоит цели по преодолению сверхусилий, будет на 100% оправдано. Ваша лебедка скажет вам за это только спасибо.


В интернет-магазине «PRAGMATEC» можно найти полезные решения для увеличения тяговой мощности лебедки, а так же другие комплектующие повышающие общий уровень пользы от лебедки. 


Перейти к разделу Блоки для лебедок >>>


Также предлагаем ознакомиться с двумя видео об устройстве, использовании и применении блока полиспаста.

Современный взгляд на простой механизм «блок», изучаемый по учебникам физики для 7 класса

Библиографическое описание:


Шумейко, А. В. Современный взгляд на простой механизм «блок», изучаемый по учебникам физики для 7 класса / А. В. Шумейко, О. Г. Веташенко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 2 (5). — С. 106-113. — URL: https://moluch.ru/young/archive/5/265/ (дата обращения: 21.10.2022).


 


Учебники физики для 7 класса при изучении простого механизма блок по-разному трактуют получение выигрыша в силе при подъёме груза с помощью этого механизма, например: в учебнике Пёрышкина А. В. выигрыш в силе достигается с помощью колеса блока, на который действуют силы рычага, а в учебнике Генденштейна Л. Э. тот же выигрыш получают с помощью троса, на который действует сила натяжения троса. Разные учебники, разные предметы и разные силы — для получения выигрыша в силе, при подъёме груза. Поэтому целью данной статьи служит поиск предметов и сил, с помощью которых получается выигрыш в силе, при подъёме груза простым механизмом блок.


Ключевые слова: блок, двойной блок, неподвижный блок, подвижный блок, полиспаст.


 


Сначала ознакомимся и сравним как получают выигрыш в силе, при подъёме груза простым механизмом блок, в учебниках физики для 7 класса, для этого выдержки из текстов учебников, с одинаковыми понятиями, для наглядности разместим в таблице.


 






Пёрышкин А. В. Физика. 7 класс.


§ 61. Применение правила равновесия рычага к блоку, стр.180–183.


Генденштейн Л. Э. Физика. 7 класс.


§ 24. Простые механизмы, стр.188–196.


«Блок представляет собой колесо с жёлобом, укреплённое в обойме. По жёлобу блока пропускают верёвку, трос или цепь.


«Неподвижным блоком называют такой блок ось которого закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается (рис.177).


Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис.178): ОА=ОВ=r.


Такой блок не даёт выигрыша в силе


(F1 = F2), но позволяет изменять направление действия силы» [1, с.181, 182].


 «Даёт ли неподвижный блок выигрыш в силе? …на рис. 24.1а трос натянут силой, приложенной рыбаком к свободному концу троса. Сила натяжения троса остаётся постоянной вдоль троса, поэтому со стороны троса на груз (рыбу) действует такая же по модулю сила. Следовательно, неподвижный блок не даёт выигрыша в силе.


6.Как с помощью неподвижного блока получить выигрыш в силе? Если человек поднимает самого себя, как показано на рис.24.6, то при этом вес человека распределяется поровну на две части троса (по разные стороны блока). Поэтому человек поднимает себя прикладывая силу, которая вдвое меньше его веса», [2, с.190, 193].


«Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.179).


На рисунке 180 показан соответствующий ему рычаг: О — точка опоры рычага,


АО — плечо силы Р и ОВ — плечо силы F.


Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА,


то сила F в 2 раза меньше силы Р: F=Р/2.


Таким образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза» [1, с.182].


«5. Почему подвижный блок даёт выигрыш в силе в два раза?


Рис. 24.5


При равномерном подъёме груза подвижный блок тоже движется равномерно. Значит равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. Если массой блока и трением в нём можно пренебречь, то можно считать, что к блоку приложены три силы: вес груза Р, направленный вниз, и две одинаковые силы натяжения троса F, направленные вверх. Поскольку равнодействующая этих сил равна нулю, то Р=2F, то есть вес груза в 2 раза больше силы натяжения троса. Но сила натяжения троса — это как раз и есть сила, которую прикладывают поднимая груз с помощью подвижного блока. Таким образом мы доказали, что подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза» [2, с.192].


«Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рис.181).


Неподвижный блок применяется только для удобства. Он не даёт выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы, например позволяет поднимать груз, стоя на земле.


Рис.181. Комбинация подвижных и неподвижных блоков — полиспаст» [1, с.182].


«12.На рис 24.7 изображена система


блоков. Сколько в ней подвижных блоков и сколько неподвижных?


Какой выигрыш в силе даёт такая система блоков, если трением и


массой блоков можно пренебречь?» [2, с.195].


Рис.24.7. Ответ на стр.240: «12.Три подвижных блока и один неподвижный; в 8 раз» [2, с.240].


 


Подведём итог ознакомления и сравнения текстов и рисунков в учебниках:


Доказательства получения выигрыша в силе в учебнике Пёрышкина А. В. проводятся на колесе блока и действующая сила — сила рычага; при подъёме груза неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. О тросе, на котором висит груз на неподвижном блоке и подвижный блок с грузом, нет упоминания.


С другой стороны, в учебнике Генденштейна Л.  Э. доказательства выигрыша в силе проводятся на тросу, на котором висит груз или подвижный блок с грузом и действующая сила — сила натяжения троса; при подъёме груза неподвижный блок может давать выигрыш в силе в 2 раза, а о рычаге, на колесе блока, в тексте нет упоминания.


Поиск литературы с описанием получения выигрыша в силе блоком и тросом привели к «Элементарному учебнику физики» под редакцией академика Г. С. Ландсберга, в §84. Простые машины на стр.168–175 даны описания: «простого блока, двойного блока, ворота, полиспаста и дифференциального блока». Действительно, по своей конструкции, «двойной блок даёт выигрыш в силе, при подъёме груза, за счёт разницы в длине радиусов блоков», с помощью которых происходит подъём груза, а «полиспаст — даёт выигрыш в силе, при подъёме груза, за счет верёвки, на нескольких частях которой, висит груз» [3, с.168–175]. Таким образом удалось узнать почему дают выигрыш в силе, при подъёме груза, по отдельности блок и трос (верёвка), но не удалось узнать, как блок и трос взаимодействуют между собой и передают вес груза друг другу, так как груз может быть подвешен на тросу, а трос перекинут через блок или груз может висеть на блоке, а блок висит на тросу. Выяснилось, что сила натяжения троса постоянна и действует по всей длине троса, поэтому передача веса груза тросом блоку будет в каждой точке соприкосновения троса и блока, а также передача веса груза подвешенного на блоке — тросу. Для уточнения взаимодействия блока с тросом проведём опыты по получению выигрыша в силе подвижным блоком, при подъёме груза, с использованием оборудования школьного кабинета физики: динамометры, лабораторные блоки и набор грузов в 1Н (102 г). Опыты начнём с подвижного блока, потому что имеем три разные версии получения выигрыша в силе этим блоком. Первая версия — это «Рис.180. Подвижный блок как рычаг с неравными плечами» — учебник Пёрышкина А. В., вторая «Рис.24.5… две одинаковые силы натяжения троса F», — по учебнику Генденштейна Л. Э. и наконец третья «Рис.145.Полиспаст». Подъём груза подвижной обоймой полиспаста на нескольких частях одной верёвки — согласно учебника Ландсберга Г. С.


Опыт №1. «Рис.183» [1, с.184]


 


 


Для проведения опыта № 1, получение выигрыша в силе на подвижном блоке «рычагом с неравными плечами ОАВ рис. 180» по учебнику Пёрышкина А. В., на подвижном блоке «рис.183» положение 1, нарисуем рычаг с неравными плечами ОАВ, как на «рис.180», и начнём подъём груза из положения 1 в положение 2. В это же мгновение блок начинает вращение, против часовой стрелки, вокруг своей оси в точке А, а точка В — конец рычага, за который происходит подъём, выходит за пределы полуокружности, по которой трос снизу огибает подвижный блок. Точка О — точка опоры рычага, которая должна быть неподвижной, уходит вниз см. «рис.183» — положение 2, т. е. рычаг с неравными плечами ОАВ изменяется как рычаг с равными плечами (одинаковые пути проходят точки О и В).


На основе полученных данных в опыте № 1 об изменений положения рычага ОАВ на подвижном блоке при подъёме груза из положения 1 в положение 2, можно сделать вывод о том, что представление подвижного блока как рычага с неравными плечами на «рис.180», при подъёме груза, с вращением блока вокруг своей оси, соответствует рычагу с равными плечами, который не даёт выигрыша в силе, при подъёме груза [1, с. 182].


Опыт № 2 начнём с крепления динамометров на концы троса, на который повесим подвижный блок с грузом весом 102 г, что соответствует силе тяжести 1 Н. Один из концов троса закрепим на подвесе, а за второй конец троса будем производить подъём груза на подвижном блоке. Перед подъёмом показания обоих динамометров по 0,5 Н, вначале подъёма показания динамометра, за который происходит подъём, изменилось до 0,6 Н, и оставалось таким во время подъёма, по окончании подъёма показания вернулись к 0,5 Н. Показания динамометра, закреплённого за неподвижный подвес не менялось во время подъёма и оставалось равным 0,5 Н. Проведём анализ результатов опыта:


  1.                Перед подъёмом, когда груз в 1 Н (102 г) висит на подвижном блоке, вес груза распределяется на всё колесо и передаётся тросу, который снизу огибает блок, всей полуокружностью колеса.


  2.                Перед подъёмом показания обоих динамометров по 0,5 Н, что свидетельствует о распределении веса груза в 1 Н (102 г) на две части троса (до и после блока) или о том, что сила натяжения троса равна 0,5 Н, и одинакова по всей длине троса (какая в начале, такая же и в конце троса) — оба эти утверждения верны.


Проведём сравнение анализа опыта № 2 с версиями учебников о получении выигрыша в силе в 2 раза подвижным блоком. Начнём с утверждения в учебнике Генденштейна Л. Э. «… что к блоку приложены три силы: вес груза Р, направленный вниз, и две одинаковые силы натяжения троса, направленные вверх (рис.24.5)». Точнее будет утверждение, что вес груза на «рис. 14.5» распределился на две части троса, до и после блока, так как сила натяжения троса — одна [2, с.192]. Осталось проанализировать подпись под «рис.181» из учебника Пёрышкина А. В. «Комбинация подвижных и неподвижных блоков — полиспаст». Описание устройства и получения выигрыша в силе, при подъёме груза, полиспастом дано в Элементарном учебнике физики под ред. Лансберга Г. С. где сказано: «Каждый кусок верёвки между блоками будет действовать на движущийся груз с силой Т, а все куски верёвки будут действовать с силой nT, где n — число отдельных участков верёвки, соединяющих обе части блока». Получается, что если к «рис. 181» [1, с.182] применить получение выигрыша в силе «верёвкой, соединяющей обе части» полиспаста из Элементарного учебника физики Ландсберга Г. С., то описание получение выигрыша в силе подвижным блоком на «рис.179 и соответственно рис.180» будет ошибкой [1, с.182].


Проанализировав четыре учебника физики можно сделать вывод, что существующее описание получения выигрыша в силе простым механизмом блок не отвечает реальному положению дела и поэтому требует нового описания работы простого механизма блок.


Простой грузоподъёмный механизм состоит из блока и троса (верёвки или цепи).


Блоки этого грузоподъёмного механизма подразделяются:


по конструкции на простые и сложные;


по способу подъёма груза на подвижные и неподвижные.


Знакомство с конструкцией блоков начнём с простого блока, который представляет собой колесо, вращающееся вокруг своей оси, с жёлобом по окружности для троса (верёвки, цепи) рис. 1 и его можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса: ОА=ОВ=r. Такой блок не даёт выигрыша в силе, но позволяет изменять направление движение троса (верёвки, цепи).


Двойной блок состоит из двух блоков разных радиусов, жестко скреплённых между собой и насаженных на общую ось рис.2. Радиусы блоков r1 и r2 различны и при подъёме груза действуют как рычаг с неравными плечами, а выигрыш в силе будет равен отношению длин радиусов блока большего диаметра к блоку меньшего диаметра F =Р·r1/r2.


Ворот состоит из цилиндра (барабана) и прикреплённой к нему рукоятки, которая выполняет роль блока большого диаметра, Выигрыш в силе, даваемый воротом, определяется отношением радиуса окружности R, описываемой рукояткой, к радиусу цилиндра r, на который намотана верёвка F = Р·r/R.


Перейдём к способу подъёма груза блоками. Из описания конструкции все блока имеют ось, вокруг которой они вращаются. Если ось блока закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается, то такой блок называется неподвижным блоком, простой блок, двойной блок, ворот.


У подвижного блока ось поднимается и опускается вместе с грузом рис.10 и он предназначен в основном для устранения перегиба троса в месте подвеса груза.


Ознакомимся к устройством и способом подъёма груза второй частью простого грузоподъёмного механизма — это трос, верёвка или цепь. Трос свит из стальных проволочек, верёвка свита из нитей или прядей, а цепь состоит из звеньев, соединённых между собой.


Способы подвеса груза и получение выигрыша в силе, при подъёме груза, тросом:


На рис. 4 груз закреплён на одном конце троса и если поднимать груз за другой конец троса, то для подъёма этого груза потребуется сила чуть больше веса груза, так как простой блок выигрыша в силе не даёт F = Р.


На рис. 5 груз рабочий поднимает самого себя за трос, который сверху огибает простой блок, на одном конце первой части троса закреплено сидение, на котором сидит рабочий, а за вторую часть троса рабочий поднимает самого себя с силой в 2 раза меньшей своего веса, потому что вес рабочего распределился на две части троса, первая — от сидения до блока, а вторая — от блока до рук рабочего F = Р/2.


 


На рис.6 груз поднимают двое рабочих за два троса и вес груза распределятся поровну между тросами и поэтому каждый рабочий будет поднимать груз с силой половины веса груза F = Р/2.


На рис.7 рабочие поднимают груз, который висит на двух частях одного троса и вес груза распределятся поровну между частями этого троса (как между двумя тросами) и каждый рабочий будет поднимать груз с силой равной половине веса груза F = Р/2.


На рис.8 конец троса, за который поднимал груз один из рабочих, закрепили на неподвижном подвесе, а вес груза распределился на две части троса и при подъёме груза рабочим за второй конец троса, сила, с которой рабочий будет поднимать груз, в два раза меньше веса груза F = Р/2 и подъём груза будет в 2 раза медленнее.


На рис.9 груз висит на 3 частях одного троса, один конец которого закреплён и выигрыш в силе, при подъёме груза, будет равен 3, так как вес груза распределится на три части троса F = Р/3.


Для устранения перегиба и уменьшения силы трения в месте подвеса груза устанавливается простой блок и сила необходимая для подъёма груза не изменилась, так как простой блок не даёт выигрыша в силе рис.10 и рис.11, а сам блок будет называться подвижным блоком, так как ось этого блока поднимается и опускается вместе с грузом.


 


Теоретически груз можно подвесить на неограниченное число частей одного троса, но практически ограничиваются шестью частями и такой грузоподъёмный механизм называется полиспаст, который состоит из неподвижной и подвижной обойм с простыми блоками, которые поочерёдно огибаются тросом, одним концом закреплённый на неподвижной обойме, а подъём груза производят за второй конец троса. Выигрыш в силе зависит от количества частей троса между неподвижной и подвижной обоймами, как правило это 6 частей троса и выигрыш в силе 6 раз.


Выводы.


В статье рассмотрены реально существующие взаимодействия между блоками и тросом при подъёме груза. Существующая практика в определении что «неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза» ошибочно трактовала взаимодействие троса и блока в подъёмном механизме и не отражала всего многообразия конструкции блоков, что вело к развитию односторонних ошибочных представлений о блоке. По сравнению с существующими объёмами материала для изучения простого механизма блок, объём статьи увеличился в 2 раза, но это позволило наглядно и доходчиво объяснить процессы, протекающие в простом грузоподъёмном механизме не только ученикам, но и учителям.


 


Литература:


 


  1.      Пёрышкин, А.  В. Физика, 7 кл.: учебник/ А. В. Пёрышкин.- 3-е изд., доп.- М.: Дрофа, 2014, — 224 c,: ил. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Применение правила равновесия рычага к блоку, стр.181–183.


  2.      Генденштейн, Л. Э. Физика. 7 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для общеобразовательных учреждений/ Л. Э. Генденштен, А. Б. Кайдалов, В. Б. Кожевников; под ред. В. А. Орлова, И, И. Ройзена.- 2-е изд., испр. — М.: Мнемозина, 2010.-254 с.: ил. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Простые механизмы, стр.188–196.


  3.      Элементарный учебник физики, под редакцией академика Г. С. Ландсберга Том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика.- 10 изд.- М.: Наука, 1985. § 84. Простые машины, стр. 168–175.


  4.      Громов, С. В. Физика: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ С. В. Громов, Н. А. Родина.- 3-е изд. — М.: Просвещение, 2001.-158 с,:ил. ISBN-5–09–010349–6. §22. Блок, стр.55 -57.

Основные термины (генерируются автоматически): подъем груза, сила, блок, неподвижный блок, подвижной блок, подвижный блок, груз, вес груза, часть троса, трос.

Подъем грузов лебедкой

Лебедка – это один из наиболее распространенных грузоподъемных инструментов. Подобное оборудование широко используют в различных сферах, включая и строительство. В то же время, эффективность и безопасность работ зависит от соблюдения правил по эксплуатации устройства. Об основных нюансах использования лебедок на строительстве мы и поговорим сейчас.

Главные преимущества лебедок

Среди причин, почему он получили столь широкую популярность, можно выделить:

  • простоту в эксплуатации. Механизмы отличаются достаточно простой конструкцией, в силу чего они хорошо переносят механические и любые другие воздействия, а также подлежат ремонту;

  • долговечность. При должной эксплуатации, модели будут отлично служить на протяжении достаточно долгого периода;

  • неплохие показатели грузоподъемности. Модели отличаются разным тяговым усилием (у нас представлено оборудование, способное поднимать объекты весом от 200 кг до 5 т), таким образом, не составит труда подобрать для себя подходящий вариант;

  • компактный размер. Устройства занимают достаточно мало места, при этом вес большинства моделей находится в районе 100 кг, так что установить их можно без особых проблем.

Правила эксплуатации

Если вам нужно осуществить подъем грузов на крышу лебедкой, а также выполнить любое другое действие с помощью подобного грузоподъемного оборудования, необходимо придерживаться ряда правил, о которых мы поговорим сейчас более подробно.

Защитный инвентарь

Для оператора, работающего с лебедкой, следует подготовить спецодежду. При этом к ней выдвигают следующие требования:

  • необходимо, чтобы одежда не была чересчур свободной, иначе края могут зацепить за движущие элементы механизма;

  • обязательно наличие кожаных перчаток, работать в изделиях из ткани и голыми руками недопустимо;

  • обувь должна быть с нескользкой подошвой;

  • важно предупредить попадание волос под трос (необходимо повязать голову платком или использовать шапку).

Место

Следует подготовить место к выполнению работы. В том числе:

  • в радиусе 1,5 м от груза не допускается присутствие никого из посторонних людей;

  • нельзя находиться под тросом в момент выполнения работ;

  • желательно убрать из площадки посторонние предметы (в случае обрыва груза они могут быть повреждены).

Требования к оснастке

Прежде всего, нужно следить за состоянием троса. Тут следует придерживаться следующих нюансов:

  • нежелательно разматывать трос рывками;

  • до начала любых операций внимательно осмотрите трос на момент наличия ржавчины и других видимых дефектов. При обнаружении повреждений трос необходимо заменить;

  • хранить канат следует в прохладном месте, нежелательно попадание масла и загрязнений, не допускается контакт с острыми предметами при намотке троса. В случае необходимости, следует использовать специальные защитные средства во время подъема груза с острыми краями;

  • пользуйтесь только качественной оснасткой от проверенных поставщиков. Обязательно проверяйте сертификаты на стропы, крюки и другое оборудование;

  • придерживайтесь правил безопасной эксплуатации строп.

Проведение испытаний до начала работ

До того, как приступить к эксплуатации лебедки, необходимо провести испытание устройства. Как правило, в случае подобного оборудования прибегают к статическим испытаниям. Для этого груз, который превышает номинальный на 25 процентов (в случае если лебедки используются для подъема людей, берут груз весом в 150 процентов), поднимают на высоту в 10 сантиметров. В подобном положении устройство должно пребывать 10 минут. Испытание считается пройденным, если груз остался подвешенным и не опустился самопроизвольно.

Особенности сматывания троса 

Тут также существует несколько особенностей:

  • перед тем, как приступить к сматыванию, обязательно нужно надеть толстые перчатки из кожи;

  • для того чтобы укладка троса произошла правильно, следует слегка натянуть его;

  • во время сматывания одна рука должна придерживать трос, а вторая выполнять операции с помощью пульта дистанционного управления;

  • нельзя, чтобы трос прикасался к руке выше ладони;

  • нельзя подходить к вращающимся элементам в ходе их работы ближе, чем на 1 метр;

  • витки нужно укладывать впритык друг к другу, чтобы не было зазоров. В случае пересечения витков, нужно отключить устройство, вытянуть трос вручную, после чего опять приступить к сматыванию;

  • сматывание прекращается, когда остаток троса имеет в длину 1 м. Далее сматывание происходит вручную.

Меры предосторожности

Кроме того, в ходе выполнения работ, необходимо придерживаться ряда правил:

  • хранить пульт дистанционного управления нужно в труднодоступном месте;

  • нельзя закреплять грузы удавкой (крюк крепится за сам трос), это приводит к износу троса, а также ненадежной фиксации объекта. Также нельзя цеплять крюк за отдельные узлы лебедки;

  • чтобы увеличить тяговое усилие, можно использовать специальные блоки;

  • нельзя, чтобы трос наматывался на боковые элементы устройства;

  • важно, чтобы при размотке троса на барабане оставалось минимум 5 витков каната;

  • никогда не оставляйте работающую лебедку без присмотра;

  • важно надежно закрепить груз, чтобы предотвратить его самопроизвольное перемещение.

Придерживаясь этих правил, вы сможете гарантировать безопасную и эффективную работу грузоподъемного оборудования.

Основные отличия талей от лебедок

Достаточно часто при строительстве различных объектов используются и другие грузоподъемные инструменты – электрические и ручные тали. Многие считают, что такие устройства являются идентичными, в то же время, некоторые отличия есть. Если тщательно ознакомиться с типами и устройством талей, можно выделить следующие из них:

  • грузоподъемность. Лебедки предназначены для работы с достаточно легкими грузами, которые весят 1-5 т, в то же время, тельферы (еще одно название электроталей) могут поднимать более тяжеловесные объекты. К примеру, таль электрическая канатная CD1 предназначена для подъема грузов весом до 10 т. Есть также модели с еще большим тяговым усилием;

  • компактность. В основном, тали фиксируют на монорельсе, они достаточно большие и тяжелые. Лебедки – это более компактное устройство, которое постоянно перемещают в ходе выполнения работ. При этом устройства подходят для транспортировки даже в одиночку;

  • функционал. Тали способны поднимать груз в вертикальной плоскости, а также перемещать объекты по горизонтали (лишь в некоторых случаях). Функционал лебедок несколько более широкий (к примеру, с их помощью можно выкорчевывать пни, освобождать транспортные средства из сугробов и т. д.).

Таким образом, электрические тали подходят для выполнения высокоинтенсивных однотипных работ с достаточно тяжеловесными грузами, тогда как лебедки являются более универсальными устройствами с меньшей производительностью.

В любом случае, важно покупать модели у проверенного поставщика, который имеет все необходимые сертификаты соответствия на грузоподъемное оборудование. Сотрудничество с надежным продавцом станет гарантией эффективной и долговечной работы талей и лебедок.

Подходит для привязки: как использовать веревку для безопасного перемещения передачи

В этой статье

  • Важные основы
  • Момент физики
  • Оборудование необходимо
  • Сборник бомб
  • Стоимость
  • Полезные сценарии
  • Summary
  • .

Окажетесь ли вы в отдаленной местности во время пешего похода, работаете над домашним проектом или стоите после стихийного бедствия, вы можете столкнуться с необходимостью переместить что-то более тяжелое, чем вы можете безопасно переместить самостоятельно. В таких ситуациях вы можете применить несколько легких и относительно недорогих приспособлений, чтобы снять часть нагрузки.

Вспоминая школьную науку, существует шесть типов простых механизмов: рычаг, клин, винт, наклонная плоскость, колесо и ось и шкив. Из этого списка вы можете использовать шкив в вышеупомянутых сценариях, чтобы облегчить свою рабочую нагрузку вдвое или более за счет использования механического преимущества. Проще говоря, механическое преимущество веревки заключается в использовании веревок и шкивов для увеличения силы.

Тяговая система — это использование веревки и нескольких основных компонентов для создания механического преимущества для подъема или перемещения кого-либо или чего-либо. Вам не нужно быть экспертом по веревкам, чтобы построить тяговую систему. Вы можете использовать высокотехнологичную физическую концепцию и сделать ее низкотехнологичной, легкой и полезной.

Использование веревок для облегчения сложной работы имеет множество применений, от обычных до важных. Механическое преимущество веревки можно увидеть в использовании ландшафтными дизайнерами и грузчиками мебели. Его можно использовать для вертикального подъема туристического снаряжения на большую высоту. Спасательные команды постоянно используют тяговые системы для перемещения пациентов как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Веревки и шкивы также часто можно увидеть в условиях после стихийных бедствий, когда необходимо убрать большие части конструкции с людей или убрать деревья с дороги. Механическое преимущество используется несколькими способами для достижения того, чего мы не можем сделать сами.

Важные основы

Прежде чем приступить к построению системы транспортировки, необходимо обсудить некоторые основные понятия и терминологию. Для тех, кто знаком с использованием веревки и альпинистского снаряжения, это может быть знакомой территорией, но для тех, кто не знаком, давайте обсудим несколько тем:

килоньютонов: поскольку очень мало вещей может быть универсально простым, когда вы говорите о веревке, веревочное снаряжение и механическое преимущество, связанное с веревкой, все оборудование оценивается в килоньютонах (кН), а не в фунтах. Как и фунты, килоньютон является мерой силы. Цель использования килоньютонов, а не фунтов, кажется более исторической и географической, чем что-либо еще. История изготовления и использования веревки уходит корнями в глубь веков, но современное веревочное ремесло, а также широкое знание и признание концепций механических преимуществ восходят к европейским морским истокам.

В Великобритании для обозначения валюты используются фунты, поэтому не имеет смысла измерять оборудование в фунтах, так же как американцы не используют доллары для обозначения чего-либо, кроме денег. Итак, рейтинг в килоньютонах стал нормой. Американцы крепко держатся за наши антиметрические корни и в значительной степени игнорируют всемирно принятую Международную систему единиц. К счастью, преобразование несложно: 1 килоньютон равен 225 фунтам (224,8, если вы хотите быть точным). Хотя многие компании начинают указывать для своего снаряжения как фунты, так и килоньютоны, вы должны ожидать много кН.

Момент физики

Поскольку подавляющее большинство из нас не занимается физикой, я склонен все упрощать. Когда вы привязываете веревку к чему-либо и тянете, вы прилагаете силу в 1 фунт, чтобы переместить 1 фунт массы. На самом деле, это смещение еще больше из-за трения, так что вам придется тянуть сильнее, чем 1:1. Чем тяжелее человек или объект, тем большую силу необходимо будет приложить. Как только вы учитываете неровный ландшафт или связанную с ним силу тяжести, которая влияет на крутые подъемы или спуски, это становится практически невозможным и / или опасным. Просто добавив несколько карабинов, петель Прусика и шкивов, мы можем значительно уменьшить нашу рабочую нагрузку, которая может означать разницу между жизнью и смертью в экстремальных обстоятельствах.

Вверху: Система транспортировки 3:1 может значительно снизить вашу рабочую нагрузку, когда ресурсы ограничены.

В этой статье мы обсудим, как изменить преимущество в свою пользу, научившись создавать механическое преимущество 2:1 и 3:1. В таких ситуациях вы прилагаете либо 1 фунт силы на каждые 2 фунта массы, либо, что еще лучше, 1 фунт силы на каждые 3 фунта массы соответственно.

Необходимое оборудование

Любое снаряжение для действий на открытом воздухе или для подготовки к стихийным бедствиям должно включать в себя несколько основных элементов оборудования, которые можно использовать для создания механического преимущества. Большинство людей носят с собой какую-либо веревку, что всегда является хорошей идеей. Добавление двух шкивов, нескольких шнуров Prusik и нескольких карабинов, и у вас есть возможность уменьшить рабочую нагрузку на треть.

Вверху: Простое добавление двух карабинов, двух шкивов и двух петель Прусика к вашим запасам открывает множество возможностей для подъема и опускания людей и оборудования.

Веревка: Выбор веревки зависит исключительно от ваших личных предпочтений и уровня комфорта. В то время как веревка диаметром 11 мм или 12 мм (примерно ½ дюйма) довольно универсально используется в приложениях безопасности жизни, она может быть тяжелой и занимать много места в вашем рюкзаке. Я всегда рекомендую иметь 100 или 200 футов 11-миллиметровой или 12-миллиметровой веревки дома или в доступном месте, но это нецелесообразно носить с собой, если вы не носите исключительно веревку и веревочное снаряжение для лазания или систему подъема.

Возможно, потребуется несколько визитов в местный магазин снаряжения для активного отдыха и бесед с опытными альпинистами, но определите отрезок веревки, который будет соответствовать вашим конкретным потребностям. Помните и о количестве. Обычно для создания тяговой системы требуется много веревки. У вас должно быть больше, чем вы думаете, что вам нужно. Даже завязывание одного узла может занять несколько футов веревки, и мало что может быть более разочаровывающим, чем потребность в еще 1 или 2 футах веревки и ее нехватка.

Когда дело доходит до веревки, ваша жизнь может буквально висеть на ней, поэтому не покупайте дешевую веревку в хозяйственном магазине. Веревка изготавливается по-разному, и, хотя качественная веревка немного дороже, это тот случай, когда тратить деньги на 100% правильно. Делай свою домашнюю работу!

Шкив(ы): Наличие нескольких шкивов – это первый шаг (и необходимый) к созданию механического преимущества. Минимум нести один шкив, но рекомендуется как минимум два шкива. Прежде всего, иметь резервную копию — это хороший план. Особенно, если вы придерживаетесь теории «два — это один, а один — ничего». Во-вторых, чем больше у вас шкивов, тем большее механическое преимущество вы можете создать.

Вверху: шкивы Prusik могут быть небольшим, легким и универсальным дополнением к любым расходным материалам.

Шкивы можно приобрести практически везде, где продаются инструменты или оборудование для активного отдыха. Они бывают разной прочности, размера и цвета. Прочтите мелкий шрифт на шкивах и найдите рейтинг кН. Шкивы, которые я выбрал для этой статьи, рассчитаны на 20 кН. Помните преобразование: 1 кН = 225 фунтов, поэтому 20 х 225 = 4500 фунтов. Это более 2 тонн! Можно было бы подумать, что вы можете значительно понизить класс и получить более дешевое оборудование с меньшим весом. Номинальные значения канатного оборудования даны для статических нагрузок, но важным фактором в динамике каната является ударная нагрузка на канат (внезапный рывок с весом) и раскачивание каната. Сила взвешивания существенно меняется, поэтому чем мощнее оборудование, тем лучше. Однако большинство согласится с тем, что 20 кН — довольно хорошая отправная точка для базового механического преимущества.

Вверху: шкив Prusik имеет закругленные боковые пластины, в то время как традиционный шкив имеет закругленные боковые пластины. Боковые пластины на прочность не влияют, но заточенные под углом края препятствуют втягиванию прусиков в шкив.

При использовании шкивов для создания тяговых систем рекомендуется использовать шкивы «Prusik minding». У них будут угловые боковые пластины, а не закругленные (см. Рисунок ниже), что позволяет притягивать прусик к шкиву, не втягивая его в шкив.

Прусик(-и): «Прусик-шнур» или «Прусик-петля» представляет собой небольшой кусок веревки с петлей, завязанный на себя двойным рыбацким узлом, используемый в качестве фрикционной сцепки. Их часто покупают готовыми с завернутым в термоусадочную пленку концом разной длины. Ваши варианты прусиков заключаются в диаметре, длине и цвете. Подавляющее большинство канатов Prusik, которые вы найдете, имеют толщину от 3 до 8 мм. Как правило, вам следует использовать веревку диаметром от 60 до 80 процентов от диаметра вашей стоячей веревки. Если вы используете слишком тонкую веревку прусика, она легко натянется на веревке и станет помехой. Если ваша веревка слишком толстая, она может не создавать достаточного трения, чтобы ее можно было натянуть, когда вам это нужно.

Другим важным фактором, если предположить, что цвет для вас не имеет значения, является длина ваших прусиков. Для построения системы транспортировки с механическим преимуществом длина не является существенным фактором. Как правило, чем компактнее, тем лучше. Но некоторые энтузиасты веревки предпочитают более длинные прусики из-за возможностей, которые они предоставляют в других областях веревочного ремесла. В этой демонстрации используются 12-дюймовые 6-мм прусики.

Как и в случае со стоячей веревкой, качество имеет значение. Даже высококачественные прусики стоят недорого, поэтому убедитесь, что вы покупаете качественные прусики с высоким рейтингом из надежного источника. Вот как это работает.

Использование прусиков позволяет не только построить систему подъема для перемещения тяжелых предметов, но и дает возможность подниматься или спускаться по веревке! В этом конкретном случае необходимы более длинные прусики (как показано). Просто обернув прусики вокруг своей основной лески, вы можете скользить ими вверх или вниз и буквально карабкаться по веревке. Для спуска по веревке только на прусиках:

  1. Снаряжение: два прусика и одна веревка.
  2. Держите прусик перпендикулярно основной веревке.
  3. Оберните прусик вокруг основной веревки и проденьте один конец через другой.
  4. Оберните еще два раза и туго затяните.
  5. Таким же образом прикрепите второй прусик к основной веревке.
  6. Шаг в Прусики.
  7. Нижний нижний прусик.
  8. Перенесите вес на нижнюю ногу, а затем опустите верхний прусик.
  9. Переместите свой вес на верхний прусик.
  10. Повторите 7–9.

Карабин(ы): Карабины можно найти где угодно: от элитных магазинов экипировки до пластиковых контейнеров на кассе в Walmart. Простой поиск в Интернете может быть ошеломляющим. Карабины — полезный игрок в мире активного отдыха/выживания. Они используются для множества приложений и часто встречаются в больших количествах в рюкзаках выживальщиков, туристов, велосипедистов и кафе.

Какие карабины вы покупаете, зависит от вашего применения и имеет огромное значение в результате ваших усилий. Не думайте, что все одинаковы и имеют одинаковый весовой рейтинг. Некоторые четко скажут сбоку «не для лазания». Если вы хотите пристегнуть ключи от машины к петле ремня, недорогой универсальный карабин подойдет как нельзя лучше. Если вы скалолаз и вам нужен карабин, достаточно легкий, чтобы нести многие из них, не утяжеляя вас, но достаточно прочный, чтобы выдержать вес вашего тела, вы делаете шаг вперед по цене и качеству. Для приложений, которые включают подвешивание тяжелых предметов или людей, например, в сценариях спасения жизни, используются прочные стальные карабины. Для этого применения высокопрочные алюминиевые карабины кажутся оптимальными, поскольку они имеют относительно высокий рейтинг прочности, оставаясь при этом легкими.

И, наконец, важна система запирания. У карабинов теперь есть множество способов закрепить ворота, которые не позволяют им открываться и могут привести к катастрофическим последствиям. Среди прочего вы найдете поворотные замки, винтовые замки, проволочные замки и шариковые замки. Все они служат своей цели, и это действительно сводится к личным предпочтениям. Перед покупкой примерьте их и посмотрите, какие из них лучше всего подходят для вас (с разбивкой по типам замков можно ознакомиться здесь: www.petzl.com/LU/en/Sport/Carabiner-locking-systems).

Противобомбовый анкер

«Бомбозащитный» анкер является основой тяговой системы и должен быть достаточно прочным. Лестничные перила с болтовым креплением — плохое место для закрепления вашей системы. Бетонная несущая опора, большое взрослое дерево или транспортное средство могут считаться «бомбоустойчивым» анкером.

Разбивка затрат

Учитывая возможность создания простого механического преимущества, были сделаны два предположения: что у вас уже есть качественная веревка приемлемой длины, и что у вас также есть лямки или вторая веревка, которая позволит вам прикрепить вашу систему к якорю. Имея их под рукой, вам просто нужно немного укрепить свое снаряжение, чтобы включить возможность создавать механическое преимущество 2: 1 и 3: 1. Минимальное снаряжение, которое вам нужно добавить, это:

  • Два шкива
  • Два прусика
  • Два карабина

Для этой статьи я купил комплект из двух шкивов 20 кН (13 долл. США), комплект из трех 12-дюймовых 6-мм прусиков (16 долл. США) и два -комплект карабинов на 25кН ($17). Все они были приобретены на Amazon Prime, и каждый из них имеет высокие оценки с адекватными рейтингами прочности. Общая сумма за все оборудование с учетом налогов составила около 61 доллара. Есть бесчисленное множество вариантов, когда дело доходит до покупки этого оборудования, и было бы легко потратить значительно больше денег, но это пример того, что вы можете ожидать в качестве отправной точки для покупки безопасного, качественного оборудования для создания на веревке. механическое преимущество.

Полезные сценарии

1:1, 2:1 и 3:1 Механическое преимущество

При обсуждении механического преимущества сначала мы должны определить, что не является механическим преимуществом. Как упоминалось ранее, привязывание веревки к объекту и тяга не дает механических преимуществ. Протягивание веревки через закрепленный шкив и вытягивание с другой стороны, несмотря на то, что некоторые могут подумать, не дает никакого механического преимущества. Этот сценарий буквально такой же, как и первый, с добавленной функцией шкива, известной как «изменение направления». Механическое преимущество начинается с систем 2:1 и 3:1. Их красота заключается как в простоте, так и в эффективности.

Чтобы получить механическое преимущество, вам нужно сконструировать тяговую систему с подвижным шкивом. Это начинается с механического преимущества 2:1. В системе тяги 2:1 человек должен приложить примерно половину силы, равной весу объекта.

  • Канат заканчивается узлом на «бомбардировщике» (см. врезку).
  • Присоедините шкив к грузу.
  • Пропустите веревку через шкив.
  • Перетаскивание с другой стороны.
  • Примечание. Для изменения направления можно добавить дополнительный шкив. Он не дает никаких механических преимуществ, но в некоторых местах улучшает ваше поле для подъема.

 

Механическое преимущество 3:1 можно легко создать, используя всего несколько дополнительных деталей, и это может значительно снизить рабочую нагрузку. Оснастку 3:1 обычно называют «Z-установкой» из-за ее общей формы в собранном виде. Для создания тяговой системы 3:1:

  • Веревка заканчивается у груза.
  • Шкив прикреплен к «бомбостойкому» анкеру.
  • Протяните трос от груза через шкив.
  • Добавьте второй шкив.
  • Прикрепите к веревке прусик (не менее двух витков).
  • Прикрепите второй шкив и прусик с помощью карабина.

Чтобы сделать еще один шаг вперед, если вы используете установку Z для вертикального подъема груза, ваша тяговая система должна пройти «тест на свисток». Это означает, что если в какой-то момент во время перетаскивания кто-то даст свисток, вы сможете отпустить веревку без катастрофического отказа. Добавив прусик к 3:1 в качестве «устройства захвата прогресса», вы предотвратите падение груза, если во время подъема на вас спустится рой пчел, и вы отпустите веревку и с криком убежите. Прусик добавлен к нагрузочной стороне шкива Прусика, что позволит вам свободно тянуть с любой скоростью, которую вы выберете, но дает вам возможность отдохнуть или отпустить веревку. Прогресс фиксируется по мере того, как вес груза идет прямо вверх по веревке, к прусику и к вашему взрывобезопасному якорю.

Резюме

Создание механического преимущества — одна из тех тем, которые могут показаться сложными, но как только вы возьмете в руки части и построите несколько раз 2:1 и 3:1, это станет довольно легко и даст значительные преимущества, когда возникает потребность. Есть много других вариантов, когда дело доходит до систем тяги, но они обеспечивают прочную основу для вашего набега на веревочное ремесло. Приобретение подходящего оборудования может быть недорогим и является отличным способом укрепить свои запасы, чтобы убедиться, что вы готовы помочь себе или другому нуждающемуся. Как только вы подберете подходящее снаряжение, выберете надежный якорь и правильно построите систему, вы просто уменьшите свою рабочую нагрузку и повысите свои эффективные способности, используя физику в своих интересах.

Подготовьтесь сейчас:

Раскрытие информации: Эти ссылки являются партнерскими ссылками. Caribou Media Group получает комиссию от соответствующих покупок. Благодарю вас!

ОСТАВАЙТЕСЬ В БЕЗОПАСНОСТИ: загрузите бесплатную копию

журнала OFFGRID Outbreak Issue

В выпуске 12, Offgrid Magazine подробно рассмотрено, о чем вы должны знать в случае вирусной вспышки. Теперь мы предлагаем бесплатную цифровую копию выпуска OffGrid Outbreak при подписке на информационный бюллетень OffGrid по электронной почте. Зарегистрируйтесь и получите бесплатную цифровую копию

Написано Scott Finazzo

Связанные теги:

  • Bug-Out
  • DIY
  • OFF GRID
  • Safety
  • SHTF
  • DERIVIV Верните науку домой

    Простое занятие по машиностроению

    • Поделиться в Facebook

    • Поделиться в Twitter

    • Поделиться на Reddit

    • Поделиться на LinkedIn

    • Поделиться по эл. Авторы и права: Джордж Рецек

      Ключевые понятия
      Физика
      Простые машины
      Силы
      Энергия
      Трение

      Введение
      До индустриальной эпохи людям в основном приходилось полагаться на мышечную силу, чтобы передвигать и поднимать тяжелые предметы. Простые механизмы, такие как шкивы, рычаги и пандусы, облегчили людям подъем тяжелых предметов, таких как камни и бревна. В этом проекте вы будете использовать простые предметы домашнего обихода, чтобы изучить одну из этих классических машин: шкив.

      Фон
      Шкивы — это простые механизмы, которые облегчают работу по подъему предметов. Они сделаны из другого типа простой машины — колеса и оси. К простому шкиву добавлена ​​еще одна деталь — веревка, обернутая вокруг колеса. Один конец веревки можно привязать к грузу, например, к ведру воды на дне колодца. Вы можете потянуть за другой конец веревки, и натяжение веревки поднимет груз. Преимущество простого шкива в том, что он позволяет изменять направление силы, необходимой для его подъема. Например, чтобы поднять ведро из колодца, можно потянуть за веревку.

      Что делать, если вы хотите изменить силу, необходимую для подъема груза? В случае простого шкива сила, которую вы должны приложить, равна весу груза. С составным шкивом — двумя или более шкивами, объединенными вместе — вы можете уменьшить усилие, необходимое для подъема груза. Однако это уменьшение не происходит бесплатно — из-за сохранения энергии оно увеличивает расстояние, на которое вы должны приложить силу. (Энергия равна силе, умноженной на расстояние.) Например, чтобы уменьшить силу, вы должны приложить усилия, равные половине веса груза, а затем, чтобы поднять груз на один метр, вам нужно будет тянуть веревку на два метра.

      При использовании шкива необходимо учитывать еще один фактор — трение. «Идеальный» шкив — тот, который вы видите в учебнике по физике или домашнем задании, — не учитывает этого. Реальные шкивы всегда будут иметь некоторое трение, и вам нужно приложить немного дополнительной силы, чтобы преодолеть его. В этом проекте вы исследуете простые и составные шкивы и то, как они изменяют усилие, необходимое для подъема груза.

      Материалы

      • Две пустые коробки из-под хлопьев
      • Два карандаша
      • Четыре скрепки
      • Не менее 10 металлических шайб или шестигранных гаек одного размера
      • Строка
      • Ножницы
      • Линейка (дополнительно)
      • Пустая катушка с нитками (дополнительно)

      Подготовка

      • Поставьте две коробки с хлопьями на стол параллельно друг другу.
      • Аккуратно проткните два отверстия друг напротив друга в верхней части коробок с хлопьями (на их внутренних сторонах), чтобы вы могли просунуть карандаш через отверстия так, чтобы коробки поддерживали его. (При необходимости попросите взрослого помочь с этой частью.)
      • Отрежьте кусок веревки, длина которого немного превышает высоту коробки с хлопьями.
      • Привяжите скрепку к каждому концу веревки.

      Процедура

      • Повесьте веревку на карандаш, по одной скрепке с каждой стороны. Это ваш простой шкив.
      • Подвесьте две шайбы на одну из скрепок. (Слегка согните скрепку, чтобы вы могли легко использовать ее в качестве крючка.) Эти шайбы — ваш «груз». Пусть они упадут на столешницу.
      • Начинайте по одной навешивать шайбы на другую скрепку. Аккуратно наденьте шайбы на скрепку, не уроните их. Эти шайбы — сила вашего «усилия». Сколько шайб нужно повесить на скрепку, пока груз не начнет подниматься со стола?
      • Далее вы создадите составной шкив.
      • Проделайте еще два отверстия (по одному в каждой коробке), чтобы можно было вставить второй карандаш параллельно первому; они должны быть на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга.
      • Отрежьте новый кусок веревки примерно в два раза длиннее высоты одной коробки.
      • Привяжите один конец веревки ко второму карандашу, а другой конец накиньте на первый карандаш.
      • Повесьте скрепку на часть веревки между двумя карандашами так, чтобы она болталась между ними. Подвесьте к этой скрепке две шайбы и дайте им упасть на землю. Это будет твоя нагрузка.
      • Привяжите свободный конец веревки к другой скрепке. Эта скрепка должна быть над землей, рядом с карандашами. Если нет, возможно, вам придется укоротить строку.
      • Начинайте по одной навешивать шайбы на вторую скрепку. Сколько шайб нужно повесить на скрепку, пока груз не начнет подниматься со стола?
      • Сравните результаты для двух разных типов шкивов. Должно быть достаточно места, чтобы установить оба типа шкивов одновременно. Если у вас достаточно шайб, вы можете проводить тесты рядом. Требуется ли больше или меньше шайб для подъема той же нагрузки с использованием составного шкива по сравнению с простым шкивом? Почему?
      • Дополнительно: В этих шкивах сильное трение, потому что струна трется непосредственно о карандаш. (Нет настоящего «колеса», которое могло бы вращаться.) Можете ли вы попытаться уменьшить трение в шкиве? Например, попробуйте использовать пустую катушку с нитками в качестве колеса. Как это повлияет на ваши результаты?
      • Дополнительно: С помощью линейки измерьте расстояние, пройденное грузом, и усилие для каждого типа шкива. На какое расстояние нужно переместить усилие, чтобы поднять груз на 10 см с помощью простого шкива? А с составным?

      Наблюдения и результаты
      Вы должны обнаружить, что для подъема эквивалентной нагрузки с использованием составного шкива требуется меньше шайб по сравнению с простым шкивом. Например, в идеале с помощью простого шкива вы сможете поднять две шайбы, используя две другие шайбы. (Сила усилия будет равна силе нагрузки.) В действительности существует некоторое трение между струной и карандашом, которое вы должны преодолеть, поэтому может потребоваться три или четыре шайбы. (Сила усилия больше, чем сила нагрузки.) С составным шкивом в идеале вы могли бы поднять две шайбы, используя только одну другую шайбу. Опять же, необходимо преодолеть некоторое трение, поэтому может потребоваться две или три шайбы. Но помните, это уменьшение требуемой силы не является «бесплатным» — вы должны переместить усилие в два раза дальше. Вы можете убедиться в этом, если измерите расстояния линейкой.

      Дополнительные материалы для изучения
      Шкивы из «Объясните, что штука!»
      Поднимите себя: облегчение нагрузки с помощью шкивов от Science Buddies
      Поднятие тяжестей с помощью рычага от Scientific American
      Научные занятия для всех возрастов! от Science Buddies

      Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies

      ОБ АВТОРАХ

        Бен Финио — старший научный сотрудник организации Science Buddies и лектор Школы механики и аэрокосмической техники им. Сибли Корнелльского университета. Подпишитесь на него в Твиттере @BenFinio.

        Читать дальше

        Информационный бюллетень

        Будьте умнее. Подпишитесь на нашу новостную е-мэйл рассылку.

        Регистрация

        Поддержка научной журналистики

        Откройте для себя науку, которая изменит мир. Изучите наш цифровой архив с 1845 года, включая статьи более 150 лауреатов Нобелевской премии.

        Подпишитесь прямо сейчас!

        Обзор простой системы шкивов — Alpine Savvy

        Начнем с простого.

        Не знаю, как вы, а когда я начинаю смотреть на схемы сложных систем шкивов и спасательных установок 5:1, у меня глаза засверкают, а мозг начинает затуманиваться. Хорошая новость в том, что нам не нужно анализировать 5:1. По крайней мере, не сейчас. Давайте разберем это, начав с самого начала, а затем перейдя к простой системе MA, чтобы вы действительно могли увидеть, как это работает.

        Базовая тяга 1:1

        Липкая Альпинистке нужно поднять 100-фунтовый груз на уступ. Она привязывает веревку к грузу и начинает тянуть. Чтобы даже оторвать его от земли, ей нужно подтянуться с усилием в 100 фунтов. Она тянет 1 фут веревки, и груз поднимается на 1 фут. У нее нет механического преимущества или фиксации прогресса, поэтому ее руки довольно быстро устают!

        В данном случае это, вероятно, не очень хорошая система. Но в других ситуациях это может работать просто отлично. Спасение из расселины с пятью людьми наверху, готовыми тянуть? Большой! Наденьте на веревку прусиков для всех, закрепите их и начинайте тянуть ногами и собственным весом (не руками). Наверное, ничего интереснее этого не нужно.

        Липкий думает, «Хм, а как насчет того, чтобы я накинул петлю и карабин на ту толстую ветку дерева и пропустил веревку через карабин? Таким образом, я могу тянуть ВНИЗ своим весом вместо того, чтобы поднимать вверх руками, и я не так устаю. Это должно быть проще!»

        Тяга 1:1 с перенаправляющим карабином (нагрузка в состоянии покоя)

        Получает ли Sticky МА при такой настройке? Нет. Она изменила направление тяги, но поскольку изменение направления происходит на фиксированном якоре, она не получила никакого МА. Она по-прежнему тянет 1:1, как и раньше, только теперь веревка движется вниз, а не вверх. Она тянет 1 фут веревки, и груз поднимается на 1 фут. Этот карабин в дереве называется «перенаправлением», потому что он, ммм, перенаправляет ваше направление тяги.

        Ей легче тянуть? Возможно. Теперь она может использовать гравитацию и тянуть вниз, используя вес собственного тела, а не подниматься с помощью мышц. Тянуть вниз всегда легче, чем тянуть вверх! Но перенаправление добавляет много трений. Пропустив веревку через карабин, эффективность которого составляет всего около 50%, ей придется тянуть вниз с 200 фунтами, чтобы переместить 100-фунтовый груз.

        Примечание. Нагрузка «200 фунтов» на этикетке анкера на приведенной выше диаграмме представляет собой нагрузку в состоянии покоя. Нагрузка на якорь увеличится примерно до 300 фунтов, как только Sticky начнет тянуть, потому что ей приходится преодолевать трение от карабина. Не так хорошо, как хотелось бы!

        Что лучше: поднимать 100 фунтов прямо вверх, используя мышцы рук, или 200 фунтов, тянуть вниз, используя собственный вес? Правильного ответа действительно нет. Это зависит от того, как далеко вам нужно переместить груз, вашего веса и силы. (Лично я возьму 200 фунтов с перенаправлением вниз, большое спасибо.)

        Ей нужен якорь бомбардировщика для перенаправления? Да! Обратите внимание, что каждая прядь веревки удерживает 100 фунтов, а это означает, что шкив высоко на дереве удерживает груз в 200 фунтов, когда груз находится в состоянии покоя. (На самом деле трение немного снижает эту нагрузку на якорь, но это довольно сложная тема, к которой мы вернемся позже.) Перенаправление увеличивает вес груза и добавляет его к якорю. Когда Sticky начинает буксировать, нагрузка на якорь возрастает еще больше, потому что ей приходится преодолевать все трения в системе.

        Это явление известно как «эффект шкива», и его обязательно следует учитывать при лазании. (Например, на страховке, чтобы поднять секунданта, у вас может возникнуть соблазн повесить одну часть снаряжения над головой и протянуть страховочную нить через нее. Если секундант упадет на эту часть, у вас будет Эффект шкива, фактически удваивающий нагрузку на этот единственный элемент снаряжения.Это может быть проблемой, и это одна из основных причин, по которой этот метод страховки потерял популярность.)

        А трение в системе, которое всегда присутствует в реальном мире, означает, что сила на якоре будет больше 200 фунтов. Подробнее об этом ниже.

        Тяга 1:1 с перенаправляющим карабином и прусиком с прогрессивным захватом

        Стикки думает: «Ну, легче тянуть с собственным весом, но если я когда-нибудь отпущу, этот груз будет звенеть до конца». снова на землю. Как насчет того, чтобы я положил прусик на прядь нагрузки, чтобы я мог отдохнуть?»

        Отличная идея! Это известно как захват прогресса или храповик. Это позволяет грузу двигаться вверх, но всякий раз, когда Sticky хочет отпустить его и отдохнуть, прусик удерживает груз от соскальзывания вниз. (Если вы хотите проявить фантазию, вы можете использовать блокирующий блок, например, Petzl Traxion.)

        Примечание. Это та же базовая установка, которую используют альпинисты для больших стен при буксировке небольших и умеренных грузов — 1:1 тянуть с захватом прогресса. Они используют вес своего тела, а не рук, чтобы передвигать сумку(и).

        Тяга 2:1

        Стикки говорит себе: «Хорошо, пора начать работать с умом, а не усердно!» Она привязывает один конец веревки к дереву, надевает шкив на 100-фунтовый груз, пропускает веревку через шкив и начинает тянуть. Теперь она куда-то идет!

        Получает ли Sticky МА при такой настройке? ДА! Теперь она тянет с механическим преимуществом 2:1. Посмотрите, как распределяется нагрузка на веревке. 50 фунтов идут дереву, а 50 фунтов идут ей. Так что, если она потянет с силой в 50 фунтов, нагрузка возрастет! Ей нужно потянуть за 2 фута веревки, чтобы переместить груз на 1 фут.

        Ей легче тянуть? Ну, это как посмотреть. Теоретически ей нужно тянуть только с силой 50 фунтов, чтобы переместить груз, и это хорошо. Но ей нужно тянуть в два раза больше веревки, что не очень хорошо. В конце концов, она делает тот же объем «работы». Вы бы предпочли поднять 100 фунтов 10 раз или 50 фунтов 20 раз ? В конце концов, вы все равно переместили 1000 фунтов, это все равно.

        Вот еще один способ подумать об этом: работа равна силе, умноженной на расстояние. В конце концов вы выполняете тот же объем работы, поднимая заданный груз на необходимое расстояние. Но с механической системой преимущества вы используете меньшую силу для перемещения груза на большее расстояние.

        Как у нее дела с эффективностью? Отлично! Используя качественный шкив для груза, она может поднимать груз с гораздо меньшими усилиями. Намного лучше, чем карабин с перенаправлением 1:1.

        Тяга 2:1 с перенаправлением и храповым прусиком

        Липучка думает, «Ну, тянуть определенно легче, но руки все равно устают. Я предпочитаю использовать свой собственный вес, а не терять то, что уже потянул. В дерево положим шкив, а на грузовую ветвь прусик».

        Теперь мы к чему-то пришли. Она поднимает с MA 2:1, использовала шкивы при обоих изменениях направления, чтобы свести к минимуму трение, и добавила прусик с храповым механизмом, чтобы она могла сделать перерыв, когда ей нужно, не бросая груз. Это практически идеальный расклад!

        Примечание: если у вас есть шкив захвата хода (PCP), такой как Petxl Traxion, можно установить его на нагрузку. Когда вы поднимаетесь сверху, прогресс фиксируется, но на этот раз на грузе, а не на дереве.

        Вот это основа систем механических преимуществ. Все те причудливые вещи в книгах по спасению скал и расщелин, которые вызывают у вас косоглазие? Все это просто добавление и укладка дополнительных перенаправлений и шкивов в различных вариациях поверх того, что мы только что видели. (И нет, я не собираюсь показывать 101 вариант настройки шкивов, потому что вы можете легко найти их в книге по спасению трещин или в поиске картинок Google.)

        Приведенные выше диаграммы могут показаться чрезмерно упрощенными. Но если мы их разберем, то сможем узнать некоторые важные принципы, применимые к любой разновидности простых или составных систем шкивов.

        • Изменение направления тяги анкера НЕ добавляет механических преимуществ.

        • Изменение направления натяжения груза (или нагрузочной нити) ДЕЙСТВИТЕЛЬНО добавляет механическое преимущество.

        • Если канат, используемый в системе блоков, привязан к ЯКОРЮ, теоретическое механическое преимущество будет ЧЕТНЫМ (т.