Блок представляет собой устройство, которое состоит из колеса с желобом, по которому пропускают, трос, веревку или цепь, а также прикрепленной к оси колеса обоймы с крюком. Блок может быть неподвижным и подвижным. У неподвижного блока ось закреплена, и она не двигается при подъеме или опускании груза.
Рисунок 1. Неподвижный блок
Неподвижный блок помогает изменить направление действия силы. Перекинув через такой блок, подвешенный вверху, веревку, мы можем, поднимать груз вверх, сами при этом находясь внизу.
Рисунок 2. Применение неподвижного блока для подъёма грузов
Однако выигрыша в силе применение неподвижного блока нам не дает. Мы можем представить блок в виде рычага, вращающегося вокруг неподвижной опоры -- оси блока. Тогда радиус блока будет равен плечам, приложенных с двух сторон сил, - силы тяги нашей веревки с грузом с одной стороны и силы тяжести груза с другой. Плечи будут равны, соответственно, выигрыша в силе нет.
Рисунок 3. Неподвижный блок как равноплечий рычаг
На практике неподвижные блоки используют в системах, сочетающих их с другими блоками. или рычагами. Например, двойной блок из двух неподвижных блоков различного диаметра, насаженных на общую ось, позволяет не только изменить направление приложения силы, но и обеспечить выигрыш в силе или скорости.
Рисунок 4. Двойной блок и его схема
Ворот, применяемый в колодцах для подъёма воды, или кабестан, с помощью которого раньше поднимали якорь на кораблях -- представляют собой комбинацию неподвижного блока с рычагом.
Рисунок 5. Кабестан (вертикальный ворот)
Пожарные, альпинисты, маляры иногда применяют неподвижный блок так, как показано на рис. 6, поднимая сами себя по веревке. Получается ли при этом выигрыш в силе по отношению к весу поднимаемого груза?
Рисунок 6
Решение
Плечами рычага в неподвижном блоке служат радиусы блока. Поскольку радиус постоянен, то выигрыша в силе неподвижный блок не даёт. Подъём в данном случае осуществляется за счёт мускульной силы человека, однако прилагаемое при этом усилие равно его весу. Ответ: выигрыша в силе в данном случае нет.
К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами $m_1$ = 1 кг и $m_2$ = 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?
Решение
Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: $T_1 = T_2 = T$, и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: $a_1 = a_2 = a$
Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно:
на I груз действуют: $m_1g$ и $T_1$; на II груз действуют: $m_2g$ и $T_2$
Систему отсчёта свяжем с Землёй.
Дано: равноускоренное движение связанных грузов
$$m_1 = 1 кг$$ $$m_2 =2 кг$$ $$g = 9,81 м/c_2$$ $$а_2 - ?$$
\[{\overrightarrow{Т}}_1+m_1\overrightarrow{g}=m_1{\overrightarrow{a}}_1\]
\[{\overrightarrow{Т}}_1+m_1\overrightarrow{g}=m_1{\overrightarrow{a}}_1\]
Проецируя вектора на координатные оси и учитывая равенство напряжений нити и ускорений, сложим почленно эти уравнения в скалярной форме:
+$ \begin{array}{c} T-m_1g=m_1a \\ m_2g-T=m_2a \end{array} \ \Longrightarrow g\left(m_2-m_1\right)=a\left(m_2+m_1\right)\Longrightarrow a=g\frac{m_2-m_1}{m_2+m_1}=9,81\cdot \frac{2-1}{2+1}$ \[a=3,27\ м/c^2\]
