Шкив что такое: ✔ Виды шкивов

Содержание

✔ Виды шкивов

В данной статье говориться о разновидностях шкивов, какими они бывают и о том, что такое сам шкив.

Шкив - является колесом, у которого на окружности есть канавка или обод. Они нужны для перемещения по ремню от электрического двигателя. Назначение шкива: передать нагрузку с оси на ремень или же наоборот.

Ременная передача – это неподвижно зафиксированные два шкива с ремнем. Благодаря ремням нагрузка и вибрация на вал понижена, кроме того, посредством этого передается на различные расстояния перемещение между этими ремнями. Так получаются ременчатые передачи.
 

При помощи шкивов создается бесшумный плавный ход, к тому же их конструкция совсем незатейлива. На данный этап времени шкивы для электродвигателей стали очень популярны и востребованы, их применяют в разных производственных и промышленных областях.

 

Разновидности шкивов:

Клиновидные:

Это ручьевые шкивы, которые обычно находят применение в работе со стандартными ремнями. Могут быть с 1, 2, 3, 4, 5, 6 и даже 10 ручьями. Обычно используются для силового оборудования (передачи), в котором нет установленного обозначения. Они помогают ремню проскальзывать, если вдруг усилиться нагрузка. В этом случае ремень не порвется.

 

Зубчатые шкивы:

Этот тип применяют, если ремни имеют метрический шаг зуба или же для ремней с гетероцепными полимерами (полиуретан). Они не отличаются высокой износостойкостью, но предназначены для больших показателей мощности.

Шкивы ременные:

Они уменьшают вибрацию узлов, и как следствие, поломку узлов, а так же дают нешумный, плавный ход.

Клиновидные шкивы:

Самый популярный тип. Состоит из ведущего и ведомого шкива, а так же из клиновидных ремней вокруг шкива.

Вариаторные:

Имеют тот же принцип, что и ременная передача. Т.е. передают движение от двигателя к узлу с помощью ремня. Это механическая передача, которая имеет бесступенчатую регулировку.

Кроме этого есть еще плоские и поликлиновые шкивы. Они используются менее, чем другие. В любом случае, перед тем как продать любой шкив, он проходит отбалансировку. Используя шкивы, ощутимо экономятся средства на обслуживание и ремонт оборудования.

 

«Мир Привода» в своем ассортименте имеет различные виды шкивов. Все они отличного качества и имеют все надлежащие сертификаты. Покупайте только лицензированное оборудование у официального дилера.

ШКИВ - это... Что такое ШКИВ?

  • шкив — шкив, а и а, мн. ч. ы, ов …   Русский орфографический словарь

  • шкив — шкив/ …   Морфемно-орфографический словарь

  • ШКИВ — ШКИВ, шкива, муж. (голланд. schiff). Колесо, которое дает движение приводному ремню. Ременный шкив (для ременной передачи). Канатный шкив (для канатной передачи). Рабочий шкив. Холостой шкив. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • Шкив — для плоского ремня …   Википедия

  • ШКИВ — Колесо, приводимое в движение бесконечным ремнем. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ШКИВ колесо, приводимое в движение бесконечным ремнем. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • шкив — а; мн. шкивы; м. [голл. schijf] Колесо, которое передаёт движение приводному ремню или канату. ◁ Шкивный, ая, ое. * * * шкив (от голл. schijf), деталь ремённой или канатной передачи, колесо, обод которого имеет цилиндрическую, бочкообразную или… …   Энциклопедический словарь

  • ШКИВ — ШКИВ, а, мн. ы, ов, муж. (спец.). Колесо с широким ободом, деталь ременной или канатной передачи. | прил. шкивный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ШКИВ — муж., мор. шкиф, аюша архан. кружек, колесцо, каток в блоке или вставленный на оси в проеме. Шкивная бороздка, по которой ходит снасть. Есть блоки одношкивные, двух и трех шкивные. | На Волге шкивом зовут блок (векошку, калитку), либо шпиль,… …   Толковый словарь Даля

  • ШКИВ — (Sheave, pulley) 1. Колесо, сидящее на валу и непосредственно принимающее или передающее усилие при помощи бесконечного ремня (или каната) с целью передачи движения с одного вала на другой. 2. Бакаутовое или медное колесо, насаженное на ось и… …   Морской словарь

  • шкив — ролик; колесо Словарь русских синонимов. шкив сущ., кол во синонимов: 1 • колесо (31) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • Шкив - Словарь терминов | ПластЭксперт

    Фрикционное колесо с ободом, зубьями или канавками по окружности, передающее крутящий момент от двигателя к вращаемому узлу агрегата по средствам ремня.

    [Файл:skiv.gif]

    Шкивы ременных передач изготовляются из фрикционных пластмасс. Шкивы из реактопластов изготавливают прессованием или механическим способом из заготовок.

    Виды и типы шкивов:

    1. По типу применяемого ремня

    Клиновые шкивы – передают крутящий момент через клиновые ремни.

    Клиновые шкивы являются самым распространенным видом шкивов, применяемым в агрегатах с высоким уровнем передаваемой мощности и числа оборотов.

    Основные сферы применения: 

    Вентиляционное оборудование; 


    Компрессорное оборудование; 
    Нефтегазовое оборудование; 
    Горнодобывающее оборудование; 
    Сельскохозяйственное оборудование; 
    Деревообрабатывающее оборудование.

    Зубчатые шкивы – передают крутящий момент через зубчатые ремни. Передача вращательного движения осуществляется путем зацепления зубьев ремня с зубьями шкива.

    Применяются в агрегатах, в которых необходимо обеспечить передачу момента вращения без проскальзывания и больших значения передаточных отношений, одновременно, зубчатая передача не требует большого натяжения, а, следовательно, обеспечивает меньшую нагрузку на валы и опоры.

    Зубчатые шкивы используются в автомобилестроении (ремни газораспределительных и других механизмов), в машиностроении (для передачи вращательного движения в силовых приводах механизмов), в пищевой, табачной, текстильной, полиграфической и других отраслях легкой и тяжелой промышленностях.

    Поликлиновые шкивы.

    Шкивы под поликлиновые ремни - это результат последовательных работ по дальнейшему развитию элементов привода. Данный привод сочетает в себе необыкновенную эластичность с хорошей передачей мощности.

    Поликлиновый привод является хорошим предложением для экономичных решений при работе в тяжелых условиях эксплуатации, в узлах с большими передаточными отношениями, в приводах с высокими скоростями или при малых диаметрах шкивов.

    Поликлиновые шкивы отлично выдерживают испытание в серпантинных (извилистых) приводах и при больших передаточных соотношениях. Поликлиновые ремни являются хорошим дополнением программы, потому что благодаря эффективной работе и передаче больших нагрузок пригодны для компактных приводов, как в бытовой технике, так и в продукции тяжелого машиностроения.

    Шкивы под плоские ремни применяются в плоскоременной передаче, которая служит для передачи крутящего момента между валами механизмов и машин посредством гибкой связи – плоского ремня. Валы могут быть с параллельными, пересекающимися или скрещивающимися осями.

    В качестве основных преимуществ плоскоременной передачи можно выделить простоту конструкции, плавность хода, низкие шумовые характеристики, высокую точность синхронного вращения, возможность работы с большими угловыми скоростями, а также передачу крутящего момента между валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Вследствие высокой гибкости ремни приводные плоские амортизируют рывки и вибрации при внезапном изменении нагрузки и компенсируют погрешности установки валов передачи. Кроме того, плоскоременная передача требует минимального технического обслуживания в эксплуатации, а ее коэффициент полезного действия достигает 98%.

    В механических приводах плоскоременные передачи обычно используются для понижения частоты вращения.

    Шкивы под круглые ремни используемые для передачи малой мощности и транспортировки легких грузов. Преимущества круглоременной передачи, заключаются в повышенной гибкости и эластичности.

    2. По типу посадки на вал

    Шкивы под втулку. 

    В данных шкивах в качестве крепежной системы на вал используется втулка.

    Преимуществами шкивов под втулку является:

    Изменение посадочного диаметра шкива. Возможность быстрого изменения посадочного диаметра шкива на вал посредством замены втулки.

    Ремонт. Возможность восстановления работоспособности шкива, утраченной вследствие его повреждения в месте посадки на вал, подверженному повышенному механическому износу, путем замены втулки.

    Шкивы под расточку.

    Данные шкивы имеют небольшое отверстие в центре шкива, которое растачивается конечным потребителем до необходимого ему посадочного диаметра на вал. Для растачивания отверстия необходимо специализированное оборудование.

    Отрицательным свойством данного вида шкивов является невозможность ремонта шкива при повреждении посадочного места (возможно, только расточить шкив до большего посадочного диаметра, тем самым срезав повреждения).

    Преимуществом шкивов под расточку является, возможность получения большего диаметра посадочного отверстия, чем у шкива под втулку.

    Шкивы под определенный диаметр.

    Данные шкивы имеют посадочное отверстие с проточенным шпоночным пазом или без такового.

    Преимуществом данного вида шкивов является быстрота установки, а также возможность изготовления шкива облегченной конструкции.

    Гладкова Наталья

    Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

    Доске объявлений ПластЭксперт

    Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

    Форуме о полимерах ПластЭксперт

    Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

    Вернуться к списку терминов

    Диагностика демпферного шкива коленвала

    Как заблаговременно определить и заменить демпферный шкив коленвала?


    Наиболее эффективным вариантом нейтрализации колебаний двигателя является применение демпфера крутильных колебаний (также называемого шкивом коленвала с демпфером). Они широко распространены в дизелях, но также встречаются и в мощных бензиновых двигателях. В результате установки вспомогательное оборудование в значительной мере освобождается от динамических нагрузок.

    При использовании обычного цельнометаллического шкива коленвала вместо демпферного, вибрации передаются на вспомогательное оборудование, что приводит к их преждевременному выходу из строя. Кроме того, это даже может отразиться на работе двигателя и впоследствии обратиться в капитальный ремонт.

    Диагностика

    Такие детали, как дорожка из эластомера, эластичные муфты и подшипники скольжения могут износиться вследствие старения и под влиянием агрессивной среды: чрезмерной жары или отрицательных температур, влажности, воздействия технических жидкостей или моторного масла. Но обнаружить сразу неисправности, разрушение шкива коленвала не всегда удается, потому что они возникают сначала с обратной стороны. Одним из первых симптомов, которые указывают на необходимость замены, является шум в области привода навесных агрегатов.

    Срок службы шкива коленвала также зависит от стиля вождения и условий движения (например, от городских пробок или агрессивного вождения). Большинство колебаний двигателя происходит в нижнем диапазоне частот вращения коленвала. Существует риск повреждения от вибраций и повышения уровня шума, если шкив коленвала проверяется нерегулярно и не заменен по необходимости.

    При диагностике следует обратить внимание на такие неисправности:

    - Микротрещины на дорожке эластомера и\или на эластичной муфте

    Они возникают из-за естественного старения каучука и резинового состава, в результате чего он трескается.

    - Трещины с тыльной стороны

    Возникает вследствие нагруженных условий работы: увеличенный температурный режим, попадание посторонних предметов.

    - Расслоение дорожки из эластомера или эластичной муфты.

    Главной причиной в таком случае является отсутствие ухода и ТО двигателя. Самый распространенный случай возникновения таких проблем – утечка масла через сальник коленвала. Постепенно количество масла становится все большим, а токсический эффект от него проявляется все сильнее - резина деформируется, что приводит к выходу из строя шкива коленвала.

    - Износ в рабочей зоне.

    Когда резиновая часть изнашивается - это приводит к неплотному прилеганию и дисбалансу всего шкива, что создает вибрации.

    Советы по установке
    • Во время монтажа и демонтажа не нужно наносить удары и применять грубую силу
    • Использовать съемный инструмент
    • Не использовать ударный гайковерт
    • Затягивать болты с правильным моментом затяжки и с применением динамометрического ключа
    • Использовать новые болты, так как болты растягиваются и должны использоваться только один раз
    • Одновременно с заменой шкива коленвала рекомендуется замена поликлинового ремня, натяжного ролика и шкива генератора с обгонной муфтой
    • Проверить шкив на предмет биения и соосности
    • Замена шкивов рекомендуется по пробегу - каждые 120.000 км, так как видны далеко не все процессы старения и износа.

    виды, размеры, как снять и поменять сальники на ВАЗ

    Снятие шкива коленвала ВАЗа – достаточно сложная операция, особенно если вы делаете это впервые. При демонтаже особенно важно, чтобы не пострадал шпоночный паз. Использование специализированных механизмов поможет вам быстро выполнить замену – а если их нет, задачу можно выполнить другими методами. В этом обзоре речь пойдёт о демонтаже шкива коленвала и замене сальников на автомобиле ВАЗ.

    Что такое шкив

    Шкив коленвала – это вращающееся колесо, которое приводится в движение коленчатым валом. Именно от него зависит работа многих систем вашего автомобиля, получающих энергию, которая поступает от двигателя.

    Знаете ли вы? Первые шкивы использовались на территории Месопотамии в 1500 г. до н. э. С их помощью поднимали вёдра с водой к царским садам. Ременная передача обеспечивалась виноградными лозами и верёвками.

    Он приводит в действие генератор, газораспределительный механизм, кондиционер автомобиля и помпу. Если понадобилось установить новый сальник, вам нужно будет снять шкив. Демонтаж возможен и в случае повреждения самого шкива. Они могут быть очень разными, и в различных автомобилях имеются свои особенности этой детали.

    Виды

    Эпоха автомобилестроения знала разные по степени сложности автомобили и несколько независимых друг от друга конструкционных решений:

    1. Коленвал со шкивом под клиновый ремень – это самый распространённый вариант в автомобилестроении. Им оснащались и оснащаются автобусы, легковые авто и грузовики. Главное преимущество этого типа – его универсальность: на него можно устанавливать не только оригинальный, но и другие типы ремней.
    2. Другой тип – зубчатый. Именно он установлен в большинстве современных автомобилей. Чтобы надёжно совместить угол вращения распредвала с коленвалом, внешний обод колеса оснащён зубьями, а внутренняя поверхность ремня снабжается пазами. Если шкив эксплуатируют корректно, а ремни заменяют своевременно, он служит долго и не выходит из строя.
    3. Следующий вид – демпферный. Данный тип применяется в микроавтобусах и авто с небольшой грузоподъёмностью. Демпфер – это резиновая прослойка, которая гасит колебания между внешним диском и внутренним механизмом. Это самый новый вид шкивов.

    Ремни могут выходить из строя под влиянием погодных условий (резких перепадов температур), механических нагрузок и агрессивных сред. Поэтому при появлении дефектов вероятна замена шкива. Также замена понадобится, если вышли из строя сальники коленчатого вала (вы заметили утечку масла).

    Важно! Течь масла возможна не только из-за сальника. Также возможны недостаточная вязкость или повышенная текучесть самого масла. Так происходит, если используемое масло не соответствует техническим условиям работы мотора.

    Как снять шкив коленвала на ВАЗ

    Конструкционно в автомобилях ВАЗ шкив крепится массивным болтом – именно его снятие может вызвать проблему. Сложность возникает из-за местонахождения болта: вам необходимо правильно расположить ключ и приложить силу, а это трудно.

    И даже если вы это сделали, болт мог прикипеть, из-за чего снять его проблематично. Сильная заводская фиксация выполнена для того, чтобы воспрепятствовать самораскручиванию болта. В дальнейшем эксплуатация автомобиля может привести к ещё большей фиксации.

    Откручивание трудно поддающихся болтов будет проще, если вы имеете под рукой технический аэрозоль WD-40. Спрей применяют для раскручивания заржавевших болтов, прикипевших и т. д.

    Необходимые инструменты

    Для снятия вам потребуются:

    • упоры противооткатные;
    • подъёмник;
    • монтировки;
    • набор гаечных ключей на 38 или 36 и на 10;
    • отвёртки.
    Работы проводятся на подъёмнике или в смотровой яме.

    Важно! Прежде чем приступать к демонтажу, проверьте систему вентиляции картера. Если она загрязнена, то под действием избыточного давления газов даже исправный сальник начинает пропускать смазку.

    Этапы работы

    Чтобы приступить к демонтажу, устанавливаете ВАЗ на площадке для ремонта или над смотровой ямой и обездвиживаете авто.

    1. Снимаете крышку, которая закрывает провода агрегатов, чтобы обеспечить доступ к тем деталям мотора, которые нужно заменить.
    2. Ослабляете натяжение приводной цепи и снимаете всё, что может мешать: электрогенератор, ремень гидроусилителя руля.
    3. Теперь нужно ослабить болт, который крепит шкив, с помощью стартёра. Для этого торцовый ключ на 36 или на 38 одевается на гайку с упором в стабилизатор и надёжно фиксируется. Резко поверните ключ зажигания – и пуск стартёра сорвёт гайку. Если с первого раза вам не удалось это сделать – выполните пуск стартёра снова.
    4. Осталось просто открутить гайку.
    Прежде чем демонтировать шкив:
    1. Осуществляете демонтаж колеса.
    2. Убираете блок воздушного фильтра и грязезащитный щиток.
    3. Ослабляете гайку на генераторе.
    4. Ослабляете гайку и болт натяжения ремня генератора.
    5. Ослабляете и снимаете приводной ремень генератора.
    6. Теперь шкив снимается достаточно просто, несколькими движениями. Он также может сниматься съёмным устройством. При снятии необходима осторожность, чтобы не повредить шпоночный паз. Неплотная посадка детали в пазе существенно ускорит её износ.

    Замена сальника

    Переходя к демонтажу и замене сальников, действуйте так:

    1. Гаечным ключом №10 открутите все болты и гайки, которыми крепится к поддону крышка привода.
    2. Теперь вместе с прокладкой снимите крышку привода.
    3. Удалите остатки прокладки.
    4. С крышки привода отвёрткой и бородком выбейте сальник с внутренней стороны.
    5. Крышку привода обязательно надо вымыть. Для этого могут использоваться бензин или солярка.
    6. Сальник смазывается сверху силиконовым герметиком.
    7. Аккуратно вложите его на место и вдавите.
    8. Лишний герметик с крышки и сальника удалите ветошью.
    9. Крышку также необходимо протереть ветошью.
    10. Теперь можно нанести фиксирующий герметик двумя способами – на крышку или на блок. Герметик на крышку по контуру наносят в том случае, если вы сразу же сможете установить её правильно; если у вас так не получится, то наносите герметик на блок.
    11. Перед установкой протрите ветошью место установки; там не должны присутствовать остатки прокладки или загрязнения.
    12. Поставьте крышку углом на поддон и оденьте её на место на направляющие шпильки.
    13. Закрутите крышку, начиная с трёх поддонных болтов, а затем переходите к основным.
    14. Болты не закручивайте сразу, просто наживите все, а затем закрутите.
    15. Теперь вымойте шкив так же, как и крышку до этого.
    16. Чтобы просто установить шкив, обратите внимание, где у вас шпонка на детали, и правильно центрируйте.
    17. Шкив устанавливается подкручиванием.
    18. Если он вдруг не садится на место – слегка открутите болты крышки, подтолкните деталь и затем закрутите обратно.

    Видео: как снять шкив коленвала Теперь осталось установить все детали и механизмы на свои места. Прикручивая гайку на место, её можно посадить на слой герметика. Это делается для того, чтобы она не ослабла, если вы вдруг не очень сильно её закрутили.

    Знаете ли вы? По сообщению Плутарха, Архимеду удалось перемещать целый корабль с находящимися на нём воинами при помощи сложной системы шкивов. Сейчас такие системы могут обеспечивать работу целого завода от одной турбины.

    Таким образом, замена сальника не является особенно сложной. В чём вы сможете убедиться сами, если будете выполнять все действия аккуратно и последовательно.

    Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

    Шкивы профиль 8M | Inautomatic.ru

    Наша компания предлагает вниманию клиентов шкивы для зубчатых ремней высокого качества с предварительной отбалансировкой. Применение наших зубчатых шкивов гарантирует существенную экономию средств на обслуживание вашего оборудования, позволяет продлить срок службы ремней. Крепление шкивов на вал осуществляется с применением высококлассной современной системы втулок (замков), что позволяет упростить процесс установки шкивов и гарантирует максимально плотное крепление на валу.

    Шкивы зубчатые: основные особенности и специфика

    Ремни и шкивы дают возможность реализовывать ременные передачи удобной пространственной ориентации (включая вертикальную). Помимо этого, зубчатые шкивы обеспечивают возможность передать между валами движение, даже если расстояние между ними достаточно велико. Представленные в нашем каталоге шкивы для зубчатых ремней рассчитаны на разную мощность (вплоть до 500 кВт), все они изготовлены на основе технологий высокой степени точности. Шкивы характеризуются низким эксплуатационным уровнем износа, достаточно равномерным распределением нагрузки.

    Если вы планируете купить ременную передачу, обратите внимание, что шкивы и ремни необходимо подбирать с учетом их характеристик – они должны идеально соответствовать друг другу. Если высокая степень точности позиционирования не имеет серьезного значения, стоит использовать с другими типами ремней клиноременные передачи. Шкивы зубчатых ремней функционируют без проскальзывания, их наличие в механизме позволяет отказаться от применения муфт сцепления и именно они передают наибольшую мощность.

    Ременная передача: купить с выгодой

    Вы сможете самостоятельно варьировать передаточное отношение узла, который проектируется, при использовании шкивов, различных по диаметру. На одном валу может использоваться одновременно несколько шкивов – благодаря этому можно приводить в действие одновременно несколько различных механизмов.

    Зубчатую ременную передачу по количеству достоинств и функций вполне можно сравнить с ременными передачами фрикционного типа. Ременная передача с зубчатыми шкивами позволяет в разы снизить нагрузку на валы и подшипниковые узлы. Это происходит благодаря снижению показателей натяжения ремней. В отличие от стандартных цепей, шкивы не нуждаются в дополнительной смазке.

    • Зубчатые шкивы имеют стандартный ряд профилей зуба
      • Профиль зуба MXL
      • Профиль зуба XL
      • Профиль зуба L
      • Профиль зуба H
      • Профиль зуба XH
      • Профиль зуба 3M
      • Профиль зуба 5M
      • Профиль зуба 8M
      • Профиль зуба 14M
      • Профиль зуба S2M
      • Профиль зуба S3M
      • Профиль зуба S5M
      • Профиль зуба T2.5
      • Профиль зуба T5
      • Профиль зуба T10
    • Диаметр
      • От 5 мм до 500 мм(по запросу)

     

    Особенности зубчатых ременных передач
    • При применении разных диаметров шкивов можно варьировать передаточное отношение проектируемого узла, а так же применять несколько шкивов на одном валу, что в свою очередь позволяет приводить в действие несколько механизмов одновременно.
      Зубчатая ременная передача обладает всеми достоинствами фрикционных ременных передач. Меньше нагружает подшипниковые узлы и валы, в связи с тем что сила предварительного натяжения ремней намного меньше, чем у клиновых. Ремни зубчатые имеет армирующий металлокорд и при использовании незначительно увеличивают свою длину, и в отличие от цепей не требуют смазки и устройств для гашения колебаний.

    ШКИВ - Что такое ШКИВ?

    Слово состоит из 4 букв: первая ш, вторая к, третья и, последняя в,

    Слово шкив английскими буквами(транслитом) - shkiv

    Значения слова шкив. Что такое шкив?

    Шкив

    Шкив (от голл. schijf), вращающаяся деталь ремённой передачи или канатной передачи, выполненная в виде колеса, охватываемого гибкой связью. Передающие вращающий момент рабочие Ш.

    БСЭ. — 1969—1978

    Шкив колесо, с помощью которого вращение одного вала передаётся другому валу (с таким же колесом) посредством замкнутого ремня или каната, натянутого на ободья колёс.

    Энциклопедия техники

    Шкив — колесо, с помощью которого вращение одного вала передаётся другому валу (с таким же колесом) посредством замкнутого ремня или каната, натянутого на ободья колёс.

    Энциклопедия техники

    ШКИВ (полиспаст), простой МЕХАНИЗМ, позволяющий увеличивать СИЛУ или изменять направление ее приложения. Простой шкив состоит из РОЛИКА, обычно с желобом (пазом), прикрепленного к неподвижной опоре.

    Научно-технический энциклопедический словарь

    ПОВОРОТНЫЙ ШКИВ

    ПОВОРОТНЫЙ ШКИВ — приспособление, поддерживающее в стрелочных или сигнальных передачах гибкую тягу в местах, где она отклоняется от прямой линии на угол больше 3° для стрелочных и больше 5° для сигнальных передач…

    Технический железнодорожный словарь. - 1941

    Русский язык

    Шкив/.

    Морфемно-орфографический словарь. — 2002

    1. шкерт
    2. шкеры
    3. шкет
    4. шкив
    5. шкиперский
    6. шкипер
    7. шкирку

    Как работают шкивы? - Объясните, что Stuff

    Как работают шкивы? - Объясни это Реклама

    Криса Вудфорда. Последнее изменение: 14 сентября 2020 г.

    Вы, наверное, видели этих потрясающих телезрителей, которые умеют тянуть машины. своими волосами и волочить поезда зубами. Но знаете ли вы наука тоже может сделать тебя сильным? Если вам нужно поднимать большие веса, не напрягайте спину: используйте силу науки - и удивительный Устройство называется шкив .Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

    Фото: шкив, установленный на огромной подъемной раме для большей безопасности. Благодаря мощности шкивов один человек может поднять гораздо больше, чем его собственный вес, не напрягая никаких мышц, потому что несколько веревок или цепей выдерживают дополнительный вес. Фото Р. Б. Хотарда любезно предоставлено Корпусом морской пехоты США.

    Что такое шкивы?

    Шкив - это просто набор из одного или нескольких колес, на которые вы натягиваете веревку, чтобы упростить подъем предметов.

    Шкивы - это примеры того, что ученые называют простыми механизмами. Это не значит, что они забиты двигателями и шестерни; это просто означает, что они помогают нам умножать силы. Если вы хотите поднять действительно тяжелый веса, ваши мышцы не могут дать столько силы, даже если ты самый сильный человек в мире. Но используйте простую машину, такую ​​как шкив, и вы сможете эффективно увеличить силу, производимую вашим телом.

    Давайте проясним массу и вес!

    Прежде чем мы продолжим, давайте проясним разницу между весом и массой.Это поможет в тот момент, когда мы говорим об использовании шкивов для подъема грузов (которые на самом деле массы ) с определенной величиной силы . В двух словах:

    • Масса - это количество материала, из которого что-то сделано или содержится, измеренное в килограммах (или фунтах).
    • Масса - это величина силы , с которой гравитация Земли воздействует на определенную массу: Чем массивнее что-то, тем больше гравитационная сила и тем больше, как мы говорим, оно весит.

    Фото: Сколько силы в ньютоне? Этот апельсин имеет массу около 100 г (0,1 кг), поэтому мне нужно приложить 1 Н (один ньютон) силы, чтобы удерживать его в воздухе. Грубо говоря, апельсин «весит» 100 г; Собственно говоря, он весит 1Н.

    Если вы человек с массой 80 кг, гравитация Земли тянет вас с силой 800 ньютонов. (на Земле ваш вес в ньютонах всегда примерно в 10 раз больше вашей массы в килограммах, потому что Земля притягивает каждый килограмм массы с силой 10 ньютонов).Строго говоря, мы должны взвешивать вещи в единицах силы (ньютонах), поэтому, если ваша масса 80 кг, ваш вес действительно 800 ньютонов. Но в повседневной речи мы склонны путать массу и вес и вместо этого говорить о весе в килограммах (или фунтах). Точно так же, хотя килограмм - это единица массы, а не силы, можно говорить о силе, эквивалентной данной массе, потому что все массы обычно таким же образом преобразуются в силы. Подробнее об этом читайте в нашей статье о гири и противовесы.

    Как работают шкивы

    Чем больше у вас колес и чем чаще вы обматываете их веревкой, тем больше вы можете поднять.

    Одно колесо

    Если у вас есть одно колесо и веревка, шкив помогает изменить направление подъемной силы. Таким образом на картинке ниже вы тянете веревку вниз, чтобы поднять взвесить. Если вы хотите поднять что-то весом 100 кг, у вас есть тянуть вниз с силой, эквивалентной 100 кг, что составляет 1000 Н (ньютонов). Если вы хотите поднять груз на 1 м в воздух, вы должны вытащить свободный конец веревки в сумме расстояние 1 м на другом конце.


    Рисунок: Как работают шкивы №1: С одним колесом шкив просто меняет направление силы, которую вы прикладываете. Никаким другим образом это не изменяет силу.

    Два колеса

    Теперь, если вы добавите еще колеса и обвяжите их веревкой, вы можете уменьшить усилия, необходимые для подъема веса. Предположим, у вас есть два колеса и обвитая вокруг них веревка, как показано на рисунке ниже. Масса 100 кг (вес 1000 ньютон) теперь эффективно поддерживается двумя секциями одной и той же веревки. (две нити слева) вместо одной (не обращая внимания на свободный конец веревки, за которую вы тянете), а это значит, что вы можете поднять его, потянув с силой всего 500 ньютонов - вдвое меньше! Вот почему мы говорим шкив с двумя колесами и веревку, обернутую вокруг него Таким образом, механическое преимущество ( (ME)) равно двум.

    Механическое преимущество - это мера того, насколько простая машина умножает силу. Чем больше механическое преимущество, тем меньше силы вам потребуется, но на большем расстоянии вы должны использовать эту силу. Вес поднимается на 1 м, но теперь мы необходимо потянуть свободный конец веревки вдвое дальше (2 м). Как придешь? Чтобы вес поднялся на 1 м, вам нужно сделать так, чтобы две части веревки, поддерживающие его, поднялись на 1 м каждая. Для этого нужно потянуть свободный конец веревки на 2 метра. Обратите внимание, что мы также можем вычислить механическое преимущество, разделив расстояние, на которое мы должны тянуть веревку, зависит от расстояния, на которое перемещается вес.


    Иллюстрация: Как работают шкивы №2: С двумя колесами это как если бы груз висел на двух веревках (две нити одной веревки слева), а шкив вдвое уменьшает необходимую вам подъемную силу. Это все равно, что поднимать гирю на двух веревках вместо одной. Но теперь вам нужно потянуть конец веревки вдвое дальше, чтобы поднять вес на такое же расстояние.

    Четыре колеса

    Хорошо, а что, если вы воспользуетесь четырьмя колесами, скрепленными длинной веревкой, которая петли над ними, как на картинке ниже? Вы можете видеть, что 100 кг масса (1000 ньютон) теперь висит на четырех секциях веревки (те, что слева, игнорируя свободный конец веревки, за которую вы тянете).Это значит каждая секция веревки выдерживает четверть общего веса в 1000 ньютонов, или 250 ньютонов, а чтобы поднять гирю в воздух, нужно тянуть только четверть силы - тоже 250 ньютонов. Чтобы вес увеличился на 1 м, необходимо укоротить каждую сечение веревки на 1 м, поэтому свободный конец веревки нужно потянуть на 4 метра. Мы говорим, что шкив с четырьмя колесами и веревка, намотанная таким образом, дает механическое преимущество в четыре, что вдвое лучше, чем шкив с двумя веревками и колесами.


    Рисунок: Как работают шкивы №3: С четырьмя колесами и канатом, работающим на четыре секции, шкив снижает необходимую вам подъемную силу на четверть. Но вы должны протянуть конец веревки в четыре раза дальше.

    Рекламные ссылки

    Как шкив похож на рычаг

    Вероятно, вы видите, что шкив увеличивает силу так же, как качели, которые являются своего рода рычагом. Если вы хотите поднять кого-то в четыре раза тяжелее вас на качелях, вам нужно сесть в четыре раза дальше от точки равновесия (точки опоры), чем они.Если вы переместите конец рычага вниз на 4 см, их конец качелей переместится вверх только на 1 см. Когда они поднимаются, они получают определенное количество потенциальной энергии, равное их весу, умноженному на расстояние, на которое они перемещаются. Вы теряете точно такое же количество энергии - равное вашему весу (в четыре раза меньше), умноженному на расстояние, на которое вы перемещаетесь (в четыре раза больше). Вы можете перенести их гораздо больший вес, потому что вы перемещаете свой конец качелей на гораздо большее расстояние: рычаг качелей позволяет создавать больше силы, работая на большем расстоянии.

    То же самое происходит и со шкивом, за исключением того, что вы тянете за веревку вместо того, чтобы двигать конец качели. Чтобы поднять что-то в четыре раза тяжелее, вы можете использовать ту же силу, но только если вы потянете веревку в четыре раза дальше. Если вы посмотрите на то, что происходит с обеих сторон шкива, и умножите силу на пройденное расстояние, вы обнаружите, что это то же самое. Со своей стороны вы используете небольшую силу на большом расстоянии. С другой стороны, вес намного больше, но он перемещается на меньшее расстояние.


    Рисунок: Как шкив работает как рычаг: Как и в случае с рычагом, шкив может «волшебным образом» создать больше силы, но только если вы примените эту силу на большем расстоянии. Это почему? Читайте ниже!

    В чем прикол?

    Шкивы звучат великолепно - и они есть. Но наверняка должен быть поймать? Если вы можете поднять 100 кг (1000 ньютонов), потянув с силой, эквивалентной всего 25 кг (250 ньютонов), конечно, вы делаете только четверть меньше работы и используете всего на четверть меньше энергии? И если это правда, вы могли бы построить какой-то шкив, который на самом деле будет производить для вас энергию: положите всего в одной единице энергии и получите четыре единицы! Звучит великолепно!

    Фото: есть ли скрытая загвоздка при использовании шкива? Почему бы не сделать свой собственный простой шкив из конструктора (или просто самодельных материалов, таких как катушки из хлопка и веревки) и проверить его на себе.Нет лучше способ понять, как работают шкивы. С таким простым шкивом двух колес легко понять, что вам нужно потяните тетиву дважды, пока вес поднимается вверх.

    К сожалению, такие удивительные вещи категорически запрещены. по закону физики, называемому сохранением энергии, который говорит, что вы всегда должны вкладывать столько энергии, сколько выходите. Итак, начнем подумайте о шкивах с точки зрения энергии. Если вы поднимете вес 100 кг (1000 ньютонов) на расстоянии 1 метра от земли, вы должны сделать то же самое объем работы, независимо от того, используете ли вы шкив или нет: вы должны переместить та же сила на том же расстоянии.Если вы используете шкив и уменьшите силу, которую вы используете на четверть, вам все равно нужно сделать то же количество работы. Просто нужно дергать за конец веревки четыре еще раз, чтобы каждая из четырех опорных секций веревки поднялась на То же количество. Это загвоздка со шкивом. Вы тянете с меньшим силы, но нужно тянуть дальше (и, вообще говоря, использовать сила дольше). Не тратя меньше энергии на шкив, вы на самом деле приходится использовать немного больше из-за трения, где трос трется о колеса шкива.Но кажется и чувствует шкив проще использовать, а это главное!


    Фото: Шкив оборудования. 1) Эти маленькие ролики имеют крючки, поэтому их легко подвесить к потолку. Обратите внимание на то, что на колесах есть канавки, чтобы веревка не соскальзывала с них. Фото Паулы Арагон. 2) Гигантские шкивы на рычаге большого железнодорожного крана. Здесь используется огромный прочный трос.

    Что такое блок и подкат?

    В технике шкив, который я здесь описывал, иногда называют блоком и захватом : колеса и их крепления - это блоки, а веревки, которые обвивают их, - это снасти.В моих примерах один блок закреплен вверху, а другой блок перемещается вверх вместе с грузом. В более общем плане для инженеров шкив - это колесо, на которое вы натягиваете веревку или ремень для соединения одной части машины с другой, будь то подъем предметов, передача энергии или выполнение чего-либо еще. Однако в простой науке мы склонны использовать «шкив» только для обозначения связки колес и канатов для подъема.


    Фото: два типа шкивов. Слева: блок и захват - это система на основе шкивов для подъема вещей, сделанная из блоков (секций колеса) и соединяющих их между собой.Он использовался для подъема ракетного оборудования в Центре космических полетов им. Маршалла НАСА. Фото Джеймса У. Розенталя, журнал «Исторический американский технический отчет», любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США. Справа: колеса шкива также можно использовать для соединения различных частей машины. Здесь колесо шкива на большом двигателе приводит в движение другое колесо шкива на машине, находящейся на некотором расстоянии. В этом случае шкивы просто передают мощность. Фото: Исторический американский технический отчет, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

    Рекламные ссылки

    Узнать больше

    На этом сайте

    На других сайтах

    • Шкивы, блоки и другие снасти: отличная коллекция фотографий шкивов, собранная пользователем Flickr «Элси» (Лес Чатфилд), у которого отличный глаз для детализации и раскрытия скрытой красоты механического мира.

    Книги

    Для младших читателей

    Почему-то существует множество книг о шкивах для юных читателей (возрастная группа 6–10 лет).Вот лишь некоторые из них, с которых можно начать:

    • Рычаги и шкивы Алекс Бриндед, Кидхейвен / Гринвуд, 2019. Простое введение для очень маленьких читателей, которое является частью базовой инженерной серии под названием «Как заставить все работать». Текст написан четко, хотя фотографии и дизайн немного устарели. Возраст 6–9.
    • Exploring Science: Machines: Chris Oxlade, Anness, 2016. Практическое введение в шестерни, рычаги, шкивы и двигатели с помощью 20 простых экспериментов. Эта книга помогает представить шкивы в более широком контексте простых машин.Возраст 8–10.
    • Изготовление машин со шкивами: Крис Окслейд, Raintree / Capstone, 2015. Еще одно очень практичное 32-страничное введение, которое логически ведет нас через простые шкивы, составные шкивы, исторические машины, ремни и многое другое. Есть полезные дополнения к школьной библиотеке, в том числе интересные факты и глоссарий. Возраст 7–9.
    • Как работают шкивы: Джим Меццанотт. Гарет Стивенс, 2007 г. 24-страничное руководство, в котором представлены шкивы и показано, как мы используем их в повседневной жизни.Акцент здесь делается на шкивах как на средстве использования силы в наших интересах.
    • Что такое шкивы ?: Хелен Фрост, Capstone Press, 2001. Очень простое иллюстрированное введение для младших читателей (в возрасте 7–10 лет, я полагаю).

    Эти две книги более общего характера, которые рассматривают науку о силе в более широком контексте:

    • «Вы почувствуете силу» Ричарда Хаммонда. Дорлинг Киндерсли, 2006/2015. Веселая книга о силах и физике для младших читателей. (Я был одним из консультантов и авторов этой книги.)
    • Сила и движение Питера Лафферти. Дорлинг Киндерсли, 2000. Классическая книга очевидцев DK, которая охватывает историю науки, а также современные технологии. Устаревший, но все же полезный.
    Для старших читателей
    • Принципы машиностроения, Джон Берд и Карл Росс, 2017. Подробное (288 страниц) введение в общую науку и принципы машиностроения.
    • Трактат о ремнях и шкивах Джона Ховарда Кромвеля, 1903 г.Классическая книга из более раннего возраста! Объясняет теорию шкивов (с математикой) и много иллюстраций. Доступен в различных форматах электронных книг.

    Видео

    • Как работают шкивы: простое введение Чарли Марца. К сожалению, он использует имперские (американские) единицы футов и фунтов, но идею вы поняли. Если вы европеец, вы можете мысленно подставить метры и килограммы.
    • Как работают шкивы: более длинное и сложное введение из Академии Хана.Это объяснено ясно и очень хорошо, но страдает от рисования каракулей мышью и смешивания единиц измерения (ньютоны, футы, метры).

    Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

    статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

    Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

    Следуйте за нами

    Сохранить или поделиться этой страницей

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

    Цитировать эту страницу

    Вудфорд, Крис. (2009/2020) Шкивы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/pulleys.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

    Подробнее на нашем сайте...

    Определение шкива по Merriam-Webster

    Pul · ley | \ ˈPu̇-lē \ 1 : шкив или небольшое колесо с рифленым ободом и с блоком, в котором оно движется, или без него, используемое отдельно с тросом или цепью для изменения направления и точки приложения тянущего усилия и в различных комбинациях для увеличения приложенного усилия. особенно для подъема тяжестей 2 : шкив или шкивы с тросами, образующие захват, который составляет одну из простых машин.

    3 : Колесо, используемое для передачи мощности с помощью ленты, ремня, шнура, веревки или цепи, проходящей через его обод.

    Мощные шкивы - Урок - Инженерное дело

    (2 Рейтинги)

    Быстрый просмотр

    Уровень оценки: 4 (3-5)

    Требуемое время: 30 минут

    Зависимость уроков: Нет

    Тематические области: Геометрия, Физические науки, Решение проблем, Рассуждения и доказательства, Наука и технологии

    Ожидаемые характеристики NGSS:


    Резюме

    Студенты продолжают изучать историю построения пирамиды, узнавая о простой машине, называемой шкивом.Они узнают, как можно использовать шкив для изменения направления приложенных сил и перемещения / подъема чрезвычайно тяжелых предметов, а также узнают о мощных механических преимуществах использования системы с несколькими шкивами. Студенты проводят простую демонстрацию, чтобы увидеть механическое преимущество использования шкива, и они определяют современные инженерные применения шкивов. На практике они видят, как шкив может изменять направление силы, разницу между фиксированными и подвижными шкивами и механическое преимущество, полученное при использовании нескольких / комбинированных шкивов.Они также узнают, как инженеры используют шкивы в повседневных целях. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

    Инженерное соединение

    Инженеры

    являются экспертами в использовании преимуществ простых машин во всех видах реальных приложений, приносящих пользу обществу. Они включают механическое преимущество шкивов в свою конструкцию многих современных конструкций, машин, продуктов и инструментов, таких как краны, лифты, флагштоки, молнии, моторы, велосипедные кольца / цепи, веревки для белья, ведра / веревки для колодцев, устройства для скалолазания, жалюзи на окнах и парусные / рыболовные лодки.Используя несколько шкивов в сочетании с двигателями и электроникой, инженеры создают сложные современные устройства, которые выполняют большую работу при очень небольшой мощности.

    Цели обучения

    После этого урока учащиеся должны уметь:

    • Продемонстрируйте, как используются шкивы.
    • Объясните, как в древние времена инженеры могли использовать шкивы для работы.
    • Определите современные приложения, в которых инженеры используют шкивы.

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

    Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

    NGSS: научные стандарты нового поколения - наука
    Ожидаемые характеристики NGSS

    3-ПС2-1.Спланируйте и проведите расследование, чтобы получить доказательства воздействия сбалансированных и неуравновешенных сил на движение объекта. (3-й степени)

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
    Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
    Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
    Совместно спланируйте и проведите расследование для получения данных, которые послужат основой для доказательств, используя справедливые тесты, в которых контролируются переменные и количество рассмотренных испытаний.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    В научных исследованиях используются различные методы, инструменты и техники.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Каждая сила действует на один конкретный объект и имеет как силу, так и направление. На покоящийся объект обычно действует несколько сил, но они складываются, чтобы получить нулевую чистую силу на объект.Силы, которые не равны нулю, могут вызвать изменение скорости или направления движения объекта. (Граница: на этом уровне используется качественное и концептуальное, но не количественное сложение сил.)

    Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

    Соприкасающиеся предметы оказывают друг на друга силу.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Причинно-следственные связи обычно выявляются.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Ожидаемые характеристики NGSS

    3-ПС2-2. Выполняйте наблюдения и / или измерения движения объекта, чтобы предоставить доказательства того, что шаблон может быть использован для прогнозирования будущего движения.(3-й степени)

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
    Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
    Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
    Проводите наблюдения и / или измерения для получения данных, которые служат в качестве основы для доказательства для объяснения явления или проверки проектного решения.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Научные открытия основаны на распознавании закономерностей.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Можно наблюдать и измерять закономерности движения объекта в различных ситуациях; когда это прошлое движение демонстрирует регулярный образец, будущее движение может быть предсказано по нему. (Граница: технические термины, такие как величина, скорость, импульс и векторная величина, не вводятся на этом уровне, но разрабатывается концепция, согласно которой для описания некоторых величин требуется как размер, так и направление.)

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Шаблоны изменений можно использовать для прогнозирования.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Общие основные государственные стандарты - математика
    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии - Технология
    ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Рабочие листы и приложения

    Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_simple_lesson05], чтобы распечатать или загрузить.

    Больше подобной учебной программы

    Поднимите собственный вес

    Используя обычные материалы (катушки, веревку, мыло), ученики узнают, как можно использовать шкив, чтобы легко изменить направление силы, облегчая перемещение больших объектов. Они видят разницу между фиксированными и подвижными шкивами и механическое преимущество, полученное при использовании нескольких / комбинированных шкивов....

    Рычаги подъема

    Студенты знакомятся с тремя из шести простых механизмов, используемых многими инженерами: рычагом, шкивом и колесно-осевым механизмом. Как правило, инженеры используют рычаг для увеличения силы, приложенной к объекту, шкив для подъема тяжелых грузов по вертикальной траектории и колесо с осью для увеличения крутящего момента...

    Инженерное дело: простые машины

    Студенты знакомятся с шестью типами простых машин - клином, колесом и осью, рычагом, наклонной плоскостью, винтом и шкивом - в контексте построения пирамиды, получая общее представление об инструментах, которые использовались с тех пор. древние времена и используются до сих пор.

    Let's Move It!

    Учащиеся изучают методы с использованием простых машин, которые, вероятно, использовались при строительстве древних пирамид, а также обычную современную транспортировку материалов. Они узнают о колесе и оси как о средстве транспортировки материалов из карьера на строительную площадку.

    Предварительные знания

    Общие сведения о пирамидах. Знакомство с шестью простыми машинами, представленными в Уроке 1 этого раздела.

    Введение / Мотивация

    Мы активно изучаем простые машины и строим древние египетские пирамиды, которые были наняты инженерами для проектирования и строительства.Теперь мы собираемся углубиться в наше понимание шкивов, чтобы увидеть, можем ли мы использовать эти знания, чтобы облегчить нашу работу с .

    Никто точно не знает, были ли шкивы одной из простых машин , которые древние культуры использовали для строительства пирамид. Некоторые люди считают, что красивые и массивные пирамиды не могли быть построены с использованием чего-то столь же простого, как простые машины. У некоторых людей есть дикие теории о том, как возникли пирамиды - возможно, пришельцы с другой планеты пришли на Землю и построили их.Что ж, мы не знаем об этом, но мы знаем, что люди очень творческие и находчивые, когда они этого хотят. Пока мы ограничиваемся материалами и технологиями, которые были доступны древним египтянам, для нас приемлемо использовать наши знания для создания систем шкивов для построения нашей пирамиды.

    Рис. 2. Шкив на рыбацкой лодке. Авторское право

    Copyright © 2004 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены.

    Шкив представляет собой простую машину, состоящую из струны (или веревки), обернутой вокруг колеса (иногда с канавкой), с одним концом веревки, прикрепленным к объекту, а другим концом, прикрепленным к человеку или двигателю. Шкивы могут показаться простыми, но они могут обеспечить мощное механическое преимущество, позволяющее легко выполнять подъемные операции.

    Шкивы используются в повседневной жизни по-разному. Какие шкивы вы можете придумать? Некоторыми распространенными примерами являются большие строительные краны, которые используют шкивы для подъема тяжелых предметов с помощью двигателя, который обычно является очень слабым (см. Рисунок 1), силовые тренажеры в тренажерном зале, некоторые лифты, флагштоки, оконные жалюзи, велосипедные кольца / цепи, бельевые веревки и т. Д. ведро / веревка для водозабора, тросы, моторы, устройства для скалолазания, а также парусные и рыболовные лодки (см. Рисунок 2).

    Лифт - это современная инженерная система, использующая шкив, которая работает так же, как подъем большого камня при строительстве пирамиды. Без использования шкивов лифту потребовался бы большой двигатель, чтобы тянуть кабель прямо вверх. Вместо использования большого двигателя в некоторых лифтах используется большой вес, который использует преимущество силы тяжести , чтобы помочь поднять кабину лифта (см. Рисунок 3). В этой ситуации приводной двигатель может быть намного меньше и использоваться только для определения направления, в котором должен двигаться лифт.

    Рис. 3. Добавление противовеса и двух шкивов с двигателем посередине упрощает перемещение лифта. Авторское право

    Авторские права © Джастин Фриттс, Программа ITL, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере, 2005.

    Но как колесо с веревкой может помочь нам перемещать огромные камни, необходимые для постройки пирамиды? Что ж, шкивы помогают нам, изменяя направление силы , которую мы используем для подъема объекта. Вам легче подтянуться на веревке или потянуть вниз? Используя шкив, нам не нужно тянуть вверх за веревку, чтобы поднять прикрепленный к ней тяжелый предмет, но вместо этого мы можем потянуть за нее.Представьте себе флагшток в качестве примера. Когда вы тянете за веревку флагштока, флаг поднимается вверх по полюсу и развевается в воздухе. Это потому, что на флагштоке есть шкив. Используя шкивы для перенаправления силы , камень можно было поднять с земли, что позволило большему количеству людей ухватиться за веревку и увеличило вес, поэтому рабочим приходилось меньше тянуть. Чтобы еще больше упростить это усилие, рабочие, использующие шкив, могли перемещать большой камень вверх по пандусу, натягивая веревку при спуске по пандусу, используя гравитацию в своих интересах.

    Настоящее механическое преимущество шкива заключается в использовании нескольких шкивов одновременно. Использование нескольких шкивов уменьшает силу, необходимую для перемещения объекта, за счет увеличения длины веревки, используемой для подъема объекта. Механическое преимущество (MA) шкивной системы равно количеству тросов, поддерживающих подвижную нагрузку. (Это означает, что не считайте веревки, которые - только , используемые для перенаправления, см. Рисунки 6 и 7.) Из других уроков по простым машинам мы знаем, что для получения большего механического преимущества существует компромисс.Со шкивом компромисс - расстояние. Таким образом, если два шкива используются вместе, требуемое усилие уменьшается вдвое, но требуется вдвое больше веревки, чтобы поднять объект на ту же желаемую высоту. (Проиллюстрируйте эту концепцию студентам, проведя следующую демонстрацию в классе; см. Рисунок 4.)

    Рис. 4. (слева) Используя один виток веревки, сложно стянуть метлы вместе. (справа) Использование нескольких оберток упрощает сборку веников.авторское право

    Авторское право © Джастин Фриттс, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2005.

    Демонстрация классной метлы и веревки:

    Для этой демонстрации требуются три студента, две метлы и ~ 6 метров веревки. Привяжите веревку к одной из метел (метла 1) и оберните ее вокруг другой метлы (метла 2). Попросите двух учеников встать на расстоянии примерно метра друг от друга, каждый держит по одной метле, и постарайтесь держать метлы разделенными, пока третий ученик тянет за свободный конец веревки; Собрать палки метлы должно быть непросто.Затем снова оберните веревку вокруг каждой метлы. Попробуйте еще раз собрать учеников / метлы вместе; чем чаще вы наматываете веревку на метлы, тем легче третьему ученику стягивать остальных вместе! Это пример, демонстрирующий силу механического преимущества. Обратитесь к соответствующему упражнению «Тяга к собственному весу», чтобы помочь учащимся лучше понять системы шкивов, проиллюстрировав, как шкив можно использовать для легкого изменения направления силы, облегчая перемещение больших объектов.

    Шкивы могут быть намного сложнее. Инженеры объединяют множество шкивов в систему шкивов, которая значительно снижает силу, необходимую для подъема объекта. Они часто используют системы шкивов для перемещения очень тяжелых предметов. Блок и снасть - это пример системы шкивов, которую можно прикрепить к чему угодно. Для этого может потребоваться много троса или веревки, но человек, использующий достаточное количество шкивов, может поднять несколько тонн. Инженеры используют блоки и подъемники вместе с двигателями и электроникой для создания современных устройств, которые работают с очень низким энергопотреблением, таких как краны и лифты.В Диснейленде инженеры даже используют систему шкивов, чтобы перемещать Тинкербелл по небу.

    Мы не уверены, использовали ли египтяне шкивы, и еще не нашли никаких доказательств того, что они использовали, но мы знаем, что если бы они использовали их, жизнь была бы легче, чем если бы они этого не делали. Теперь, когда мы разбираемся в шкивах и располагаем современными материалами, мы можем строить пирамиды намного проще. Сегодня мы рассмотрим разработку системы шкивов и посмотрим, сможем ли мы разработать способ доставить наши самые тяжелые камни на вершину нашей пирамиды с помощью этой простой машины.

    Предпосылки и концепции урока для учителей

    Используйте презентацию PowerPoint «Шкивы и пирамиды» как полезный инструмент в классе. (Покажите презентацию PowerPoint или распечатайте слайды для использования с диапроектором. Презентация анимирована для продвижения стиля, основанного на запросах; каждый щелчок раскрывает новую точку зрения о каждой машине; попросите учащихся предложить характеристики и примеры, прежде чем вы их покажете .)

    Шкив, простой механизм, помогает выполнять работу, изменяя направление сил и облегчая перемещение крупных объектов.Когда мы думаем о шкивах, большинство людей думают о типе шкива, который позволяет человеку перенаправлять направление силы. При использовании этого типа шкива, называемого фиксированным шкивом , при натяжении веревки объект поднимается над землей. Также существуют подвижные шкивы и системы шкивов . Тысячи лет назад первые инженеры использовали шкивы для облегчения строительства и выполнения многих полезных повседневных задач. Многие обелиски были возведены с помощью шкивов, а в колодцах есть шкивы для сбора воды.

    Фиксированные шкивы

    Рис. 5. Фиксированный шкив без механического преимущества. Авторское право

    Copyright © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

    Наиболее распространенная концепция шкива заключается в том, что это простой механизм, перенаправляющий силу. Это означает, что, обматывая веревку вокруг шкива и прикрепляя веревку к объекту, человек тянет веревку вниз, чтобы поднять объект, вместо того, чтобы поднимать объект (см. Рисунок 5; представьте, что поднимаете флаг).Хотя это полезное и удобное использование шкивов, у него есть серьезное ограничение: сила, которую вы должны приложить, чтобы поднять объект, была такой же, как если бы вы просто поднимали объект без шкива (что приемлемо для поднятия флажка, но недостаточно помогает при попытке поднять камень пирамиды). Это означает, что фиксированный шкив не дает никаких механических преимуществ.

    Фиксированная конфигурация шкива полезна для поднятия объекта на уровень над вашей головой. Использование этого типа шкива также позволяет использовать силу тяжести.И, прикрепив веса к концу веревки, которую вы тянете, вы можете уменьшить силу, которую вы должны приложить. Этот тип шкива также можно использовать для балансировки объекта, прикрепляя предметы равного веса к обеим сторонам веревки, при этом ни один объект не перемещается. После приложения силы к любой из сторон система продолжает движение в этом направлении. Такая система шкивов используется в некоторых лифтах. К лифту прикреплен трос, который поднимается вокруг шкива, затем опускается и прикрепляется к противовесу.Двигатель, приводящий в движение кабину лифта, потребляет гораздо меньше энергии, поскольку противовес удерживает лифт в равновесии.

    Подвижные шкивы

    Рис. 6. Подвижный шкив с механическим преимуществом двух. Авторское право

    Авторские права © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

    Другой тип шкива - подвижный шкив. В системе с подвижным шкивом канат прикреплен к фиксированной (неподвижной) точке, шкив прикреплен к объекту, который вы хотите переместить, а другой конец каната остается свободным (см. Рисунок 6).При натяжении веревки шкив перемещается, и объект поднимается. Этот тип системы хорош, если вы пытаетесь поднять объект, расположенный под вами, до вашего уровня. В другом варианте, если обе стороны подвижной системы шкивов зафиксированы и веревка натянута между фиксированными точками, система становится похожей на колесо и ось, потому что объект может двигаться по веревке, если к нему приложена сила (например, , почтовый индекс).

    Шкивные системы

    Рис. 7. Система шкивов с механическим преимуществом двух.авторское право

    Авторское право © Дениз Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

    Рис. 8. Система шкивов с механическим преимуществом в четыре, поскольку она имеет четыре несущих нагрузку сегмента веревки. Авторское право

    Авторские права © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

    Использование системы шкивов может быть гораздо более сложным и дает мощное механическое преимущество - значительно уменьшая силу, необходимую для перемещения объекта.Если используется один подвижный шкив (Рисунок 6), сила, необходимая для подъема объекта, прикрепленного к подвижному шкиву, уменьшается вдвое. Система шкивов, показанная на рисунке 7, не меняет механического преимущества, показанного на рисунке 6, однако она меняет направление необходимой силы. Компромисс заключается в том, что количество требуемой веревки увеличивается, а также увеличивается количество веревки, которую вы должны тянуть, чтобы поднять объект. Если к системе добавлены два фиксированных шкива и к объекту прикреплен второй подвижный шкив, сила, необходимая для подъема объекта, станет четвертью веса объекта, и потребуется в четыре раза больше веревки (см. Рис. 8). презентация PowerPoint «Шкивы и пирамиды»).

    Механическое преимущество

    Сильное механическое преимущество шкива заключается в использовании нескольких шкивов одновременно. Комбинирование нескольких шкивов уменьшает силу, необходимую для перемещения объекта, за счет увеличения длины веревки, используемой для подъема объекта. Количество веревки можно найти по формуле веревка = исходное количество веревки x количество шкивов. Механическое преимущество (MA) шкивной системы равно количеству тросов, поддерживающих подвижную нагрузку. (Это означает, что не учитывайте веревки, которые используются только для перенаправления, см. Рисунки 6, 7 и 8.)

    Сопутствующие мероприятия

    Закрытие урока

    Как шкивы могут облегчить нам жизнь? Шкивы - мощные простые машины. Они могут изменить направление силы, что может значительно облегчить нам перемещение чего-либо. Если мы хотим поднять объект весом 10 килограммов на высоту одного метра, мы можем поднять его прямо вверх или использовать шкив, чтобы мы могли потянуть за один конец, чтобы поднять объект вверх.Использовать шкив намного проще, потому что, пока мы весим более 10 килограммов, мы можем просто повиснуть за конец веревки и воспользоваться силой тяжести, так что наш вес обеспечивает всю необходимую силу для подъема объекта.

    Шкивы

    также могут дать нам механическое преимущество, если мы используем несколько веревок вместе и больше. Этот процесс уменьшает количество силы, необходимой для поднятия чего-либо.

    Хотя мы не знаем, использовались ли шкивы древними строителями пирамид, мы знаем, что шкивы - идеальная простая машина для многих задач, необходимых для строительства пирамиды.В сегодняшнем высокотехнологичном мире инженеры по-прежнему используют шкивы для облегчения сложных задач. Без них наша жизнь была бы намного труднее.

    Проведите итоговую оценку, как описано в разделе «Оценка». В заключение завершите таблицу KWL и задайте задачи со словами, в которых учащиеся вычисляют механическое преимущество наклонной плоскости (см. Раздел «Оценка»).

    На других уроках этого раздела студенты изучают каждую простую машину более подробно и видят, как каждую из них можно использовать в качестве инструмента для построения пирамиды или современного здания.

    Словарь / Определения

    Фиксированный шкив: система шкивов, в которой шкив прикреплен к фиксированной точке, а веревка прикреплена к объекту.

    сила: толкать или тянуть объект; способность выполнять работу.

    гравитация: естественная сила притяжения, оказываемая Землей на объекты на ее поверхности или вблизи нее, стремящаяся притягивать их к центру тела.

    механическое преимущество: преимущество, полученное за счет использования простых машин, позволяющих выполнять работу с меньшими усилиями. Облегчение задачи (что означает меньшее усилие), но может потребоваться больше времени или места для работы (большее расстояние, веревка и т. Д.). Например, приложение меньшей силы на большем расстоянии для достижения того же эффекта, что и приложение большой силы на небольшом расстоянии. Отношение выходной силы, оказываемой машиной, к приложенной к ней входной силе.

    подвижный шкив: система шкивов, в которой шкив прикреплен к объекту; один конец веревки прикреплен к фиксированной точке, а другой конец веревки свободен.

    шкив: простой механизм, который изменяет направление силы, часто для подъема груза. Обычно состоит из рифленого колеса, в котором движется натянутый трос или цепь.

    перенаправить силу: чтобы изменить направление вашего толчка или тяги, чтобы получить преимущество над задачей.

    простая машина: машина с небольшим количеством движущихся частей или без них, которая используется для облегчения работы (дает механическое преимущество). Например, клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт или шкив.

    работа: сила, действующая на объект, умноженная на расстояние, на которое он перемещается. W = F x d (сила, умноженная на расстояние).

    Оценка

    Оценка перед уроком

    Мозговой штурм: Предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении в классе. Напомните студентам, что в ходе мозгового штурма ни одна идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует уважительно выслушивать. Занять некритическую позицию, поощрять дикие идеи и препятствовать критике идей.Попросите их поднять руки, чтобы ответить. Напишите их идеи на доске. Спросите у студентов:

    • Что такое простые машины? В чем преимущество простых машин? (Возможные ответы: машина с небольшим количеством движущихся частей или без них, которая используется для облегчения работы. Простые машины облегчают работу, создавая механическое преимущество, например, заменяя большее расстояние за меньшее усилие.)
    • Почему инженеры заботятся о простых машинах? (Ответ: Современное оборудование, конструкции и инструменты используют простые машинные принципы для выполнения простых и сложных задач.Хотя вы, возможно, никогда не увидите шкив в действии на стройплощадке, шкивы спрятаны внутри двигателей, внутри кранов и постоянно работают за кулисами.)

    Таблица «Знай / Хочу знать / Учиться» (KWL): Создайте классную диаграмму KWL, чтобы помочь организовать изучение новой темы. На большом листе бумаги или классной доске нарисуйте таблицу с заголовком «Простые машины: шкивы». Нарисуйте три столбца с названиями K, W и L, представляющие, что студенты знают о шкивах, что они хотят, чтобы знал о шкивах и что они узнали о шкивах и их механических преимуществах.Заполняйте разделы K и W во время введения к уроку по мере появления фактов и вопросов. Заполните L-часть в конце урока.

    Оценка после введения

    Вопросы для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов.

    • Что мы наблюдали во время демонстрации метлы и веревки? Каков был эффект от добавления шкивов? (Возможные ответы: шкивы в действии, использование механических преимуществ для облегчения работы, добавление большего количества шкивов (обмоток веревки), которые упростили стягивание двух щеток вместе.)
    • Объясните, как найти механическое преимущество системы шкивов. (Ответ: механическое преимущество шкива в том, что система равна количеству веревок, поддерживающих подвижный шкив.)
    • В чем заключается преимущество механического преимущества в системе шкивов? (Ответ: расстояние или длина веревки.)
    • Какие примеры современных изделий разработали инженеры со шкивами? (Возможные ответы: краны, лифты, блоки и снасти на лодках, флагштоки, тросы, моторы, велосипедные кольца / цепи, устройства для скалолазания, оконные жалюзи и парусные лодки.)

    Итоги урока Оценка

    Таблица KWL (Заключение): Как класс, завершите столбец L таблицы KWL, как описано в разделе «Оценка перед уроком». Составьте список всего, что студенты узнали о шкивах и их механических преимуществах. Были ли даны ответы на все вопросы W? Что нового они узнали? Можно ли использовать шаблон, основанный на их наблюдениях за движением объекта, для предсказания будущего движения?

    Задачи со словами: Оцените понимание учащимися концепций урока, задав следующие задачи со словами.Напишите на доске: Механическое преимущество системы шкивов = количество отрезков каната, поддерживающих нагрузку.

    • Если бы мы использовали один фиксированный шкив и хотели поднять камень на 100 метров, сколько силы и веревки потребовалось бы, чтобы поднять 500-килограммовый камень? (Ответ: сила равна весу камня, поэтому 500 килограммов. Поскольку мы используем только один шкив, веревка должна быть не менее 100 метров [расстояние от шкива до камня], но больше вероятно, будет около 200 метров [одна длина до шкива от камня и одна длина от шкива до вас].)
    • Если бы мы использовали 10 шкивов в системе и хотели бы поднять камень на 100 метров, сколько силы и веревки нам понадобилось бы, чтобы поднять тот же самый 500-килограммовый камень? (Ответ: Сила может быть уменьшена до 1/10 веса камня [50 килограммов], поскольку у нас будет 10 веревок со шкивами. Однако нам легко понадобится 1000 метров веревки [в 10 раз больше длины одной веревки] или 2000 метров, если бы мы были на одном уровне со скалой.)

    Мероприятия по продлению урока

    Попробуйте сделать человеческий шкив.Вам понадобится доска, прочная веревка и место с верхней опорой, например, футбольные ворота или игровая площадка. Оберните один конец веревки вокруг веревки 2 x 4 (или чего-нибудь прочного, например, сиденья от качелей), а другой конец веревки оберните вокруг ворот так, чтобы задний конец висел на земле. Позвольте одному ребенку сесть на 2 x 4, в то время как двое других детей пытаются поднять их, потянув за свободный конец веревки. Оборачивайте веревку вокруг ворот или опоры, пока двое детей не смогут легко поднять и опустить сидящего ребенка.Может быть полезно начать сидящего ребенка из положения стоя (обе ноги на земле).

    Если учащиеся не знакомы с зиплайном, предложите им изучить это в Интернете. Застежка-молния - забавный пример подвижного шкива.

    Предложите более продвинутым ученикам вычислить механическое преимущество использования нескольких шкивов, требующих деления с остатками или дробями.

    использованная литература

    Словарь.com. ООО «Издательская группа« Лексико ». По состоянию на 25 января 2006 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

    авторское право

    © 2005 Регенты Университета Колорадо.

    Авторы

    Джастин Фриттс; Лоуренс Э. Карлсон; Жаклин Салливан; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон, при участии студентов, участвовавших в курсе подготовки инженерного корпуса К-12 весной 2005 года.

    Программа поддержки

    Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    Благодарности

    Содержание этих программ электронных библиотек было разработано в рамках Комплексной программы преподавания и обучения в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

    Последнее изменение: 5 августа 2021 г.

    что такое шкивная система | простая машина

    Система шкивов - очень популярная и простая машина. Он используется для изменения направления движения кабеля и может уменьшить тяжелый предмет. Система шкивов имеет колесо с канавкой на оси или валу, которое предназначено для поддержки движения, и веревку в канавке.

    I. Какие бывают 3 типа шкивов?

    Существует три типа шкивов.Каждая система шкивов зависит от того, как колесо и трос соединены вместе: фиксированные, подвижные и составные.

    1. Фиксированный шкив.

    Это самая простая система. Место шкива фиксировано, колесо может вращаться только по оси, трос перемещается в канавке шкива.

    2. Подвижный шкив.

    В этом случае объект и шкивы могут перемещаться с места на пластину. Один конец веревки прикреплен к неподвижной точке.

    3. Составной шкив.

    Шкивы комбинированные. В составном шкиве есть фиксированный и подвижный шкив. Это комбинация шкивов, на которые прикладывается усилие меньше половины веса груза.

    II. Как работает система шкивов?

    * Фиксированный шкив.

    + С помощью шурупов и отвертки или дрели прикрепить шкив на месте.

    + Сквозь трос в паз шкива.

    + Один конец веревки прикрепляем к объекту.Вы можете использовать руку или машину, чтобы потянуть свободный конец веревки. Когда вы опускаете веревку, колесо будет вращаться на оси, и объект будет двигаться вверх.

    * Подвижный шкив.

    + Используя винты и отвертку или дрель, прикрепите один фиксированный шкив на месте.

    + Протяните трос через шкив, протяните трос через подвижный шкив и зафиксируйте один конец троса на фиксированном месте.

    + Прикрепил предмет на подвижном шкиве.

    + Свободный конец веревки можно потянуть рукой или машиной. Когда вы опускаете веревку, колесо будет вращаться на оси, а объект и подвижный шкив будут двигаться вверх.

    Вы можете посмотреть это видео ниже, чтобы понять: Как работает система шкивов?

    III. Какова формула шкивной системы?

    Для фиксированного шкива.

    Как показано на рисунке ниже, мы должны перемещать объект с помощью одного шкива, и мы рассчитаем силу без трения между колесом и веревкой.

    M: Масса (кг)

    g: ускорение свободного падения (м / с²), g = 9,81 м / с²

    F: Сила, чтобы тянуть объект. (N)

    α: угол троса.

    Силу можно рассчитать по формуле: F = Mg / cos (α) = 9,81 M / cos (α)

    Например, M = 1o кг, α = 60 градусов -> F = 10 * 9,81 / cos (60) = 98,1 * 2 = 196,2 Н

    Для подвижного шкива и составного шкива.

    M: Масса (кг)

    g: ускорение свободного падения (м / с²), g = 9.81 м / с²

    F: Сила, чтобы тянуть объект. (N)

    n: номер колеса

    Силу можно рассчитать по формуле: F = Mg / n = 9,81M / n

    Например, M = 1 кг, n = 2 -> F = 10 * 9,81 / 2 = 98,1 / 2 = 49,05 N

    Как работает система шкивов?

    Система шкивов облегчает подъем объекта, чем подъем собственного веса вручную. Один шкив существенно меняет направление тяги или прилагаемой силы. Когда человек использует два или более шкива в системе, система также умножает прилагаемую силу, помимо изменения ее направления.С одним фиксированным и одним подвижным шкивом в системе он по существу удваивает вес груза, который вы могли бы поднять без помощи другого человека, в зависимости от веса, который вы можете поднять.

    Шкив: простая машина

    Как одна из шести простых машин, шкив имеет два равных плеча и работает на точке опоры, как и рычаг, хотя это колесо с закругленными краями на оси с тросом. Одиночный шкив, свисающий с потолка с веревкой, обернутой вокруг колеса, позволяет поднять ящик на полу до стола или выше, используя только половину силы, необходимой для подъема его руками.

    Механическое преимущество

    Простые механизмы, такие как шкив, дают вам механическое преимущество, существенно делая вас сильнее, чем вы есть в реальной жизни. Физики количественно оценивают работу, которую выполняет система, вычисляя механическое преимущество в Ньютонах, названных в честь сэра Иссака Ньютона, создателя законов движения. Требуется 1 ньютон, чтобы переместить 1 килограмм массы со скоростью 1 метр в секунду в квадрате в направлении приложенной силы. Чтобы рассчитать механическое преимущество шкива, разделите выходную силу, вес груза на входящую силу, силу, необходимую для подъема груза.

    Один фиксированный, один подвижный шкив

    Хотя использование только одного шкива требует использования только половины силы, необходимой для подъема груза вручную, фиксированный шкив, объединенный в систему с подвижным шкивом, по существу удваивает прилагаемое усилие чтобы поднять или переместить объект. Например, если у вас есть объект весом 100 Н, все, что потребуется, чтобы поднять объект в этой системе шкивов, - это приложенная сила в 50 ньютонов. MA системы этого типа равняется двум.

    Система шкивов

    В то время как один шкив позволяет перемещать груз с половиной требуемой силы, система шкивов увеличивает механическое преимущество за счет количества шкивов и длины каната, поддерживающего нагрузку.Количество прядей каната, которые выдерживают нагрузку в системе с несколькими шкивами, в основном соответствует механическому преимуществу системы. Например, если у вас есть два фиксированных и два подвижных шкива, четыре отрезка каната выдерживают нагрузку с механическим преимуществом в четыре. Нагрузка 100 Н потребовала бы 25 ньютонов силы, чтобы поднять ее.

    Единый подвижный шкив и механическое преимущество | Научный проект

    Подвижный шкив - это шкив, который может свободно перемещаться вверх и вниз и прикреплен к потолку или другому объекту двумя отрезками одной и той же веревки.Примеры подвижных шкивов включают строительные краны, современные лифты и некоторые типы подъемных машин в спортзале.

    Третий тип шкива - составной шкив , , который состоит из комбинации неподвижных и подвижных шкивов.

    Какая установка шкива упрощает подъем тяжелого груза?

    • 2 высокие поверхности одинаковой высоты (столы, столешницы или столешница и стол)
    • 3 Деревянные доски размером 2 x 4 дюйма, достаточной длины, чтобы покрыть расстояние между высокими поверхностями
    • 4 фиксированных шкива
    • 2 подвижных шкива
    • Трос для шкивов
    • Винты
    • Отвертка или дрель
    • Ящик для инструментов с ручкой
    • Инструменты, книги и другие предметы для увеличения веса набора инструментов
    • Масштаб
    Фиксированный шкив
    1. С помощью шурупов и отвертки или дрели прикрепите один неподвижный шкив к центру доски 2x4.
    2. Пропустите трос через шкив.
    3. Присоедините один конец троса к ручке ящика для инструментов.
    4. Поместите несколько предметов в ящик для инструментов, пока он не станет тяжелым. Взвесьте ящик с инструментами на весах. Запишите его вес.
    5. Установите деревянную доску между двумя высокими поверхностями так, чтобы шкив смотрел вниз.
    1. Потяните за свободный конец троса и поднимите ящик для инструментов. Запишите свои наблюдения. Сколько вы можете поднять с помощью фиксированного шкива?
    Подвижный шкив
    1. Используя винты, отвертку или дрель, прикрепите один фиксированный шкив к точке, слегка смещенной от центра на одной из планок размером 2 x 4 дюйма.
    2. Пропустите трос через шкив.
    3. Пропустите один конец троса через подвижный шкив.
    4. Присоедините конец троса, протянутого через подвижный элемент, к планке 2x4, примерно в 1 футе от неподвижного шкива.
    5. Установите деревянную доску между двумя высокими поверхностями так, чтобы шкивы смотрели вниз. Подвижный шкив будет свисать вот так.
    1. Присоедините ручку ящика для инструментов к подвижному шкиву.
    2. Поместите различные предметы в ящик для инструментов, пока он не станет тяжелым.Взвесьте ящик с инструментами на весах.
    3. Потяните вниз за свободный конец троса и поднимите ящик для инструментов. Запишите свои наблюдения. Сколько вы можете поднять с помощью подвижного шкива?
    Составной шкив
    1. Используя винты, отвертку или дрель, прикрепите два неподвижных шкива на расстоянии примерно 30 см друг от друга на доске размером 2 x 4 дюйма.
    2. Пропустите трос через подвижный шкив.
    3. Пропустите трос с каждой стороны через неподвижные шкивы так, чтобы подвижный шкив висел между неподвижными шкивами.
    4. Установите деревянную доску между двумя высокими поверхностями так, чтобы шкивы смотрели вниз.
    1. Присоедините ручку ящика для инструментов к подвижному шкиву.
    2. Поместите различные предметы в ящик для инструментов, пока он не станет тяжелым. Взвесьте ящик с инструментами на весах.
    3. Потяните вниз за свободные концы троса и поднимите ящик для инструментов. Запишите свои наблюдения. Сколько вы можете поднять с помощью подвижного шкива?

    Фиксированный шкив затрудняет подъем ящика для инструментов.Подвижный шкив облегчит подъем ящика для инструментов. Система составных шкивов облегчит подъем ящика для инструментов.

    Подвижные шкивы дают механическое преимущество , , которое является мерой производительности машин. Наличие механического преимущества означает, что сила, прикладываемая системой, больше, чем сила, которую вы прикладываете. В системе шкивов это означает, что шкив может поднимать объект с большей силой, чем вы прикладываете к веревке. Это позволяет легче поднимать тяжелые предметы.

    Вот загвоздка - даже несмотря на то, что система подвижных шкивов и составная система шкивов позволяют поднимать тяжелые предметы с меньшей силой, чем вам приходилось бы использовать с фиксированным шкивом, вам все равно приходилось перемещать веревку дальше. Сила, действующая на ящик с инструментами, могла быть увеличена, но вам все равно пришлось выполнить то же самое количество работы , на веревке. Это означает, что даже если бы ящик для инструментов казался вдвое легче с подвижным шкивом, вам нужно было бы потянуть трос вдвое дальше , чтобы поднять его на такое же расстояние, как и фиксированный шкив!

    Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

    Education.com предоставляет идеи проекта Science Fair для информационных только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Образование.com Политика конфиденциальности и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

    Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор. Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека.Для Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

    Как работает блок и снасти

    Если вы когда-нибудь смотрели на конец крана, или если вы когда-либо использовали подъемник с двигателем или подъемник, или если вы когда-либо смотрели на такелаж на парусной лодке, тогда вы увидели, как работает блокировка и подкат. Блок и снасть - это набор канатов и шкивов, позволяющий менять силу на расстояние. В этом выпуске How Stuff Works мы рассмотрим, как работают блок и захват, а также рассмотрим несколько других устройств, увеличивающих силу!

    Понимание блока и захвата

    Представьте, что у вас есть 100-фунтовая (45.4 килограмма) груз, подвешенный на веревке, как показано здесь.

    На этом рисунке, если вы собираетесь подвесить груз в воздухе, вам нужно приложить к веревке силу в 100 фунтов, направленную вверх. Если длина веревки составляет 100 футов (30,5 метра), и вы хотите поднять вес на 100 футов, вам нужно натянуть веревку длиной 100 футов, чтобы сделать это. Это просто и очевидно.

    А теперь представьте, что вы добавляете в смесь шкив.

    Это что-нибудь меняет? Не совсем. Единственное, что меняется, - это направление силы, которую вы должны приложить, чтобы поднять вес.Вам все равно придется приложить 100 фунтов силы, чтобы удержать вес в подвешенном состоянии, и вам все равно придется наматывать 100 футов веревки, чтобы поднять вес на 100 футов.

    На следующем рисунке показано расположение после добавления второго шкива:

    Это расположение действительно меняет важные вещи. Вы можете видеть, что теперь вес подвешен на двух шкивах, а не на одном. Это означает, что вес распределяется поровну между двумя шкивами, поэтому каждый из них выдерживает только половину веса, или 50 фунтов (22.7 килограмм). Это означает, что если вы хотите удерживать вес в подвешенном состоянии, вам нужно приложить только 50 фунтов силы (потолок прилагает другие 50 фунтов силы к другому концу веревки). Если вы хотите поднять груз на 100 футов выше, вам нужно наматывать вдвое больше веревки. Необходимо натянуть веревку от 0 до 200 футов. Это демонстрирует компромисс между силой и расстоянием. Усилие уменьшилось вдвое, но расстояние, на которое нужно тянуть веревку, увеличилось вдвое.

    На следующей схеме к устройству добавляются третий и четвертый шкивы:

    На этой схеме шкив, прикрепленный к грузу, фактически состоит из двух отдельных шкивов на одном валу, как показано справа.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *