Схемы навески и описание экспериментов

Схемы экспериментов (навесок) были следующими:

Навеска 1. «Через блок» («Схема 1:1»). Веревка, идущая от груза М пере-

Брасывается вверху через блок (карабин) и затем идет вниз, к месту крепления контрольного груза F. Общая длина веревки от точки крепления груза М до точки крепления F составляет 7 метров (укажем это значение, не углубляясь (пока!) в учет влияния растяжения веревки на величину F; но сразу отметим, что влияние это существует, и при больших длинах веревок может в значительной мере увеличить значение подъемного веса, отбирая усилие на растяжение веревки).

Важно: в прошлом году (и в этом – повторно) был оценен вариант навески, где в месте огибания веревкой использовался не один, но одновременно два карабина.Отправка: расхожее, но

НЕДОСТАТОЧНО ОБОСНОВАННОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИ мнение, что «Если в наличии только

карабины – то их можно встегивать в каждую точку парами. Пара должна состоять из

одинаковых карабинов. За счет большего радиуса огибания веревки трение вокруг пары

карабинов меньше чем вокруг одного». В «ВЫВОДАХ...» мы еще повторим, что на

самом деле при использовании двух карабинов радиус огибания не увеличивается

(см. рисунок), зато площадь трения вырастет значительно. Следовательно, включение

в схему второго карабина не уменьшит, но наоборот, увеличит значение F –

приблизительно в 1.3 раза. И вы сами можете проверить это практически (как сделали мы).

Навеска 2. «Классическая» («Схема 2:1»). Полиспаст,

включающий в себя два блока (карабина) – подвижный и

неподвижный («классический» рисунок из школьного учеб-

ника физики). Является одной из наиболее часто применяе-

мых (в силу простоты и легкости перестроения в сложный

полиспаст 2х2 (см. ниже)) схем подъема груза. Может быть

выполнен как грузовой веревкой, так и отдельной (см. на ри-

сунках); в наших опытах использовался первый вариант (бо-

лее крупный рисунок)). Совокупная длина задействованной

веревки – 10 м.

Эксперимент выполнялся в следующих вариантах: два карабина (2-к), два блока (2-б), карабин и блок, при этом блок расположен ближе к противовесу F (2-бк), карабин и блок, при этом блок расположен ближе к грузу M (2-кб).

Навеска 3. Трехблочковый полиспаст («Схема 3:1»). Отдельные узлы навески (блоки, либо карабины) крепились к грузу М с разносом в 15 см, чтобы избежать

Дополнительного трения веревок друг о друга; крепление узлов

навески к потолку производилось аналогично. Совокупная длина

задействованной веревки 14 м.

Эксперимент выполнялся в следующих вариантах: три карабина

(3-к), три блока (3-б), карабин и два блока, при этом карабин расположен

ближе к грузу M (3-ббк), карабин и два блока, при этом карабин располо-

жен ближе к противовесу F (3-кбб).

Навеска 4. Четырехблочковый полиспаст («Схема 4:1»).

Как и в предыдущем эксперименте, узлы навески закреплялись на грузе и потолке с разносом, направленным на предупреждение излишнего трения. В прошлом

году четырехблочковый полиспаст не анализировался как не имеющий

практического значения – использование простого четырехблочкового

полиспаста связано со сложностями навески, большой длиной задейство-

ванной веревки и практически неустранимым дополнительным трением,

возникающим между его отдельными ветвями. В это году опыт прово-

дился для получения большего количества данных к анализу, а также для

сравнения эффективности применения двух полиспастов с теоретическим

выигрышем в четыре раза – простым и сложным. Совокупная длина

задействованной веревки 17 м.

Навеска 5. Сложный полиспаст «2х2».

«Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст тянет за другой простой полиспаст». В данном случае один двойной тянет второй двойной. Как упоминалось выше, при этом «...для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит....Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов...».

...Плюсы сложных полиспастов:

* При равном количестве роликов и схватывающих узлов (зажимов) позволяют создать полиспасты больших усилий. Например: 3 ролика требуется для сложного полиспаста 6:1 и простого 4:1. 4 ролика для сложного полиспаста 9:1 и простого 5:1.

* Требуют меньше веревки по сравнению с аналогичными простыми полиспастами.

* По сравнению с близкими по значению простыми сложные полиспасты дают больший фактический выигрыш в усилии, так как задействовано меньше роликов.

Например: в сложном полиспасте 4:1 работает 2 ролика, а в

простом 4:1 – 3 ролика.

Соответственно в сложном полиспасте потери на трение будут

меньше, а фактический выигрыш будет больше.

Минусы сложных полиспастов:

* Сложнее в организации.

* Некоторые конструкции сложных полиспастов требуют больше

перестановок, так как для того чтобы снова растянуть полиспаст

на всю рабочую длину, надо передвигать 2 схватывающих узла (зажима).

* При одинаковой рабочей длине, рабочий ход у сложных полиспастов

меньше чем у простых, так как они не складываются полностью при

каждом рабочем ходе (к станции подтягивается ролик, ближайший

к тянущим, а 1й грузовой ролик останавливается, не доходя до

станции). Это существенно снижает эффективность работы, особенно в тех случаях, когда общая рабочая длина полиспаста ограничена (например, короткая рабочая полка на скале и т.п.) Это также может осложнить работу на последних этапах подъема, когда надо поднимать груз на рабочую площадку.

* В целом существенно проигрывают простым полиспастам в скорости подъема...».

Навеска 6. «Пецелевская» схема

(Схема «встроенной двойки», «Составной» полиспаст 5:1).

Взята из соответствующего каталога, отсюда и наше

рабочее название. Два других названия - из Ф. Фарберова

(«Мне не удалось найти его точного названия. Название

«составной» придумано мной»).

Представляет собой простой полиспаст 2:1, «встроеный»

в систему простого полиспаста 3:1. Достаточно прост в навеске

(хотя и необходим навык и наработка в организации), не смотря

на использование дополнительного уса (в нашем случае

его длина составила 4 м; длина основной веревки – 13 м).

Согласно теоретическому кинематическому расчету система может дать теоретический «идеальный» выигрыш до пяти раз.

Использованная нами схема несколько отличалась от приведенной в каталоге (см. дополнительный рисунок), что связано с адаптацией навески под условия зала.

В сравнении со сложным полиспастом 6:1 (3:1х2:1) «не смотря на небольшой проигрыш в теоретическом выигрыше» данная навеска имеет ряд преимуществ:

«* Это еще более экономичный способ, так как кроме веревки дополнительно требуется только один ролик (карабин).

* В работе этот способ требует перестановки только одного схватывающего (зажима) и потому более эффективен в работе».

Сводная таблица экспериментов