Схемы навески и описание экспериментов. Ниже приведены схемы организации полиспастов, проверенные нами в ходе работ

Ниже приведены схемы организации полиспастов, проверенные нами в ходе работ. Результаты всех экспериментов приведены в сводной таблице, куда занесены средние значения данных подъемных весов F для каждого опыта (схемы). Всего сравнивалось четыре схемы навески. Каждой схеме присвоен номер (в том порядке, в котором они описаны ниже). Индекс «к» или «б» в сводной таблице, идущий через дефис после номера опыта зависит от того, простегивалась веревка полиспаста прямо через карабин («к»), или же в схеме навески использовался блочок («б»).

Общие схемы навесок схематически изображены в пояснениях к каждому опыту. Некоторые эксперименты проводились в вариантах с простраховкой веревки жумаром (изображен на схемах навески) и без таковой (знак «+» или «-» во столбце 2 сводной таблицы). Полученные средние для ряда повторов значения подъемных весов F внесены в столбец 3. В столбце 4 отношение Fк / Fб показывает отношение усилий, потребовавшихся в эксперименте с использованием в схеме навески карабинов к аналогичному с использованием блочков (без использования жумаров на простраховке) и показывает, насколько изменяется (уменьшается) значение подъемного веса во втором случае. В столбце 5 сравниваются полученные практические показатели подъемных весов (Столбец 3) с весом контрольного груза – с целью определения наличия и величины фактического выигрыша-проигрыша в силе в каждом эксперименте. В столбце 6 указан теоретически рассчитываемый выигрыш в силе, который могла бы давать каждая из воспроизводимых схем в идеальных условиях при полном отсутствии трения (кинематика, школьный курс физики).

В столбце 7 этот теоретический выигрыш отнесен к реальному, чтобы установить, насколько они соответствуют друг другу.

Схемы экспериментов (навесок) были следующими:

Навеска 1. «Через блок». Веревка, идущая от груза М перебрасывается

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

веса F составляет 9 метров (укажем это значение, не углубляясь в учет и расчеты

влияния растяжения веревки на величину F; но отметим, что влияние это суще-

ствует, и при больших длинах веревок может в значительной мере увеличить

значение подъемного веса, отбирая усилие на растяжение веревки).

Аналогичный эксперимент (1-к(2к)) был проведен также с использованием

в точке навески одновременно двух карабинов (для сравнения с навеской через один карабин).

Навеска 2. «Классическая». Полиспаст, включающий

в себя два блока (карабина) – подвижный и неподвижный

(«классический» рисунок из школьного учебника физики).

Является одной из наиболее часто применяемых схем подъ-

Ема груза, имеющей ряд вариантов выполнения (приведены

на рисунках; в опытах использовался первый вариант (более

крупный рисунок)). Совокупная длина задействованной

веревки – 13 м.

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

трения веревок друг о друга; аналогично узлы навески крепились к потолку.

Совокупная длина задействованной веревки 17 м.

Дальнейшее увеличение числа блоков, задействованных в навеске

такого типа нецелесообразно, т.к. в реальных, не экспериментальных

условиях не только практическиневозможно избежать трения веревок

между собой (что ведет к отсутствию реального выигрыша в силе), но и

велик риск запутывания всей системы веревок; не говоря о сложности

навески.

Навеска 4. «Пецелевская» схема (взята из соответствующего каталога). Достаточно проста в навеске, не смотря на использование дополнительного уса

(в нашем случае его длина составила 4 м; длина основной

веревки – 17 м). Согласно теоретическому кинематическому

расчету – наиболее выгодная система, теоретический «идеаль-

ный» выигрыш которой может достигать пяти раз. Исполь-

зованная нами схема несколько отличалась от приведенной

в каталоге (см. дополнительный рисунок), что связано с

адаптацией навески под условия зала.

Сводная таблица экспериментов

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТОВ:

- Значение силы трения веревки через карабин при использовании карабинов различных типов и из различных материалов имеет практическое значение лишь при значительном весе поднимаемого груза; с позиции снижения трения алюминиевые и дюралевые карабины предпочтительнее стальных, круглого сечения – карабинов иного сечения;

- Блочок типа «Ультралеггер» при использовании вместе с подобранным карабином (овальной формы, круглый в сечении) обладает практически такими же показателями по трению, что и блочок «Альтурс»; выгоден тем, что, одетый на карабин, не нуждается в дополнительной простраховке от разрушения; недостаток – разгруженная на какое то веревка часто слетает с блочка и начинает тереться о карабин;

- Использование при подъеме груза блочков в полтора и более раза снижает нагрузку, необходимую для поднятия веса, в сравнении со случаями, когда веревка трется через карабины;

- Использование жумара для простраховки навески повышает затраты сил на подъем груза. В среднем внесение жумара повышает значение F в 1.05 - 1.1 раза. В работе по Навеске 2 для простраховки использовалось сразу два жумара, и нагрузка выросла в среднем в 1.2 раза.

- При увеличении количества задействованных в навеске карабинов (блочков), в отличии от теоретического, значение F уменьшается не в разы, но скорее линейно (!), и даже, точнее, по несколько выполаживающейся (!!!), что видно из результатов опытов. Т.е. с постепенным добавлением блоков в схему полиспаста эффект выигрыша теряется; ввиду этого с увеличением количества блоков в схеме стремительно нарастает разница между теоретическим выигрышем в силе и фактически затрачиваемыми усилиями (столбец 7 таблицы);

- Наиболее удобным и выгодным в работе вариантом полиспаста, на наш взгляд является «Пецелевский» вариант (Навеска 4), который не смотря на наличие необходимости использовать дополнительный кусок веревки навешивается достаточно просто и единственный в серии наших опытов позволивший достичь значения фактического выигрыша в силе, близкого к двухкратному (!).

Возможно, в наших экспериментах мы допустили какие-либо ошибки и неточности. Внимательно воспримем критику и замечания.

Горохов К.Г., СТК «Тигрис»