Блок (механика)

Блок в механике представляет собой колесо с жёлобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси: жёлоб предназначен для гибкой тяги (каната, цепи, ремня и тому подобное). Блоки бывают одношки́вные, двушки́вные и прочие^[2].

Блоки делятся на:

• неподвижные;
• подвижные;
• комбинированные (полиспаст).

Неподвижный блок — ось блока в обоймах, закреплённых на балке или стене: меняет направление

Условие равновесия блока:

${\displaystyle F=fmg}$,

где

${\displaystyle F}$ — прилагаемое внешнее усилие,

${\displaystyle m}$ — масса груза,

${\displaystyle g}$ — ускорение свободного падения,

${\displaystyle f}$ — коэффициент сопротивления в блоке: для цепей ~1.05, для верёвок ~1.1.

При отсутствии трения для подъёма нужна сила, равная весу груза.

Подвижный блок — ось блока в обоймах, к которым прикрепляется груз, и блок вместе с ними, который не закреплён неподвижно. Такой блок позволяет прилагать меньшую силу для подъёма, чем вес груза.

В случае, когда концы верёвки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то прилагаемая для подъёма сила F будет вдвое меньше его веса, то есть вес груза распределяется по двум частям охватывающей блок верёвки:

${\displaystyle F={1 \over {2}}mg}$

При этом груз пройдёт расстояние, вдвое меньшее пройденного точкой приложения силы F, и, соответственно, выигрыш в силе подвижного блока равен 2.

Например, с двумя двухканавочными блоками, можно получить почти четырёхкратное преимущество в подъёмной силе (см. рисунок ниже).

Фактически, любой блок представляет собой рычаг: в случае неподвижного блока — равноплечий, в случае одного подвижного — с соотношением плеч 1 к 2.

Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило:

Иными словами, работа, совершаемая при перемещении груза на какое-либо расстояние без использования блока, равна работе, затрачиваемой при таком же перемещении груза с применением блока при условии отсутствия трения (в реальном блоке всегда присутствуют некоторые потери).

Полиспаст — система из нескольких подвижных и неподвижных блоков (обычно попарно). Простейшая такая система изображена на рисунке 2а и даёт выигрыш силы в ~2 раза при любом направлении приложения усилия. На рисунке 2б выигрыш в силе составляет 4 раза.

В отличие от шкива, блок вращается на оси свободно и не передаёт усилия с оси на ремень или с ремня на ось.