Блок (механика)

Блок — простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу. Представляет собой колесо с жёлобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси: жёлоб предназначен для каната, цепи, ремня и т. п.

Виды блоков

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 может двигаться: меняет величину силы. Если концы верёвки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то действующая на груз сила относится к его весу, как радиус блока к хорде дуги, обхваченной канатом; отсюда, если верёвки параллельны (то есть когда дуга, обхватываемая верёвкой, равна полуокружности), то для подъёма груза потребуется сила вдвое меньше, чем вес груза, то есть:

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

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

Фактически, любой блок представляет собой рычаг: в случае неподвижного блока — равноплечий, в случае подвижного — с соотношением плеч 1 к 2. Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило:

во сколько раз выигрываем в усилии, во столько же раз проигрываем в расстоянии.

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 и даёт выигрыш силы в ~2 раза при любом направлении приложения усилия.

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