Dacă te-ai uitat vreodată la capătul unei macarale sau dacă ai folosit vreodată un motor de ridicare sau un dispozitiv de rulare, sau dacă te-ai uitat vreodată la tachelajul unei barci cu pânze, atunci ai văzut un bloc și un tack la locul de muncă . Un bloc și tackle este un aranjament de frânghie și scripete care vă permite să schimbați forța pentru distanță. În această ediție a Cum funcționează lucrurile ne vom uita la modul în care funcționează un bloc și un tackle și, de asemenea, vom examina câteva alte dispozitive de multiplicare a forței!

Înțelegerea blocajului și abordarea

Imaginați-vă că aveți aranjamentul unei greutăți de 100 de lire (45,4 kilograme) suspendată de o frânghie, așa cum se arată aici.

În această cifră, dacă intenționați să suspendați greutatea în aer, atunci trebuie să aplicați o forță ascendentă de 100 de lire pe frânghie. Dacă frânghia are 100 de picioare (30,5 metri) lungime și doriți să ridicați greutatea cu 100 de picioare, trebuie să trageți 100 de picioare de frânghie pentru a o face. Acest lucru este simplu și evident.

Acum imaginați-vă că adăugați un scripete la amestec.

Schimbă asta ceva? Nu chiar. Singurul lucru care se schimbă este direcția forței pe care trebuie să o aplicați pentru a ridica greutatea. Încă trebuie să aplicați 100 de lire sterline de forță pentru a menține greutatea suspendată și tot trebuie să învârtiți 100 de picioare de frânghie pentru a ridica greutatea la 100 de picioare.

Următoarea figură arată aranjamentul după adăugarea unui al doilea scripete:

Acest aranjament chiar schimbă lucrurile într-un mod important. Puteți vedea că greutatea este acum suspendată de două scripete, mai degrabă decât de unul. Asta înseamnă că greutatea este împărțită în mod egal între cele două scripete, astfel încât fiecare reține doar jumătate din greutate, sau 50 de lire sterline (22,7 kilograme). Asta înseamnă că, dacă vrei să ții greutatea suspendată în aer, trebuie să aplici doar 50 de lire de forță (tavanul exercită celelalte 50 de lire de forță pe celălalt capăt al frânghiei). Dacă doriți să ridicați greutatea cu 100 de picioare mai mult, atunci trebuie să înfășurați de două ori mai multă frânghie, trebuie trasă 0-200 de picioare de frânghie. Acest lucru demonstrează un compromis forță-distanță. Forța a fost tăiată la jumătate, dar distanța de care trebuie trasă frânghia s-a dublat.

Următoarea diagramă adaugă un al treilea și al patrulea scripete la aranjament:

În această diagramă, scripetele atașat greutății constă de fapt din două scripete separate pe același arbore, așa cum se arată în dreapta. Acest aranjament reduce forța la jumătate și dublează din nou distanța. Pentru a menține greutatea în aer, trebuie să aplicați doar 25 de lire sterline de forță, dar pentru a ridica greutatea cu 100 de picioare mai sus în aer trebuie acum să învârtiți 400 de picioare de frânghie.

Un bloc și un tackle pot conține câte scripete doriți, deși la un moment dat, cantitatea de frecare din arborii scripetelui începe să devină o sursă semnificativă de rezistență.