Ett block och takrulle är en maskin som kraftigt minskar den kraft som krävs för att flytta eller lyfta ett föremål som en tung kista. En standard remskiva består av ett enda hjul på en axel med ett rep som löper över det. På egen hand kan en remskiva bara ändra riktningen av en kraft som appliceras på ett objekt. Ett system av remskivor som arbetar tillsammans kan bilda ett block och tackla, vilket multiplicerar kraft förutom att ändra kraftens riktning, vilket innebär att mindre kraft krävs för att flytta ett objekt. Graden till vilken blocket och taket multiplicerar kraft är dess mekaniska fördel.

Funktion

Block och tacklar används ofta i områden där tung maskin är inte tillgänglig och mänsklig kraft måste ersättas istället. I antiken användes block och tacklar i byggprojekt för att flytta tunga laster. I modern tid används de ofta på båtar där det skulle vara opraktiskt att ha en kran eller andra tunga lyftmaskiner.

Lyft med en remskiva

Om vi ​​försökte lyfta en 200 lb. kasse från golvet in i takbjälkarna i en byggnad, vi kunde göra det med en enkel remskiva. Vi skulle sätta en remskiva i spjällen och passera ett rep genom det och fästa ena änden av repet till kassen. Genom att dra i den andra änden av repet (dragfordelen) kan vi lyfta lådan in i spjällen. I det här systemet, varje gång vi drar repet en fot med 200 kg. av våld, lyfter vi kassen en fot. Lyftar med allt mindre än 200 kg. av kraft kommer inte att flytta vår 200 lb. kasse.

Lyft med ett block och ta hand om

Om vi ​​istället för att fästa repet direkt på kassen, passerade vi det genom en ny remskiva fäst vid kassen och sedan fäst änden av repet till spärren, skulle vi ha ett block och tackla. Nu, varje gång vi drog den fria änden av repet, skulle repet behöva resa mellan taket och kassen två gånger. Vi skulle behöva dra två fötter på repet för att lyfta lådan en enda fot. Vi skulle dock bara behöva dra med 100 kg. av kraft.

Mekanisk fördel

Denna skillnad mellan mängden kraft som krävs för att flytta ett objekt och objektets vikt är den mekaniska fördelen med blocket och taket. Detta är detsamma som skillnaden mellan hur mycket rep vi tar jämfört med det avstånd som objektet rör sig om. För att beräkna den mekaniska fördelen kan vi antingen dela upp vikten på föremålet som lyftas med den kraft som krävs för att lyfta den eller vi kan dela den mängd rep vi måste dra av det avstånd som objektet rör sig om. För att hitta den mekaniska fördelen med vår maskin med den första metoden skulle vi dela kassens vikt, 200 kg., Med den mängd kraft som krävs för att lyfta den, 100 kg., Vilket ger oss en mekanisk fördel med två. Att dela hur mycket rep vi tar i taget, 2 fot, avståndet som kassen stiger, en fot, ger oss samma svar. Som tumregel motsvarar antalet replängder mellan de två remskivorna i ett block och taket mot maskinens mekaniska fördel. I vår maskin passerar repet från den övre remskivan till den nedre remskivan och tillbaka upp till spärren. Två längder rep ger oss vår mekaniska fördel med två.

Kraft och arbete

Även om ett block och tackle minskar mängden kraft som krävs för att flytta ett objekt, det förändrar inte mängden arbete. Till exempel kan ett block och tackla med en mekanisk fördel med fyra låta dig lyfta ett 4 pund objekt med endast 1 pund i kraft. Men det kommer också att kräva att du drar 4 meter rep för att lyfta objektet en fot.

Friktion

När ett objekt rör sig mot ett annat objekt, förloras en del av det rörliga objektets energi för friktion . I ett block och tackling kommer en del friktion i remskivorna att minska maskinens mekaniska fördel. För att inkludera friktion i en beräkning av den mekaniska fördelen med ett block och tackla, dela upp vikten på föremålet som lyftes med den vikt som krävs för att lyfta den.