Шкив, широко известный как одна из «простых машин», был одним из первых механизмов, когда-либо использовавшихся людьми. Шкив состоит из колеса, прикрепленного к оси, и вокруг колеса прикреплен трос для подъема и перемещения тяжелых предметов. Шкивы позволяют вам изменить принцип работы, например, потянув за веревку, чтобы поднять ящик. Существует несколько типов шкивов: фиксированные, подвижные или сдвоенные.
Шаг
Метод 1 из 3: шкивы должны быть простыми
Шаг 1. Подготовьте необходимое оборудование
Шкив - это простой механизм, который может быть отличным способом научить детей определенным понятиям, таким как сила, сила тяжести и эффективность. Если вы хотите сделать простой шкив, подготовьте оборудование, указанное ниже. Вы можете заменить элементы, которых нет, другими элементами. Это будет обсуждаться позже.
- Проволочная вешалка для одежды
- Пряжа, веревка или трос (не менее 3 м)
- Деревянная шпулька, похожая на ту, на которую наматывается пряжа (с отверстием посередине).
- Расходы на тестирование (например, наполовину заполненная бутылка молока, книга, кусок трубки и т. Д.)
Шаг 2. Обрежьте проволоку внизу вешалки, прямо посередине
Растяните его так, чтобы вы могли вставить деревянную шпульку, которая будет действовать как шкив, в центре проволоки. Крючок в верхней части вешалки можно удерживать или подвешивать к потолку, чтобы шкив мог стоять самостоятельно. Если у вас нет вешалок, можно использовать:
- Шпажки, гвозди или длинные палки, которые можно держать за каждый конец.
- Веревку заправляют через шпульку и завязывают сверху.
Шаг 3. Проденьте оголенный конец проволоки через шпульку
Осторожно натяните обрезанную проволоку и проденьте шпульку на плечики. Если вы не сгибаете проволоку слишком сильно, будет легче вставить шпульку, удерживая проволоку на месте. Если вы не можете найти деревянную шпульку, попробуйте следующее:
- Готовые шкивы можно купить в большинстве хозяйственных магазинов примерно за 50 долларов.
- Колеса-ролики можно найти в наборах игрушек, таких как строительные блоки Lego.
- Катушка с лентой, похожая на ту, что используется для упаковки подарков.
- Рулон туалетной бумаги или рулон бумажных салфеток (в экстренных случаях).
Шаг 4. Закройте подвесную проволоку, чтобы закрепить шпульку
Возможно, вам придется согнуть проволоку вокруг шпульки, просто слегка согните ее, чтобы удерживать шпульку на месте, если шпулька слишком тяжелая для проволоки. Вы можете сделать это, сдвинув два конца вешалки ближе друг к другу, пока они не станут половиной своей исходной длины. Затем согните оба конца так, чтобы шпулька не проходила через них.
Шаг 5. Оберните трос на шкив
Это очень простой шаг. Вам просто нужно натянуть веревку на шкив. Когда вы тянете за один конец веревки, другой конец укорачивается по мере продвижения вверх.
Если вы хотите много экспериментировать со шкивами, вы можете прикрепить небольшой металлический крюк к одному концу веревки, что позволит вам легко подвешивать и испытывать различные нагрузки
Шаг 6. Подвесьте шкив и убедитесь, что колесо шкива может вращаться плавно
Повесьте крючок для плечиков сверху, чтобы шпулька и веревка свисали и легко вращались. Вы также можете попросить друга подержать крючок вешалки. Если вы используете палку или полотенце вокруг шпульки, вы можете поставить два стула близко друг к другу и уравновесить дюбеля на двух спинках.
Шаг 7. Привяжите гирю к одному концу веревки
Шкив облегчает работу, распределяя нагрузку и усилие по «разным» сторонам каната, создаваемое шкивом. Шкивы также позволяют легче поднимать предметы, просто потяните веревку вниз и используйте силу тяжести. Почувствуйте вес объекта, с которым вы экспериментируете (наполовину заполненная бутылка молока, толстая книга и т. Д.), Прежде чем пытаться поднять его с помощью шкива, чтобы вы могли сравнить.
Если в вашей школе есть измеритель силы, используйте его для проверки и записи веса перед использованием шкива
Шаг 8. Потяните за один конец веревки, чтобы легко поднять груз
Даже тугие шкивы (колеса не вращаются плавно, веревки застревают и т. Д.) Позволят вам легче поднимать книги. Какова причина? Это потому, что, когда вы тянете веревку вниз, вы движетесь под действием силы тяжести, что делает движение более эффективным. Даже самый сложный набор шкивов, известный как «блок и захват» (система из двух или более шкивов с тросом или резьбовым тросом между ними) позволяет человеку поднимать автомобиль в одиночку, хотя вам понадобится помощь нескольких шкивов. используется вместе. Взвесьте груз с помощью измерителя усилия, чтобы увидеть, насколько шкив облегчает вам подъем вещей.
Шаг 9. Задайте себе несколько вопросов, настраивая шкив для проверки вашего эксперимента
Что будет, если веревка длиннее? Что делать, если вы используете шкив большего или меньшего размера? Шкивы многое узнают о силах, гравитации и механизмах. Что ты можешь узнать? Сосредоточьтесь на поиске способов повышения эффективности шкива, чтобы проверить, как работает каждый компонент шкива.
- Что произойдет, если вы добавите к системе два или более шкива и пропустите через них веревку? Вам будет легче поднимать тяжести или сложнее? Ответ проще.
- Поднимается ли вес на ту же величину, что и вы натягиваете веревку? Ответ положительный; Длина струны остается неизменной, поэтому длины с обеих сторон шкива всегда будут увеличиваться на одно и то же число.
Метод 2 из 3: изготовление фиксированного шкива
Шаг 1. Выберите место для установки, достаточно прочное, чтобы выдержать вес на потолке
Вкручивать шкивы нужно в балки или стропила, а не в гипсокартон. Шкив предназначен для облегчения работы с тяжелыми предметами, но весь вес должен поддерживаться винтами, прикрепленными к потолку. Если вы не знаете, как найти правильное место для установки шкива, возможно, вы можете нанять профессионала для установки шкива.
Шаг 2. Купите простую фиксированную систему шкивов
Конечно, вы можете изготовить свои собственные шкивы, купив оси и монтажные рамы, соответствующие размеру колес и осей. Однако готовые монтажные колеса и рамы стоят менее 150 000 индонезийских рупий, и не стоит тратить силы на их изготовление самостоятельно. Все компоненты готовых к использованию шкивов измерены и протестированы, чтобы убедиться, что они работают должным образом.
Шаг 3. Установите ось через центр колеса
Если колесо шкива не оборудовано осью, которую можно легко установить в точке крепления, вам придется вставить ось вручную. Вы можете просто продеть его через колесо, нанеся небольшое количество универсального масла (например, WD40), чтобы ослабить его.
Шаг 4. Прикрепите ось к потолку с помощью прилагаемых шурупов
Прикрепите ось к стене или потолку с помощью соответствующих инструментов. Обычно вам понадобится молоток и гвозди, чтобы прикрепить ось к месту установки, или использовать дрель и длинные винты для систем, которые выдерживают больший вес. Опять же, если вам неудобно делать это самому, обратитесь к профессионалу или другу, у которого есть опыт в этом вопросе.
Часто фиксированный «блок» или шкив имеет крючок. В этом случае вы можете просто прикрепить резьбовое кольцо к потолку и прикрепить крючок системы шкивов к кольцу
Шаг 5. Убедитесь, что колесо свободно вращается
Колесо должно вращаться, не сталкиваясь с препятствиями. Осторожно затяните все винты, чтобы никакие детали не раскачивались, и нанесите небольшое количество смазки на движущиеся детали в случае заедания.
Шаг 6. Проденьте трос на шкив
Вы должны продеть веревку по «рельсам» или между канавками в верхней части колеса. Убедитесь, что ремешок прикреплен к верхней половине.
Шаг 7. Повесьте гирю на один конец веревки или прикрепите крюк, чтобы получился шкив, который можно использовать снова и снова
Возьмите конец веревки, который не будет тянуть, и привяжите груз. Вы можете связать предметы напрямую веревкой или сделать простые крючки.
Шаг 8. Проверьте шкив
Потяните за другой конец струны и позвольте шкиву изменить направление силы. Если шкив работает правильно, вы сможете поднять объект на ось.
Метод 3 из 3: изготовление двойных шкивов (перемещение)
Шаг 1. Сначала спроектируйте систему шкивов
Система шкивов - отличный способ поднять тяжелые предметы с минимальным усилием, но для работы она должна быть правильно установлена. Найдите подходящую схему в Интернете, потому что вы можете найти там все типы шкивов, которые только можно вообразить. Вы должны знать различия между каждой системой шкивов, чтобы понять схему:
-
Фиксированный шкив:
Колесо механизма вращалось, но остальное не двигалось. Веревка просто проходит через верхнюю часть колеса. Вы тянете один конец вниз, а другой вверх. В центре колеса находится ось.
-
Подвижный шкив:
У шкива посередине крюк, оси нет. Таким образом, этот тип шкива почти всегда используется с другими шкивами. Когда вы тянете за веревку, область вокруг шкива укорачивается, что позволяет поднимать веревку и уменьшать ее вес и длину. Груз, который необходимо поднять, обычно прикрепляется к крюку.
-
Двойной шкив:
Давайте возьмем пример и представим висящий экран PowerPoint. Вы тянете веревку с одной стороны, но обе стороны поднимаются вверх одновременно, потому что с обеих сторон прикреплена одна и та же веревка. Веревка проходит через левую сторону, затем направо, затем обратно к двойному шкиву слева, где вы натянули веревку.
-
Система блокировки и захвата:
Этот тип механизма относится к серии шкивов и тросов, которые вы используете, и в этой системе трос проходит через один и тот же шкив 2-4 раза. Как правило, такие механизмы снабжены специальными инструкциями по сборке.
Шаг 2. Убедитесь, что у вас есть надежная платформа для установки шкивов
Весь механизм должен быть установлен на опорной стойке или ферме. Если у вас нет такого приспособления для надежного крепления шкивов, вы можете построить платформу. Установите две системы шкивов на доску 2x4. Эта конструкция известна как система «вертикального блока», потому что она имеет фиксированное положение для образования фиксированного шкива. Затем надежно прикрепите доски к потолку или крыше. Установите его примерно на 30 см выше стандартной доски 2х4.
Доска 2x4 должна быть достаточно высокой, немного выше того места, где вы хотите поднять объект с помощью двойного шкива
Шаг 3. Установите шкив на доску или потолок в соответствии с инструкциями на схеме
Для этого примера можно использовать наиболее распространенную двойную М-образную систему. Для этого установите шкивы в линию, так чтобы два фиксированных шкива были снаружи, а подвижный шкив посередине. Однако подвижный шкив не прикреплен к потолку, а удерживается на месте веревкой. А пока выровняйте два фиксированных шкива и ввинтите их.
- Убедитесь, что вы используете правильный уровень, линейку и размеры, чтобы убедиться, что два шкива выровнены.
- Между каждым фиксированным шкивом и центральным шкивом должно быть одинаковое расстояние.
Шаг 4. Оберните веревку через нижнюю часть движущегося шкива
Начните наматывать веревку вокруг третьего шкива, который не прикреплен к доске. Эта система известна как подвижный блок. Трос проходит через нижнюю часть колеса, и у большинства подвижных шкивов есть небольшие металлические выступы, которые предотвращают проскальзывание веревки.
Шаг 5. Вставьте трос в два других шкива
Оберните каждую сторону веревки через два других шкива. Теперь подвижный шкив будет свисать с верхней части двух неподвижных шкивов. Трос будет наверху каждого фиксированного шкива и внизу подвижного шкива.
Веревка должна образовывать букву «М». Канат будет спускаться с каждого конца шкива, который находится на краю, и через нижнюю часть движущегося шкива, который находится посередине
Шаг 6. Подвесьте объект, который хотите поднять, на подвижный шкив
Подвесьте предмет, который хотите поднять, за нижнюю часть подвижного шкива, прикрепив его к крючку. Возможно, вам придется использовать скамейку или держаться за веревку, чтобы она не дергалась, если она недостаточно длинная.
