МЕХАНИКА / ИДЕАЛЬНЫЕ БЛОКИ

Два подвижных блока.
Один груз.

Одна нить, четыре опорных участка. Исследуй, как работает выигрыш в силе.

4:1ВЫИГРЫШ В СИЛЕ
01

Система блоков

Готова к запуску
Полиспаст с выигрышем в силе четыре к одномуНить закреплена справа на потолке и последовательно огибает два подвижных и два неподвижных блока. Свободный конец находится слева. Оба подвижных блока соединены с грузом M.
Одна непрерывная нитьМетки движутся вместе с нитьюВыбранный участок · сила тяжести
0,00 с
Темп
−0,32 м↑ положительное направление+0,52 м
03

Всё связано одной нитью

L = const

ВЫБЕРИ УЧАСТОК НА СХЕМЕ

Четыре опорных участка укорачиваются на h, свободный участок удлиняется на 4h. Длины дуг неизменны.

−h − h − h − h + s = 0
ПЕРЕМЕЩЕНИЕs = 4h0,00 = 4 × 0,00 м
СКОРОСТЬu = 4v0,60 = 4 × 0,15 м/с
УСКОРЕНИЕam = 4a0,00 = 4 × 0,00 м/с²

h, v, a для M направлены вверх; s, u, am для свободного конца — вдоль нити от блока (в режиме противовеса — вниз). Значения со знаком.

04

Откуда берётся 4:1

T+T+T+T=4T

Каждый из двух подвижных блоков поддерживают две ветви с натяжением T. На общую сборку с грузом действуют четыре силы T вверх.

4T − Mg = 0Равномерное движение: F = T = Mg / 4

Выигрыш в силе оплачивается путём: конец нити проходит вчетверо большее расстояние, чем груз.

05

Проверка энергией

Баланс соблюдён

При равномерном подъёме работа силы переходит в потенциальную энергию груза.

Работа F0,00 Дж
ΔEп груза M0,00 Дж
A = F · 4h = Mgh = ΔEп

Изменения энергии отсчитываются от последнего изменения параметров или положения.

Погрешность баланса: 0,000000 Дж

ПОСЛЕ УРОКА

Сначала предположи. Потом проверь.

Три коротких эксперимента, чтобы закрепить идею.

БЫСТРЫЙ СТАРТ

Не запоминай «четыре».
Увидь, откуда оно.

  1. Запусти движение. Следи за белыми метками: это одни и те же точки непрерывной нити.
  2. Включи скорости. Сравни груз и свободный конец. Выбирай участки ①–④, чтобы увидеть их на схеме.
  3. Меняй массу и скорость. Все значения пересчитываются сразу. Для точного наблюдения используй ¼× и шаг 0,05 с.
  4. Перейди в «Два груза». Подбери m, при котором M не ускоряется. Затем нарушь равновесие.

Пауза сохраняет скорости выбранного момента. При смене масс в динамике положение и скорость сохраняются, а энергия отсчитывается заново.