Nejprve a především, abychom odpověděli na pevnou kladku vs. pohyblivou kladku, rozlišujeme kladky v několika bodech a poté o nich budeme také mluvit samostatně.
Ke zvedání těžkých předmětů se používají pevné i pohyblivé kladky. Rotační osa je hlavním rozdílem mezi pevnými a pohyblivými kladkami. První má pevnou osu otáčení a druhý má pohyblivou osu otáčení, jak napovídá jejich název.
Začneme základním konceptem kladky, než přejdeme do hloubky k pevné kladce vs. pohyblivé kladce.
kladka:
Provázek nebo lano je navinuto kolem drážkovaného okraje dřevěného nebo kovového kotouče, aby se vytvořila kladka. Disk se otáčí kolem své osy, která prochází středem.
Existují dva způsoby použití jedné kladky:
Pojďme si promluvit o pevné kladce vs. pohyblivé kladce, na kterou se zaměřuje tento příspěvek.
Pevná kladka vs pohyblivá kladka: Body k zapamatování
Následující text popisuje rozdíl mezi pevnou a pohyblivou kladkou:
| parametry | A Pevná kladka | A Pohyblivá kladka |
| Definice | Osa, kolem které se kotouč otáčí, je pevná. | Osa, kolem které se kotouč otáčí, je spíše pohyblivá než pevná. |
| Načíst přílohu | Zde je náklad, který chceme zvednout, připevněn k jednomu konci lana. | Zde je náklad, který chceme zvednout, připevněn přímo pomocí kladky. |
| Směr a velikost síly | Tato kladka může změnit pouze směr síly, ale nemůže změnit velikost síly. | Tato kladka může měnit směr síly i velikost síly. |
| Použijte | Je to ten, který poskytuje lepší směr pro uplatnění úsilí. | Je to multiplikátor síly. |
| MA | Mechanická výhoda této kladky je 1. | Mechanická výhoda této kladky je 2. |
| VR | Rychlostní poměr této řemenice je 1. | Rychlostní poměr této řemenice je 2. |
| Příklad | Kladka použitá dobře | Kladka použitá v zipové podšívce |
Podívejme se nyní na obě kladky nezávisle.
Pevná kladka:
Pevná kladka se týká kladkového systému, ve kterém je kladka připevněna k pevnému bodu a břemeno je připevněno k jednomu konci lana se zanedbatelnou hmotností, které prochází drážkovaným ráfkem disku nebo kola.
Vlivem zatížení dojde k natažení jedné strany lana. Protahování vytváří napětí v laně. Zátěž a napětí vytvořené v laně budou mít opačné směry. Ale protože zatížení je příčinou napětí, bude mít stejnou velikost jako aplikované zatížení. Pokud znázorníme aplikované zatížení jako L a napětí lana jako T, můžeme napsat:
L = T
Na druhé straně lana osoba vyvíjí úsilí ke zvednutí předmětu. Díky námaze se lano opět natáhne a vytvoří se napětí. Zde je napětí způsobeno úsilím vynaloženým osobou; oba tedy mají stejnou velikost, ale mají opačné směry.
Pokud reprezentujeme aplikované úsilí jako E, můžeme napsat:
E = T
Mechanická výhoda pevné kladky je tedy:
∴ MA =1
Tak, pevnou kladkou vám nedává žádnou mechanickou výhodu. Poskytuje vám pouze lepší směr, abyste zvedli předmět celou svou vahou. To znamená, že musíte vynaložit úsilí jako hmotnost nákladu.
L = E
Vzhledem k tomu, že velikost zátěže a síly je stejná, vzdálenost, kterou oba urazí, bude také stejná. Pokud tedy znázorníme vzdálenost ujetou nákladem jako Ld a vzdálenost ujetou úsilím jako Ed, pak můžeme napsat:
Ld = Ed
Pokud obě vzdálenosti urazí stejnou dobu, pak poměr rychlostí je:
∴ VR = 1
Účinnost pevné kladky:
∴???? = 100 %
Náklad se tedy zvedne nahoru, stejně jako vynaložíte úsilí směrem dolů.
Kladka použitá ve studni, praporová tyč jsou příklady pevné kladky.
Pohyblivá kladka:
Pohyblivá kladka se týká kladkového systému, ve kterém je kladka přímo připojena k nákladu. Jeden konec lana se zanedbatelnou hmotností, který prochází drážkovaným ráfkem disku nebo kola, je připevněn k pevnému bodu a druhý konec je volný.
Volný konec lana se používá k vyvinutí síly. Zátěž je držena kladkou mezi pevným koncem a volným koncem lana. Vlivem zatížení tedy dojde k napětí na obou stranách lana. Protože zatížení je zodpovědné za napětí na obou stranách lana, můžeme napsat:
T + T = L
∴ L = 2T
Nyní vynaložené úsilí také vytváří napětí v laně. Můžeme tedy napsat:
E = T
∴ L = 2E
Vynaložené úsilí bude tedy představovat polovinu zátěže.
Mechanická výhoda pohyblivé kladky je tedy dána:
∴ MA = 2
Ukazuje, že s menším úsilím lze zvednout více nákladu. Tato kladka se tedy používá jako stroj na násobení síly.
Nyní se vzdálenost ujetá úsilím zdvojnásobí oproti vzdálenosti ujeté nákladem. Děje se tak proto, že vynaložením síly se zvedá nejen zátěž, ale i lano s pevným bodem. Poměr rychlostí pro pohyblivou kladku je tedy:
VR = 2
Účinnost pohyblivé kladky je tedy:
???? = 100 %
Kladka používaná v moderním výtahu, stavebním jeřábu jsou příklady pohyblivé kladky.
100% účinnost je možná pouze za ideálních podmínek, protože tření je ve skutečnosti vždy přítomné. Výsledkem je, že ve skutečnosti je MA vždy < 1, a tedy účinnost ???? je také vždy < 100 %.
Co dělá pohyblivá kladka, co pevná kladka ne?
Ke zvedání těžkých předmětů se používá pevná i pohyblivá kladka.
Pevná kladka vám může poskytnout pouze lepší směr zvedání předmětu. Ale pohyblivá kladka vám pomůže zvednout předmět s poloviční námahou než zátěž. Použití pohyblivé kladky pro stejné zatížení může být sníženo, ale to se nemůže stát s pevnou kladkou.
Také čtení:
- Paralelní polarizace
- Konvekce vs difúze
- Amplituda
- Podélné vs příčné
- Příklady polovodičů
- Ozubené vs řemenice
- Proč mají hlubokomořští tvorové často bioluminiscenční části
- Jak zjistit koeficient statického tření
- Newtonovské reflektory
- Rosný bod a nadmořská výška
Jsem Alpa Rajai, dokončil jsem magisterské studium ve vědě se specializací na fyziku. Jsem velmi nadšený z psaní o svém porozumění pokročilé vědě. Ujišťuji, že moje slova a metody pomohou čtenářům porozumět jejich pochybnostem a ujasnit si, co hledají. Kromě fyziky jsem vyučený kathakský tanečník a také někdy píšu své pocity formou poezie. Neustále se aktualizuji ve fyzice a čemukoli rozumím, zjednodušuji to a udržuji to rovnou k věci, aby to bylo čtenářům jasné.
