Dane:
Rozwiązując to zadanie skorzystamy również z:
▶ wartość przyspieszenia ziemskiego: .
Szukane:
Rozwiązanie:
Zacznijmy od wyznaczenia sił działających na układ. Ponieważ porusza się on ruchem jednostajnym to oznacza, że wartości sił naciągu nici działające po obu stronach bloczka ma taką samą wartość (wynika to z rozpisania I zasady dynamiki dla ruchu obrotowego bloczka). Na pojemnik działa siła ciężkości , na bloczek działa siła ciężkości bloczka , na kołowrót działa siła naciągu nici oraz siła działająca na korbę kołowrotu . Wykonajmy schematyczny rysunek i zaznaczmy te siły:

Wartości sił ciężkości mają postać:
gdzie:
- wartość siły ciężkości bloczka,
- masa bloczka,
- wartość przyspieszenia ziemskiego.
oraz:
gdzie:
- wartość siły ciężkości pojemnika,
- masa pojemnika.
Układ porusza się ruchem jednostajnym, czyli zgodnie z I zasada dynamiki dla ruchu postępowego suma wartości sił zwróconych w górę będzie równa sumie wartości sił zwróconych w dół. Otrzymamy zatem równanie:
gdzie:
- wartość występującej siły naciągu liny.
Stąd:
Korzystając z warunku równowagi otrzymujemy dla kołowrotu wyznaczamy wartość siły, z jaka należy działać na ramię kołowrotu:
gdzie:
- długość ramienia korby,
- promień kołowrotu,
- wartość przyłożonej siły,
- siła naciągu liny.
Zatem:
Obliczmy ile razy siła działająca na korbę jest mniejsza od siły ciężkości pojemnika:
Odpowiedź: Siła działająca na ramię jest około 8,7 razy mniejsza od siły ciężkości pojemnika.
Szukane:
Rozwiązanie:
Jeżeli korba wykona jeden obrót to zwinięta zostanie nić o długości odpowiadającej obwodowi kołowrotu:
gdzie:
- obwód kołowrotu,
- promień kołowrotu.
Wówczas nić przy bloczku musi się skrócić o dokładnie taką samą długość. Ponieważ jednak przy bloczku mamy nić z obu stron to znaczy, że z obu stron skraca się tyle samo i powodu, że bloczek podnosi się na wysokość . Zatem przy bloczku z każdej strony nić skróci się o długość . Oznacza to, że możemy zapisać:
gdzie:
- wysokość podniesienia ładunku.
Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:
Odpowiedź: Pojemnik podniesie się o około 0,5 m.
Szukane:
Rozwiązanie:
Wiemy, że sprawność urządzenia wynosi 100%. Zatem praca wykonana przez to urządzenie przy podnoszeniu pojemnika z blokiem odpowiada zmianie jego energii potencjalnej, czyli praca wykona przy pomocy urządzenia ma postać:
gdzie:
- praca wykonana przez urządzenie,
- masa bloczka,
- masa pojemnika,
- wartość przyspieszenia ziemskiego,
- wysokość podniesienia ładunku.
Korzystając z zależności z poprzedniego podpunktu otrzymamy:
Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:
Jeżeli będzie podnosić pojemnik z blokiem na taką samą wysokość jak urządzenie to musimy przeciwdziałać siłom ciężkości na drodze . Praca wykonana przy przezwyciężaniu siły ciężkości bloczka ma postać:
gdzie:
- praca przy podnoszeniu bloczka,
- siła ciężkości bloczka.
Natomiast praca wykonana przy przezwyciężaniu siły ciężkości pojemnika ma postać:
gdzie:
- praca przy podnoszeniu pojemnika,
- siła ciężkości pojemnika.
Zatem całkowita praca jaką musimy wykonać wynosi wówczas:
gdzie:
- praca wykonana podczas podnoszenia ładunku.
Stąd:
Zatem:
Odpowiedź: Wykonalibyśmy pracę równą około 150 J.
Ewelina Wysopal
Nauczycielka fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

