Блок — простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу, ось которого закреплена при подъеме грузов, не поднимается и не опускается. Представляет собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Жёлоб предназначен для каната, цепи, ремня и т. п. Ось блока помещается в обоймах, прикреплённых на балке или стене, такой блок называется неподвижным (то есть ось блока закреплена); если же к этим обоймам прикрепляется груз, и блок вместе с ними может двигаться, то такой блок называется подвижным.
Неподвижный блок употребляется для подъёма небольших грузов или для изменения направления силы.
Условие равновесия блока:
~F=fmg, где
F — прилагаемое внешнее усилие, m — масса груза, g — ускорение свободного падения, f — коэффициент сопротивления в блоке (для цепей примерно 1,05, а для верёвок — 1,1)..
При отсутствии трения для подъема нужна сила, равная весу груза.
Подвижный блок имеет свободную ось и предназначен для изменения величины прилагаемых усилий. Если концы веревки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то действующая на груз сила относится к его весу, как радиус блока к хорде дуги, обхваченной канатом; отсюда, если веревки параллельны (то есть когда дуга, обхватываемая веревкой, равна полуокружности), то для подъёма груза потребуется сила вдвое меньше, чем вес груза, то есть:
~F={1 \over {2}}fmg
При этом груз пройдёт расстояние, вдвое меньшее пройденного точкой приложения силы F, соответственно, выигрыш в силе подвижного блока равен 2.
Фактически, любой блок представляет собой рычаг, в случае неподвижного блока — равноплечий, в случае подвижного — с соотношением плеч 1 к 2. Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило: Во сколько раз выигрываем в усилии, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Иными словами, работа, совершаемая при перемещении груза на какое-либо расстояние без использования блока, равна работе, затрачиваемой при перемещении груза на то же самое расстояние с применением блока при условии отсутствия трения. В реальном блоке всегда присутствуют некоторые потери.
Также используется система, состоящая из комбинации нескольких подвижных и неподвижных блоков. Такая система называется поли Простейшая такая система изображена на рисунке и даёт выигрыш в силе в 2 раза.
В отличие от шкива, блок вращается на оси свободно и обеспечивает исключительно изменение направления движения ремня или каната, не передавая усилия с оси на ремень или с ремня на ось.
Для решения этой задачи, нам понадобится использовать формулу для расчета работы постоянного тока:
W = V * I * t
где:
W - работа, которую нужно совершить (энергия, потраченная на электролиз)
V - напряжение (вольты)
I - сила тока (амперы)
t - время (время, в течение которого протекает процесс электролиза)
Мы знаем, что напряжение V равно 10 В и эффективность (КПД) установки равна 80%, что означает, что только 80% потраченной энергии будет использовано для электролиза.
Для начала, нам необходимо найти силу тока I, используя формулу:
I = Q / t
где:
Q - количество электричества (заряд) (кол-во электронов, прошедших через цепь)
t - время (секунды)
Количество электричества можно найти, используя формулу:
Q = m / M
где:
m - масса алюминия (кг)
M - молярная масса алюминия (г/моль)
Таким образом, мы можем найти силу тока по формуле:
I = (m / M) / t
Теперь мы можем подставить полученное значение силы тока в формулу работы:
W = V * ((m / M) / t) * t
После сокращения t, формула выглядит следующим образом:
W = V * (m / M)
Теперь мы можем подставить все значения в формулу:
W = 10 В * (100 кг / 26,982 г/моль) ≈ 370,648 В * (кг * моль) / (г * В)
W ≈ 370,648 кг * м^2 / г
Однако, нам нужно ответить в кВт*ч, поэтому нам нужно перевести итоговое значение:
1 Вт*с = 1 Дж
1 Дж = 0,0002778 кВт*ч
Зная это, мы можем перевести наш результат в кВт*ч:
W ≈ 370,648 кг * м^2 / г * 0,0002778 кВт*ч / Дж
W ≈ 0,1027 кВт*ч
Ответ: Чтобы добыть 100 кг трехвалентного алюминия, потребуется приблизительно 0,1027 кВт*ч электроэнергии.
F=2 H s=3 м А=?
A=F*s=2*3=6 Дж