174
Если, например, применять при подъеме груза полиспаст с n блоками, то можно ограничиться силой, в n раз меньшей, чем вес груза, но зато свободный конец веревки должен быть за время подъема перемещен на путь, в n раз больший, чем путь поднимаемого груза (так как каждый из участков веревки между блоками укорачивается на длину этого пути), т. е. груз движется со скоростью, в n раз меньшей, чем скорость рук тянущего человека.
В современной технике, однако, нередко встает вопрос о получении значительной скорости перемещения. В этих случаях надо применять простые машины так, чтобы перемещаемая часть была связана с длинным концом рычага, свободным концом веревки полиспаста и т. д. При этом, конечно, требуется применять силу, в соответственное число раз большую, чем сила, противодействующая движению. Например, шатун паровой машины паровоза давит с большой силой на короткое плечо кривошипа, сообщая точкам обода колеса большую скорость (рис. 147).
Рис. 147. Кривошипный механизм паровоза. Скорости точек обода 1 больше скорости, сообщаемой подшипнику 2 шатуном, соединенным с поршнем
Рис. 148. Раскалывание полена колуном
§ 85. Клин и винт. К числу простых машин относится также клин, имеющий многообразные применения. Рассмотрим действие клина (лезвия колуна) при колке дров (рис. 148). На тыльную поверхность клина, например при ударах кувалды, действует сила F, вгоняющая клин в трещину (рис. 149); на боковые поверхности клина действуют силы реакции R со стороны раскалываемого полена. При равновесии клина сумма проекций всех приложенных к нему сил на любое направление, например на ось клина, должна равняться нулю, т. е. сила F должна уравновешивать сумму составляющих сил R, направленных вдоль оси клина. Проекция силы R на направление АВ равна Rsin?. На
175
рис. 149 изображен клин, симметричный относительно плоскости АВ: стороны клина составляют с направлением АВ одинаковые углы ?, и обе проекции сил равны. В таком случае условие равновесия клина есть F=2Rsin?. При малом ? сила F может быть значительно меньше 2R. Например, для топора-колуна, представляющего собой стальной клин на рукоятке, угол лезвия равен около 25° (2?=25°); в соответствии с этим F примерно в пять раз меньше, чем 2R. далее