Подъемные краны используют повсюду, чтобы поднимать тяжелые грузы и перемещать их на разные расстояния. В портах такие краны загружают и разгружают корабли, на стройках – передвигают строительные материалы, на заводах и фабриках – товары и оборудование. Существует несколько видов подъемных кранов. Одни крепятся к земле, другие могут переезжать с места на место.

Постройте модель башенного крана и исследуйте, каким образом изменения в системе блоков влияют на его работу.

Соберите башенный кран и груз
(Технологические карты 16A и 16B, с. 28, шаг 38)

Почему в подъемных кранах применяют блоки? В подъемных кранах используют системы блоков (полиспасты), поскольку они позволяют поднимать тяжелые грузы с меньшим усилием.

Сначала вычислите выигрыш в силе и попробуйте предположить, с какой скоростью поднимет груз модель с комбинацией блоков А. Запишите величину выигрыша и свои предположения в Рабочем бланке.

Затем проверьте свое предположение. Запишите результаты выполненных исследований в Рабочем бланке.

А теперь проделайте то же самое с комбинациями блоков B и C.

Комбинация блоков A (с. 28, шаг 38) обеспечивает выигрыш в силе, равный 1. Скорость подъема груза составляет приблизительно 0,1 м/с.

Комбинация блоков B (с. 29, шаг 39) обеспечивает выигрыш в силе, равный 2. Скорость подъема груза составляет приблизительно 0,05 м/с.

Комбинация блоков C (с. 30, шаг 40) обеспечивает выигрыш в силе, равный 3. Скорость подъема груза составляет приблизительно 0,03 м/с.

Объяснение результатов испытаний
Комбинация блоков A работает быстро, но не дает выигрыша в силе.

Комбинация блоков B – медленнее, зато выигрыш в силе составляет 2, а это значит, что для подъема груза необходимо затратить вдвое меньшее усилие, а затратив тоже усилие, кран сможет поднять груз в два раза тяжелее.

Комбинация блоков C работает медленнее, чем комбинации A и B, зато обеспечивает выигрыш в силе равный 3, а это значит, что для подъема груза необходимо затратить втрое меньшее усилие по сравнению с комбинацией блоков А, а затратив то же усилие, кран сможет поднять груз в три раза тяжелее.

Хотите изменить конструкцию?

Часто подъемные краны проектируют под определенные цели.

Попробуйте переделать свой подъемный кран и добиться, чтобы он был лучшим в своем классе. Мы задали несколько вопросов, которые помогут вам выбрать направление дальнейшего исследования (см. Рабочий бланк).

Затем составьте план испытания и проверьте, как работает ваша новая модель, нужно ли внести в нее какие-либо изменения. Не забывайте записывать результаты всех испытаний.

Когда ученики выберут наиболее понравившийся им вопрос «А что, если…» и определят направление дальнейших исследований, попросите их:

a) ясно и четко объяснить, что было самым важным элементом первоначальной модели;
b) определить основные параметры этого элемента, благодаря которым он работал тем или иным образом;
c) подумать, что можно изменить в этих параметрах;
d) внести возможные изменения и проверить, что получится;
e) решить, какие изменения помогают достичь желаемого результата;
f) зафиксировать новую конструкцию и объяснить:
– какие были внесены изменения;
– почему они были внесены;
– как эти изменения влияют на работу модели.

Учащиеся могут зарисовать свои конструкции, сделать цифровые снимки моделей или снять их на видео. Будет лучше, если ребята смогут работать сообща и задавать друг другу вопросы в процессе выполнения этого задания.