问题:动滑轮是省力杠杆,可以省一半的力,但会费距离,拉力移动的距离是物体移动距离的2倍;在解题时有一种“另类”的动滑轮,好像是动滑轮“反”着用,这种“另类”的动滑轮有什么特点?如何理解呢?
解析:滑轮是变形的杠杆,我们可以用杠杆的平衡条件分析各种滑轮的特点,包括这种“另类”的动滑轮。- 如图所示是这种滑轮的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂;
- 从图中很容易得出这种滑轮的动力臂是阻力臂的一半,如果不计绳重、摩擦和滑轮的重,结合杠杆的平衡条件我们可以得出动力F=2G,如下图所示。
通过以上分析可知:这种“另类”的动滑轮实质上是一个费力杠杆,由杠杆的特点可知:它费力但会省距离,即拉力移动的距离s是物体移动距离h的1/2 。
其实我们还可以运用受力分析的方法进行分析,即当滑轮静止或匀速直线运动时,滑轮所受的力是平衡力。- 如下图所示,如果不计绳重、摩擦和滑轮的重,此时滑轮受到向上的拉力F和两侧绳子向下的拉力,由于是同一根绳子,所以两侧向下的力是相等的,大小均为F2,此时滑轮匀速直线运动,所受力为平衡力,因此F=2F2,很明显向下的拉力F2=G,所以F=2G。
- 利用受力分析我们还很容易理解如果考虑滑轮自重的情况,如下图所示,此时滑轮除了受到向上的拉力F和两侧绳子向下的拉力F2,还受到自身的重力,由平衡关系可知F=2G G动,需要特别注意的是不是2(G G动)!
(说明:考虑滑轮自重的情况也可以用杠杆的平衡条件来解释,因为要用到高中知识,所以这里不做介绍。)
- 这种“另类”的动滑轮同样可以水平使用,如下图所示,现在你能明白图中力的关系了吗?
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