滑轮组系统如何工作
滑轮组只用一根绳和两个轮子,就能用较小的力把重物吊起。这幅图展示了固定在横梁上的定滑轮和挂着重物的动滑轮,并让你看清各段绳如何分担重量。
滑轮组只用一根绳和两个轮子,就能用较小的力把重物吊起。这幅图展示了固定在横梁上的定滑轮和挂着重物的动滑轮,并让你看清各段绳如何分担重量。
滑轮组是一种用较小的力吊起重物的方法:它把重物的重量分摊到不止一段绳上。整套装置由一根绳绕在两个轮子上组成——固定在顶部横梁上的定滑轮,以及挂在绳上、随重物一起升降的动滑轮。
与杠杆或斜面不同,滑轮组既不靠长长的力臂,也不靠平缓的坡度。它只是让重物由好几段绳吊着,于是任何单独一段都不必承担全部重量。
从绳子系在横梁上的那一端开始跟:向下到动滑轮,绕过它,再向上越过定滑轮,最后向下到达你手拉的自由端。标着 T 的两个箭头表示绳从两侧向上拉动滑轮——它们合起来托住重物。
绳子的一端系在横梁上的固定点。这一端始终不动,从而给动滑轮一个固定的锚点可供拉动。
绳子向下、绕过承载重物的滑轮,再向上折回。因为它整个绕了一圈,所以滑轮是同时被两段绳吊着的。
上面的定滑轮固定在横梁上,轮轴不能移动。它并不减小力——只是改变绳子的方向,让你能向下拉,而不必直直地往上举。
拉动动滑轮的两段绳各自承担一部分重量。两段绳时,每段各承担约一半的 W,所以你拉的那根绳里的张力约为重物的一半。
向下拉自由端,重物便升起。因为绳子是分担的,你收进的绳长大约要是重物上升高度的两倍——省了一半力,却费了一倍距离。
不能。单个定滑轮只是改变了用力的方向,仍然要用与重物相等的力去拉;唯一的好处是你可以向下拉,比直接往上举更省事。
因为重物挂在两段绳上。每段绳各承担约一半的重量,所以你拉的绳子只需要约一半的力。
代价是距离。要把重物升高 1 米,你得把大约 2 米长的绳子拉过滑轮,所以所做的功并没有变。
数一数从下向上拉住动滑轮的绳段数量——本图是两段。所需的力大约是重物除以这个段数。
要考虑。真实的滑轮轮轴和绳索之间都有摩擦,所以总要额外多用一点力,实际省下的力会比理想段数所暗示的略少。