植物百科网
当前位置: 首页 农业百科

滑轮的结构示意图(简单而又不简单的力学知识)

时间:2023-06-28 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 农业百科

使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。动滑轮的支点是变化的。滑轮组是若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省力又改变力作用方向的目的。代表性的滑轮组原则是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。使用动滑轮,动力移动的距离大于重物移动的距离。G动相对于G物来说很小,动滑轮仍然是省力的。

滑轮是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的绳、胶带、钢索、链条等所组成的可以绕着中心轴旋转的简单机械叫做滑轮。

如下图,是一个等臂杠杆,如果在它的上方和下方加一个半圆板,并在支点处安装一个轴使它能转动,这就是滑轮。

滑轮的杆杆模型

所以,滑轮的实质是可以转动的杠杆。杠杆的平衡条件同样适用于滑轮。

滑轮有三类: 定滑轮:在转动的过程中,它的轴固定不动,或者说它的位置不发生改变。动滑轮:在转动的过程中,其轴可以随物体一起移动,或者说,轴的位置不断改变。滑轮组:二个以上的滑轮组合。

定滑轮的特点:如图,根据杠杆原理分析:不计摩擦,F1l1=F2l2,因为 L1=L2,所以,F1=F2,定滑轮的实质是等臂杠杆,使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

定滑轮的杆杆模型

动滑轮特点:如下图,不计动滑轮的重和摩擦,根据杠杆原理分析:F1l1=F2l2,因为L1=2L2,所以,动滑轮的实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。动滑轮的支点是变化的。如只忽略轮轴间的摩擦则:拉力F= (G物 G动)/2。

动滑轮的杆杆模型

滑轮组特点:使用滑轮组既能省力,有时能够改变动力的方向。不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力,拉力F= G/n 。如只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F= (G物 G动)/n。

滑轮组是若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中,省力多少决定绳子的绕法。

代表性的滑轮组

原则是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如:n=5,则需两个动滑轮(3 2)。n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如:n=4,则需两个动滑轮(2 2)。

按要求确定定滑轮个数,原则是:一般的:两股绳子配一个动滑轮,一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。

滑轮组设计原则可归纳为:奇动偶定;一动配一定,偶数减一定,变向加一定。

在以上知识的基础上,我们就可以讨论滑轮省力的物理原理。对于定滑轮,上面讨论的是理想机械,实际使用定滑轮时,要考虑转轴摩擦、绳子和滑轮之间的摩擦,所以,使用定滑轮不能省力,不在本文讨论之列。

滑轮组的省力道理与动滑轮一样,只是动滑轮的数量不同而已,因此,本文也不讨论滑轮组,只讨论典型滑轮----动滑轮。

第一,我们可以用杠杆原理分析动滑轮的省力原理。

如果是理想的动滑轮,不计动滑轮的重和摩擦,根据杠杆原理分析,动力臂为阻力臂的2倍,使用动滑轮能省一半的力。使用动滑轮,动力移动的距离大于重物移动的距离。

第二,从静力平衡的角度分析动滑轮的省力原理。

不计摩擦,当动滑轮在竖直方向静止或作匀速直线时,动滑轮受到了四个静力而平衡,即动滑轮的自重(G动)、重物对动滑轮的拉力(等于物体重G物)、两股绳子对动滑轮的拉力F。由于不计摩擦,两股绳子对动滑轮的拉力F是相等的,则有平衡等式:2 F= G物 G动,推出拉力F= (G物 G动)/2。

G动相对于G物来说很小,所以,F小于G,即动滑轮是省力的。

第三,从机械功原理角度来讨论动滑轮的省力原理。

机械功原理:使用任何机械都不能省功。理解其含义有以下几种情况:

1、做完一件事,所做的功是一个定值,不论你采用何种方式。省力必然费距离;费力必然省距离。

2、不考虑摩擦和机械自重:用人力F提物所做的功等于机械提物所做的功。

3、不考虑摩擦和机械自重:动力F所做的功等于阻力所做的功。

4、如果考虑摩擦和机械的自重G动(实际机械):动力F所做的功等于机械克服所有阻力所做的功。

5、如果考虑摩擦和机械的自重G动(即实际机械):使用机械不仅不能省功,而且还要多做一些额外功。

所以,对于理想机械,W=FS=Gh,由于S=2h,因此,F=G/2,这就是动滑轮省一半力的原理。

如果不计摩擦,只考虑机械的自重,则FS=Gh G动h,由于S=2h,所以,F= (G物 G动)/2。G动相对于G物来说很小,动滑轮仍然是省力的。

如果考虑摩擦和机械的自重G动(实际机械):动力所做的功等于机械克服所有阻力所做的功。这时,η= Gh/FS,由于S=2h,所以,F=G/2η,η是机械效率,总是小于1的,即动滑轮仍然是省力的。

特别提醒:并不是所有的动滑轮都可以省力的。下图中,右边的动滑轮是费力的。

滑轮是变形杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。在我国早在战国时期著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。

阿基米德详细地解释了滑轮的运动学理论,据说阿基米德曾经独自使用复式滑轮拉动一艘装满了货物与乘客的大海船。西元一世纪,希罗分析并且写出关于复式滑轮的理论,证明了负载与施力的比例等于承担负载的绳索段的数目,即“滑轮原理”。

    推荐阅读
  • 空气含量中最多的气体(空气含量中最多的气体介绍)

    空气中含量最多的气体是氮气,氮气约占空气体积分数的百分比约为78%。通过实验测定,空气的成分按体积计算,氮气大约占78%、氧气占21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%,也就是说空气中含量最多的物质是氮气。氮气化学性质很不活泼,在高温高压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气;在放电的情况下才能和氧气化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活泼金属也只有在加热的情形下才能与其反应。

  • 文思豆腐羹如何做好吃(文思豆腐羹用什么豆腐)

    文思豆腐是一道有名的淮扬菜,需要的就是精湛的刀工,这样做出的文思豆腐会有嫩滑的口感,打造入口即化的口感。文思豆腐羹如何做好吃文思豆腐羹材料和做法步骤一、文思豆腐羹材料准备好豆腐400克,鸡脯肉,火腿还有香菇,再有准备好生菜,冬笋,调料需要准备盐和味精。

  • 结构性存款可以买理财吗(结构性存款是存款吗)

    雪球产品就是今年年初监管向信托公司进行窗口指导,要求叫停的产品。简单的说,这是一种高风险的金融衍生品,它通过持有一定结构的金融衍生品,来实现在某一特定情况下获利。这样的投资结构就能保证我不论涨,还是跌,只要在一定幅度内都可以盈利。交易期权等金融衍生品,是非常高风险的投资。

  • 正言厉色意思(正言厉色的意思)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!正言厉色意思正言厉色,汉语成语,拼音是zhènɡyánlìsè,意思是形容板着脸,神情非常严厉。出自《汉书·王莽传》。宝玉突然想出一个主意,一本正经地给她讲扬州黛山林子洞耗子精偷香芋的故事,黛玉见他正言厉色,以为真有其事,后来才发现原来是在取笑她。

  • 面谈调薪酬有什么技巧(跟老板谈调薪的技巧有哪些)

    如果你在老板心目中分量很大,一般老板都会给你加薪的。和老板谈加薪时目的一定要明确,让老板知道你只是为了加薪,而不是辞职走人。和老板谈加薪后,一定要给老板一个考虑的时间,不要咄咄逼人,逼着老板加薪。老板也要有足够的思考时间,来考虑你是否值得加薪,给你加薪后对公司有没有什么影响。不仅口头上要表示感谢,工作中要更加努力,让老板觉得给你加薪是值得的。

  • 杏花有没有香味(杏花闻起来会特别香吗)

    杏树是中国著名的观赏树木,可配植于庭前、墙隅、道路旁、水边,也可群植、片植于山坡、水畔,是春季主要的观赏树种。杏花直径2至3厘米,先于叶开放。花梗短,长1至3毫米,被短柔毛。花萼紫绿色,萼筒圆筒形,外面基部被短柔毛。萼片卵形至卵状长圆形,先端急尖或圆钝,花后反折。花瓣圆形至倒卵形,白色或带红色,具短爪。

  • 减肥减肚子的方法(怎么减肚子呢)

    减肥减肚子的方法食用健康食品:酸奶与发酵的牛奶能激活消化必须的物质,有助于改善肠道微生物系统,从而防止腹部隆起。走路、喝水、按摩:走路及喝水有利腹部扁平。

  • 新坑翡翠手镯多少钱(新坑翡翠手镯的价格)

    新坑翡翠手镯多少钱?新坑翡翠手镯多少钱翡翠手镯作为大件翡翠制品,用料特别多,只有大块、质量好的翡翠原石才能打造成手镯,因此翡翠手镯的价格都比较高,商家们拿到质量比较好的原石也尽可能打造成手镯。具体到新坑种翡翠,因为大多数新坑种翡翠透明度都不高,质地也不够细腻,因此种水一般都是以糯种或豆种为主,极少出现冰种或冰种以上的种水,这样的翡翠价格价格自然不会太高,一个品质比较好的糯种翡翠手镯大概在十万以内。

  • 宁波毛蚶做法水煮几分钟(毛蚶煮多长时间可以吃)

    宁波毛蚶做法水煮几分钟毛蚬是很多人喜欢吃的食物,不过建议大家在做之前都要先用开水煮以下。强精益气,提高精液质量,增强精子活力。适用于治疗肾阳虚所致的阳痿、腰痛、小便频数及补五脏之气不足。可治疗全身水肿,小便不利等。能软化和保护血管,有降低人体中血脂和胆固醇的作用。

  • 2022洛阳湿地公园最新名单 洛阳生态公园最新消息

    国家级湿地自然保护区河南黄河湿地国家级自然保护区,面积24000公顷。国家级湿地公园嵩县陆浑湖国家湿地公园,面积4222.39公顷伊川伊河国家湿地公园,面积1384.36公顷。