滑轮自述

2020-11-06 04:17谢玉珠
关键词:动滑轮定滑轮滑轮组

谢玉珠

大家好!我的名字叫滑轮,是变形的杠杆,来自简单机械这个大家族.我是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮,在日常生活生产中你会经常见到我哦!在旗杆顶端、吊车、高处下吊重物时都有我的身影.更重要的是,我还可以根据不同的需求而变化自己的身份和功能.那么,我都有哪些身份?分别具有什么特点?都可以帮助人们完成哪些事情呢?接下来,就让我代表众多的滑轮为大家做一个深度的自我介绍吧.

第一个身份:定滑轮

我的第一个身份是定滑轮,此时用我提升重物(如图1甲),在绳子的一端向下用力,物体就会被向上拉起,但轴的位置是固定不动的,如果截取我工作过程中的一张照片来分析,你就会发现我继承了很多杠杆家族的基因(如图1乙):我们可以将绳子两端的力理解为两个向下的力F1和F2,此时我转动的轴心就可以看作是支点.力臂就是我的两条半径,因为半径相等,所以作为定滑轮的我,本质是一个等臂杠杆。

当改变力的方向时(如图2),两个力臂依然都是半径,所以我无法省力,但我可以改变力的方向。

作为定滑轮的我有以下特点:(1)使用时不能省力,但能改变力的方向.(2)如果不考虑轮轴及绳与滑轮之间的摩擦力,则有s=h(s是绳子自由端移动距离.h是物体上升高度),F=G物(F是绳子自由端拉力,G物是物重),v绳=v物(V绳是绳子自由端移动速度,v物是物体运动速度).

例1 (2019.安徽)如图3所示,物块甲和乙处于静止状态.已知甲重12N,乙重8N.不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为____ N.

解析:对乙进行受力分析,可知乙受到绳子的拉力等于乙所受的重力.对甲进行受力分析,可知甲受到绳子的拉力与地面的支持力之和等于甲所受的重力.由于不计绳重及一切摩擦,则甲、乙受到绳子的拉力相等,所以甲受到地面的支持力F=G甲-G乙=12 N-8 N=4 N.

答案:4

第二个身份:动滑轮

我的第二个身份是动滑轮,此时用我提升重物(如图4甲),在绳子的一端用力向上拉.物体就会被向上拉起,物体被提升的同时我也跟着一起被提升了.截取我工作过程中的一张照片来分析(如图4乙),可以将绳子末端的拉力理解为杠杆的动力F1.重物对滑轮向下的拉力理解为阻力F2,此时我围绕着左侧与绳子相切的一点转动,把这个点看作是支点,那么动力臂就是直径,阻力臂是半径,在这种情况下我就是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆.

当我们改变力的方向时(如图5),阻力臂是半径,动力臂会发生改变.

作为动滑轮的我有以下特点:(1)使用时省力,费距离,不能改变力的方向.(2)如果不考虑轮轴及绳与滑轮之间的摩擦力.则有s=2h(s是绳子自由端移动距离,h是物体上升高度),F=1/2(G物+G动)(F是绳子自由端拉力,G物是物重,G动是动滑轮重),v绳=2v物(v蝇是绳子自由端移动速度,v物 是物体运动速度).

例2 (2019.海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正.如图6所示.他把绳子的一端系在乙树上.然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有

段绳子拉甲树,如果不计绳重和摩擦,甲树受300 N拉力,则小谦对绳子的拉力至少为_____N.

解析:由图6可知,甲树相当于动滑轮,故有2段绳子拉甲树,如果不计绳重和摩擦.小谦对绳子的拉力F=(1/2)x300 N=150 N.

答案:2  150

强强联合——滑轮组

有时候既需要改变力的方向,又需要省力,那么我们就会强强联手,构成滑轮组!由于绳子的绕法不同,组成的滑轮组特点是不同的,

作为滑轮组时,我有以下特点:(1)既能省力又能改变力的方向,但费距离.(2)如果不考虑輪轴及绳与滑轮之间的摩擦力,则有s=nh(s是绳子自由端移动距离,h是物体上升高度,n是承担物重的绳子段数),F=1/n(G物+G动)(F是绳子自由端拉力,G物 是物重,G动是动滑轮重),v绳=nv物(v绳 是绳子自由端移动速度,v物是物体运动速度).

例3 (2019.河南,双选)工人用图7所示的滑轮组,在时间t内将重为G的货物匀速提升了h.工人对绳子竖直向下的拉力恒为F以下说法正确的是( ).

A.拉力F的功率为2Fh/t

B.额外功为(2F-G)h

c.滑轮组的机械效率为旦D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大。

猜你喜欢
动滑轮定滑轮滑轮组
滑轮组的装配
由易到难识滑轮
使用单个动滑轮省一半力的条件
斜拉动滑轮时的机械效率分析
“绳上运动合成与分解”的分类例析