18新利最新登入滑车是如何工作的

由:马歇尔的大脑|
一个简单的滑轮系统。"width=
一个简单的滑轮系统。

如果你曾经观察过起重机的末端,或者如果你曾经使用过发动机起重机或牵引装置,或者如果你曾经观察过帆船上的索具,那么你就看到了工作中的滑车和滑车。滑车是由绳索和滑轮组合而成的,它可以让你用力量交换距离。在本期的18新利最新登入工作原理我们将看看如何块和解决工作,也检18新利最新登入查几个其他力量倍增设备!

理解滑车

假设你有一个100磅(45.4千克)的重物悬挂在一根绳子上,如图所示。18新利最新登入

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在这个图中,如果你要把重物悬浮在空中,那么你必须对绳子施加一个向上的100磅的力。如果绳子长100英尺(30.5米),你想把重物举起100英尺,你就必须拉100英尺的绳子。这是简单而明显的。

现在想象一下,你在混合物中加入一个滑轮。

这能改变什么吗?不是真的。唯一改变的是你举起重物时所施加的力的方向。你仍然需要施加100磅的力来保持重物悬浮,你仍然需要卷起100英尺长的绳子来将重物举起100英尺。

下图为增加第二个滑轮后的布置:18新利最新登入

这种安排实际上在很大程度上改变了事情。你可以看到重物现在由两个滑轮悬挂而不是一个。这意味着重量平均分配在两个滑轮之间,所以每个滑轮只能承受一半的重量,即50磅(22.7公斤)。这意味着如果你想让重物悬浮在空中,你只需要施加50磅的力(天花板对绳子的另一端施加了另外50磅的力)。如果你想把重物举得更高100英尺,那么你必须卷起两倍的绳子,0- 200英尺的绳子必须被拉进去。这证明了一个力-距离的权衡。力减少了一半,但绳子必须拉的距离却增加了一倍。

下面的图增加了第三和第四个滑轮的安排:

在这张图中,连接在重物上的滑轮实际上由同一轴上的两个独立滑轮组成,如图右所示。18新利最新登入这样的安排将力减少了一半,距离又增加了一倍。要把重物举在空中,你只需要施加25磅的力,但要把重物举到100英尺高的地方,你必须卷起400英尺的绳子。

滑车可以包含任意数量的滑轮,尽管在某些情况下,滑轮轴上的摩擦力开始成为阻力的重要来源。

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其他力/距离的权衡

在各种简单的机器中,你会接触到力/距离的权衡。例如,杠杆就是这种现象的一个例子:

在这个图中,力F作用在杠杆的左端。杠杆的左端是右端(X)的两倍长(2X),因此在杠杆的右端有一个2F的力,但它作用的距离是左端移动距离(2Y)的一半(Y)。改变杠杆左右两端的相对长度会改变乘数。

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齿轮可以做同样的事情:

在这个图中,左齿轮的直径是右齿轮的两倍。左齿轮每转一圈,右齿轮就转两圈。如果你通过一次旋转向左齿轮施加一定的扭矩,右齿轮将施加一半的扭矩,但将转两圈。

另一个很好的例子是一个简单的液压系统,如下所示:18新利最新登入

假设有两个装满水的圆柱体,如图所示,用管道将两个圆柱体连接在一起。18新利最新登入如果你对左边的柱塞施加一个力F,它就会在左边的圆柱体中产生一个压力。假设你给左边的圆柱体施加了一个10磅的向下的力。我们还设左边圆柱体的半径是0.57英寸。因此,左侧活塞的面积为Pi * 0.57 * 0.57 = 1平方英寸。如果右边气缸的半径大4倍,即2.28英寸,那么右边活塞的面积就是16平方英寸,即大16倍。如果你用10磅的力将左边的活塞向下推16英寸,那么右边的活塞将用160磅的力向上推1英寸。各种各样的液压缸每天都在利用这种简单的力倍增效应。

你可以看到,滑车、杠杆、齿轮传动和液压系统都做着同样的事情:它们让你通过按比例缩小被放大的力可以作用的距离来放大力。事实证明,这种力量乘法是一种非常有用的能力!以下是一些使用这些简单原理的设备:

  • 汽车千斤顶(杠杆或螺纹齿轮)
  • 指甲剪(杠杆)
  • 汽车变速器(齿轮)
  • 来(滑车、齿轮)
  • 开罐器(齿轮、杠杆)
  • 撬棍(杆)
  • 锤爪(杠杆)
  • 开瓶器(杠杆)
  • 汽车刹车(液压)
  • 液压车间升降机
  • 升降机(滑车)
  • 等等……

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最初发表于2000年4月1日

滑轮常见问题解答

18新利最新登入滑轮是怎么工作的?
滑轮是轴上的一个轮子,用来辅助重物的移动。一个单轮滑轮允许你改变力的方向,你必须通过向下拉来提升负载向上。类似地,两个滑轮平均分配重量,使每个滑轮只承受一半的重量,让你用一半的力举起相同的重量。
滑轮在哪里使用?
滑轮在许多行业有各种各样的应用。常见的例子包括建筑滑轮,用于提升和移动沉重的材料;剧院窗帘和窗帘;还有很多运动器材。
起重机是滑轮吗?
起重机是一种使用滑轮和电缆来提升、移动和降低重物的机器。虽然起重机的主要功能是使用滑轮,但它们本身并不是滑轮。
特色

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