物理教育-滑輪組(1)

2021-02-20 十月嬉士

滑輪組是由多個動滑輪、定滑輪組裝而成的一種簡單機械，既可以省力也可以改變用力方向。滑輪組的省力多少由繩子股數決定，重物和動滑輪的總重由n股繩子承擔，提起重物所用的力就是總重的1/n。其機械效率則由被拉物體重力、動滑輪重力及摩擦等決定。滑輪是一個周邊有槽，能夠繞軸轉動的小輪。由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索(繩、膠帶、鋼索、鏈條等)所組成的可以繞著中心軸旋轉的簡單機械 叫做滑輪。

基本信息

中文名稱

滑輪組

外文名稱

pulley system

組成

動滑輪、定滑輪

 

作用

可以省力也可以改變施力方向

效率決定因素

拉物體重力、動滑輪重力及摩擦

適用範圍

物理 生活

摺疊編輯本段滑輪摺疊定義

滑輪是一個周邊有槽，能夠繞軸轉動的小輪。由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索(繩、膠帶、鋼索、鏈條等)所組成的可以繞著中心軸旋轉的簡單機械 叫做滑輪。

滑輪是槓桿的變形，屬於槓桿類簡單機械。

摺疊滑輪的歷史

關於滑輪的繪品最早出現於一幅西元前八世紀的亞述浮雕。這浮雕展示的是一種非常簡單的滑輪，只能改變施力方向，主要目的是為了方便施力，並不會給出任何機械利益。在中國，滑輪裝置的繪製最早出現於漢代的畫像磚、陶井模。

古希臘人將滑輪歸類為簡單機械。早在西元前400年，古希臘人就已經知道如何使用複式滑輪了。大約在西元前330年，亞裡斯多德在著作《機械問題》(《Mechanical Problems》)裡的第十八個問題，專門研討"複式滑輪"系統阿基米德貢獻出很多關於簡單機械的知識，詳細地解釋滑輪的運動學理論。據說阿基米德曾經獨自使用複式滑輪拉動一艘裝滿了貨物與乘客的大海船，西元一世紀，亞歷山卓的希羅分析並且寫出關於複式滑輪的理論，證明了負載與施力的比例等於承擔負載的繩索段的數目，即"滑輪原理"。

1608年，在著作《數學紀要》(《Mathematical Collection》)裡，荷蘭物理學者西蒙·斯特芬表明，滑輪系統的施力與負載之間移動路徑的長度比率，等於施力與負載之間的反比率。這是雛型的虛功原理。

1788年，法國物理學者約瑟夫·拉格朗日在巨著《分析力學》(《Mécanique analytique》)裡，使用滑輪原理推導出虛功原理，從而揭起了拉格朗日力學的序幕。

在我國，約完成於周安王14年癸巳(公元前388年)墨翟(人稱墨子)和他的弟子們寫的著作《墨經》中就有關於滑輪的記載。中心軸固定不動的滑輪叫定滑輪，是變形的等臂槓桿，不省力但可以改變力的方向。中心軸跟重物一起移動的滑輪叫動滑輪，是變形的不等臂槓桿，能省一半力，但不改變力的方向。實際中常把一定數量的動滑輪和定滑輪組合成各種形式的滑輪組。滑輪組既省力又能改變力的方向。

工廠中常用的差動滑輪(俗稱手拉葫蘆)也是一種滑輪組。滑輪組在起重機、卷揚機、升降機等機械中得到廣泛應用。

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