意义与机制
多段绳索支撑动滑轮时,各段绳索的拉力共同承担物体的重量。理想情况下,同一根绳中各处的张力近似相同。
承重绳段越多,将物体提升相同高度时,就有越多绳段需要同时缩短。因此,用手拉动绳索的总距离会增大。
关系与条件
当模型有 n 个或更多垂直支撑,且 F=mg/n 且 h=s/n 时,力 Fs 所做的功等于物体 mgh 的势能增加。
在实际的滑轮系统中,滑轮内存在摩擦,并且绳索和滑轮本身的质量需要更大的输入力。重要的是,要区分所使用的简单滑轮的数量,以及所支撑绳索的实际长度。
观察实验中需要注意的事物
当所需的拉伸距离增加时,力下降。
绳索和滑轮的质量、摩擦以及伸缩均被忽略。 绳索的拉力被调整,以解释位移的比例关系。 不进行实际的负载测试。
关键关系与符号
F = mg/n · h = s/n · Fs = mgh
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| n | 绳索段的数量,支撑负载 | 个 |
| s, h | 绳索长度拉伸和提升高度 | m |
工作实例
理想滑轮中,什么得以保留?
输入工作等于势能 · 当所需的拉力距离增加时,力下降与线数成比例。
常见误解
- 增加滑轮数量,并不意味着每次都会获得相同比例的力的增益。
