定滑輪和動滑輪圖片—滑輪的軸在哪里圖片

前不久刷到一個小視頻，一個人坐在一個籃筐里通過一個高處固定的滑輪和一根繩子把自己拉到頂端，就是下邊這個截圖：

男子坐在竹筐里通過一個定滑輪將自己提升到頂端

看完了隨手在下邊回復：“不光可行，而且比旁人拉繩子能省一半的力。”為了避免爭論，我這句話說的很詳致，連句號都沒忘。

哎，可真是高估了頭條網友的普遍智力水平，竟然有很多人在下邊批評，不少人還質疑我的工程師頭銜，比如這倆。

今兒趁著不忙，用3種方法好好聊聊這個小視頻里，這個人拉自己上去用多大的力，當然了這么簡單的問題用初中知識就行。

第一種方法：繩子受力分析。從最基本物體受力平衡開始分析：

物體受力平衡時保持靜止或運動狀態不變

質量為m的物體在重力場g中，由一根繩子懸吊，當其處于靜止（左）、勻速上升（中）、勻速下降（右）時，均有：

f0=mg

同樣的，如果用兩根繩子來懸掛重物，那么單根繩子的拉力即為：

f0=1/2mg，且無論該重物處于靜止還是勻速上升或者勻速下降過程。

雙繩狀態，單根受力降為一半

同樣的，將人和籃筐視為重物m，無論其處于靜止還是勻速狀態，人拉的這根繩子張力：

f0=1/2mg

如下圖：

人拉繩子的力只需人+籃子總重的一半

此題證畢。

第二種方法：能量守恒法，我原話說的是“比旁人拉繩子能省一半的力”，評論里有人說省力不省功，是的，您說的很對，很多時候忽略過程只對比前后狀態，可以輕松解決很多中學的物理和化學問題。那么人拉自己上升前后的狀態可以畫一張簡圖：

人+籃上升后的勢能變化=人拉繩子做的功

從圖可知，人拉繩子前后，人和籃子上升了L的高度，而繩子從手中經過的距離是2L，那么根據勢能差=功，可得：

mgh=f0L，其中L=2h；

則有f0=1/2mg，此題證畢。

現在說第三種方法，其實很多人看了上邊的分析還是不服的，那么我們直面“定滑輪改變力的方向而不改變力的大小”這一個概念來分析這道題。

首先上圖，圖中為一個明確無誤的定滑輪，一個人通過一根繩子和這個定滑輪將重物m懸吊起來。

此時繩子的拉力有：

f0=f1=mg

符合“定滑輪改變力的方向而不改變力的大小”的定義。

問題的關鍵在于懸吊滑輪的f2是多大？是等于mg還是等于2倍的mg？這個受力其實是定滑輪的“軸”受到的拉力。

我們換一張圖，將人的拉力f1換成等重的重物m，那么有這張圖：

一目了然，f2=2mg=2f0

我想表達的意思是：“繞過定滑輪的繩子兩側的拉力是相同的，但是定滑輪的軸受力為繩子拉力的2倍”，是不是有點動滑輪的影子了？

那么，現在我們來看看動滑輪，動滑輪這個“放大力”放大的是哪個部位的受力。

下圖是一個標準的“動滑輪”起吊重物的受力示意圖：

很明顯，人的拉力f4和墻頂鉚釘拉力f3是相同的，但均為f0（f0=mg）的一半。動滑輪“省一半的力”，這個意思其實是繞過滑輪外緣的繩子拉力是滑輪軸的受力的一半。

我們將單個滑輪受力簡化，即得下圖：

不同的受力點分析會造成“定”還是“動”的不同

所以是定滑輪還是動滑輪，是根據滑輪輪緣繩和輪軸不同的受力點來定的，而不是這個滑輪是“固定”還是“移動”來區分的。

回到視頻里，這個自行車圈改造的定滑輪的軸受到的力就是“男子和籃子的總重量”mg，根據滑輪受力分析，輪緣繩子拉力即為輪軸受力的1/2。此題證畢。