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自己拉自己

发布时间:2025/7/16 16:07:21   
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资料来源:省科学技术协会

你一定看过升旗仪式吧,你想过没有,旗杆上的什么装置帮助我们把国旗升上旗杆顶端?没错,是滑轮装置。

滑轮是可以绕中心轴转动的、周围有槽的轮子。它可分为轮轴固定的定滑轮,以及轮轴随滑轮的回转会移动的动滑轮。

早在公元前年,古希腊人就已经知道如何使用复式滑轮了。大约在公元前年,亚里士多德在著作《机械问题》里的第十八个问题,专门研讨“复式滑轮”系统阿基米德贡献出很多关于简单机械的知识,详细地解释滑轮的运动学理论。据说阿基米德曾经独自使用复式滑轮拉动一艘装满了货物与乘客的大海船,公元一世纪,亚历山卓的希罗分析并且写出关于复式滑轮的理论,证明了负载与施力的比例等于承担负载的绳索段的数目,即“滑轮原理”。在中国,至少从战国开始,滑轮在作战器械、井中提水等生产劳动中就被广泛应用了。科普展品生产厂家北京定致提示大家传说公元前四世纪,巧匠公输般为季康子葬母下棺,使用了滑轮。汉代画像砖和陶井模型都有滑轮装置。

山东武梁祠一汉代画像砖,描绘了人们从水中打捞铁鼎的画面:河岸两边各有三人前后拉着绳子,脚蹬河岸斜坡,弯腰使劲;绳子一端通过滑轮连结在铁鼎上;上下左右,众人围观。它描述的是秦始皇“泗水取鼎”的故事。传说,大禹造了九个巨鼎,以便人们识别善恶。九鼎从夏传到商、周,成了最高统治者权力的象征。在公元前年,秦昭王从周王室取走了九鼎,不幸途中一鼎竟然飞入泗水河。后来,秦始皇去东海觅神仙,路过此地,便命令千人入泗水河打捞宝鼎。可是,当宝鼎刚拉出水面,一条龙冲出,咬断绳索,宝鼎又沉落河底。科普展品生产厂家北京定致提示大家画面左边生动地刻划了绳子断裂一刹那,拉绳人朝天仰倒的情景。这幅画和这个故事表明那时候已普遍使用滑轮。

滑轮的另一种形式是辘轳。将一根短圆木固定于井旁木架上,圆木上缠绕绳索。索的一端固定在圆木上,另一端悬吊木桶。转动圆木即可提水。只要绳子缠绕得当,绳索两端都可悬吊木桶。一桶提水上升,另一桶往下降落,这就可以使辘轳总是在作功。“史佚始作辘轳”,史佚是周代初年的史官,表明辘轳大概起源于商末周初。据曾公亮在《武经总要前集·水攻·济水府》中记载,周武王时有人以辘轳架索桥,穿越沟堑。唐代刘禹锡在《刘梦得文集·机汲记》中描写了他亲自所见的一种称为“机汲”的提水机械,它是将辘轳与架空索道联合并用,以便将山下流水一桶桶地提上山顶,既浇田地又省力。

定滑轮能改变用力的方向,手拉动的距离等于物体上升的距离,但不能省力。动滑轮不能改变力的作用方向,但可以省力一半。定滑轮和动滑轮组合在一起叫滑轮组,使用滑轮组既省力,又能改变力的方向。而且滑轮组越多越省力。滑轮在古代已有应用,现广泛用于链条起重器和吊车等。

在力学里,典型的滑轮是可以绕着中心轴旋转的圆轮。在圆轮的圆周面具有凹槽,将绳索缠绕于凹槽,用力牵拉绳索两端的任一端,则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转。滑轮实际上是变形的、能转动的杠杆。滑轮主要的功能是牵拉负载、改变施力方向、传输功率等等。多个滑轮共同组成的机械称为“滑轮组”,或“复式滑轮”。科普展品生产厂家北京定致提示大家滑轮组的机械利益较大,可以牵拉较重的负载。滑轮也可以成为链传动或带传动的组件,将功率从一个旋转轴传输到另一个旋转轴。通常,滑轮组的名称以组成滑轮组定滑轮与动滑轮的数目来表示。如由四个定滑轮和四个动滑轮组成的滑轮组称为四四滑轮组。

滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一。绳子的自由端绕过动滑轮的算一段,而绕过定滑轮的就不算了。使用滑轮组虽然省了力,但费了距离,动力移动的距离大于重物移动的距离。费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数,用滑轮组做实验,很容易看出,使用滑轮组虽然省了力,但是费了距离,因为动力移动的距离大于货物升高的距离。



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