Ⅰ 杠杆和滑轮定义以及它们的作用
物理学中把在力的作用下抄可以围绕固定点转动的坚硬物体叫做杠杆
滑轮是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。
杠杆是分省力杠杆(动力臂大于阻力臂)和费力杠杆(阻力臂大于动力臂)
定滑轮不省力,但改变力的方向(不省功)
动画轮省力,但不改变力的方向也费距离(不省功)
滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的优点即改变力方向也省力,但也费距离,省力的多少要看绕在动滑轮的绳子段数多少(不省功)
Ⅱ 杠杆,动滑轮,定滑轮,滑轮组。那个机械效率最高
杠杆没有可比性,是完全不同的东西,机械效率可能比滑轮高,也可能比滑轮低。
相同的滑轮可比
单个滑轮相比,定滑轮高于动滑轮,动滑轮的还要加上自身重量带来的额外功。
滑轮组效率一般比单个滑轮低,多个滑轮的摩擦力做的额外功会明显要高。
所以单个定滑轮的机械效率要高些。
Ⅲ 滑轮组省力原理
定、动滑轮组装成滑轮组使用时,可以增加与绕过动滑轮的绳子股数,以使阻力可以分担到更多股的绳子上,从而实现更力的目的,但为省力必须付出的代价是:作用在绳子自由端的动力需要移动更远的距离,即费距离。
因为功的原理表明:使用机械时,省力的机械必费距离,省距离的机械必费力,不存在既省力又省距离的机械。
使用中,省力多少和绳子的绕法,决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被几根绳子承担,力就是物体和动滑轮总重的几分之一。原则是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。
用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如:n=5,则需两个动滑轮(3+2)。n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如:n=4,则需两个动滑轮(2+2)。
其次,按要求确定定滑轮个数,原则是:一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。
(3)定滑轮滑轮组杠杆会省功吗扩展阅读
在使用滑轮组移动重物的过程中,物体移动时受到的阻力是我们“工作”的目的,可以称这部分阻力为“有用阻力”,但由于使用了滑轮(组),我们在移动重物克服“有用阻力”的同时,不得不克服由机械带来的“额外阻力”——机械自身重力(如动滑轮重、绳重)和摩擦。
定滑轮可以改变力的方向,但不能省力地拉动物体。动滑轮不可以改变力的方向,但能省一半的力地拉动物体。滑轮组结合了定滑轮和动滑轮,这样既可以改变力的方向,又能很省力地拉动物体。若不计滑轮组使用中所做的额外功,动滑轮用的越多越省力。
Ⅳ 滑轮组为什么省力 动滑轮可以用杠杆说过去,那动滑轮呢
除定滑轮外【定滑轮】滑轮的轴固定不动,它实质上是一个等臂杠杆。动力臂和阻力臂都是滑轮的半径r,根据杠杆原理fr1=wr2。它的机械利益为
变了动力的方向,如要把物体提到高处,本应用向上的力,如利用定滑轮,就可以改用向下的力,因而便于工作。
【动滑轮】滑轮的轴和重物一起移动的滑轮。它实质上是一个动力臂二倍于阻力臂的杠杆。根据杠杆平衡的原理wr=f·2r,它的机械利
改变用力的方向。其方向是与物体移动的方向一致。
【滑轮组】动滑轮和定滑轮组合在一起叫“滑轮组”。因为动滑轮能够省力,定滑轮能改变力的方向,若将几个动滑轮和定滑轮搭配合并而成滑轮组,既可以改变力的大小,又能改变力的方向。普通的滑轮组是由数目相等的定滑轮和动滑轮组成的。而这些滑轮或者是上下相间地坐落在同一个轮架(或叫“轮辕”),或者是左右相邻地装在同一根轴心上。绳子的一端固定在上轮架上,即相当于系在一个固定的吊挂设备上,然后依次将绳子绕过每一个下面的动滑轮和上面的定滑轮。在绳子不受拘束的一端以f力拉之,被拉重物挂在活动的轮架上。对所有各段绳子可视为是互相平行的,当拉力与重物平衡时,则重物w必平均由每段绳子所承担。若有n个定滑轮和n个动滑轮时,
且为匀速运动时,则所需之f力的大小仍和上面一样。因此,在提升重物时才能省力。其传动比乃为f∶w=1∶2n。注意,在使用滑轮组时,不能省功,只能省力,但省力是以多耗距离(即行程)为前题的。
前边所分析的定滑轮、动滑轮以及滑轮组,都是在不计滑轮重力,滑轮与轴之间的摩擦阻力的情况下得出的结论。但在使用时,实际存在轮重和摩擦阻力,所以实际用的力要大些。
Ⅳ 滑轮组的省力原理是什么物理
提问
网络知道
滑轮组省力原理?
滑轮组是由动滑轮和定滑轮组成的。动滑轮和定滑轮的力都可以用杠杆原理解释。那么滑轮组呢?求图解如下图的滑轮组,理想状态下只用三分之一的力,可不可以用杠杆原理解释?
求不要复制黏贴,恳求各位大神能给学弟一个解答,谢谢
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我来答
1条回答
还是当下
LV.8 2017-05-22
杠杆原理的本质就是用功能原理解释的啊,使用机械时,人们所做功,都等于不用机械而直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功
这里,提高绳子一端,设提高的高度为L,物体只是移动了提高的距离的1/3,而功=力乘以距离,因此FL=MgL/3,所以力为Mg/3,省力必须费距离,两者乘积就是功是不变的对应理想的(无摩擦力)机械
也可以这样理解,绳子是静止的,它的张力处处都是F才能平衡维持静止,这个物体被三段绳子拉着,每一段的力量都是F,所以3F=Mg
Ⅵ 滑轮组和杠杆是
滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中,省力多少和绳子的绕法,决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被两根绳子承担,即每根绳承担物体和动滑轮
力就是物体和动滑轮总重的几分之一。
数,原则是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如:n=5,则需两个动滑轮(3+2)。n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如:n=4,则需两个动滑轮(2+2)。
其次,按要求确定定滑轮个数,原则是:一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。
综上所说,滑轮组设计原则可归纳为:奇动偶定;一动配一定,偶数减一定,变向加一定。
滑轮
由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械。滑轮是杠杆的变形,属于杠杆类简单机械。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变形的等臂杠杆,不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮,是变形的不等臂杠杆,能省一半力,但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。
工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。
滑轮有两种:定滑轮和动滑轮
(1)定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可改变作用力方向.
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮,弹簧秤的读数是一样的。可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆,动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
(2)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多费1倍距离.
动滑轮的特点
使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
动滑轮的原理
动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。
(3)滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向.
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.
滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
省力的大小
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组的特点
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——动力移动的距离大于货物升高的距离。
滑轮组原理
有的中学物理教科书认为,利用滑轮组运输或提升货物,只能省力,但不能省功,中学物理教科书的上述结论对从事机械
械传动设计工作的工程师影响极大,由于汽车、火车、轮船等运输装置和各种机械装置在使用的过程中会频繁地出现启动、加速、减速、停止等各种运动,并在启动、加速、减速、停止等各种运动过程中消耗大量的能量,完全需要在理论上说明怎样设计或使用汽车、火车、轮船等运输装置的传动系统,以使其处于最佳节能状态,但中学物理教科书的上述结论使得机械工程师在从事机械传动设计时,以及在指导人们使用运输车辆和机械装置时,往往忽略了滑轮组的段数或减速机的传动比在各种状态下与节能的关系,造成现有的许多运输车辆和机械传动装置在运行过程中的能量消耗较高,输送货物数量较少。
下面通过分析两个物理习题的方式说明利用滑轮组牵引物体,不仅可以省力,而且可以通过将更多的物体输送至目的地的形式节约能源。
对于沿水平方向作牵引物体运动的滑轮组
分析如下:
一个质量为m的物体M放置在水平面上,利用滑轮组通过绳子与物体M相连,绳子牵引物体M的段数为K,绳子的牵引力为F,利用动力装置使物体M沿水平面由静止状态开始作加速运动,则由牛顿运动定律可知:
KF=ma2 (1)
式中a2为物体M的加速度,并且
a2=a1/K (2)
式中a1为滑轮组输入端绳子的加速度,解(1)、(2)式可得:
a1=K2F/m (3)
使用滑轮组的目的是运输或提升一定数量货物到达目的地,每个从事具体劳动的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。为了对比使用滑轮组与不使用滑轮组的区别,令滑轮组输入端绳子的加速度在使用滑轮组与不使用滑轮组时都为a1值,在此状态下动力装置输出的功率相等,设不使用滑轮组时(K=1)动力装置运输的物体M质量为m′,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m,则有:
F/m′=K2F/m (4)
化简后可得:
m=K2m′ (5)
但使用滑轮组时动力装置运输物体M的距离是不使用滑轮组时的L/K,为了便于对比,分别令两种状态下的动力装置工作K次,这样一来,使用滑轮组的动力装置就可将质量为K2m′的货物输送至L距离,不使用滑轮组的动力装置则将质量为Km′的货物都输送L距离,此时通过对比可见,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量m为不使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量m′的K倍。
当物体M的运动存在摩擦阻力f时,则式(1)变为
KF-f=ma2 (6)
其中f=μmg,μ为摩擦系数。
解(2)、(6)式,并将f=μmg带入可得:
a1=(K2F-Kμmg)/m (7)
同样令滑轮组输入端绳子的加速度在使用滑轮组与不使用滑轮组时都为a1值,在此状态下动力装置消耗的功率相等,设不使用滑轮组时(K=1)动力装置运输的物体M质量为m′,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m,则有:
(F-μm′g)/m′=(K2F-Kμmg)/m (8)
化简后可得:
m=K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g) (9)
同样地,使用滑轮组时动力装置运输物体M的距离是不使用滑轮组时的L/K,为了便于对比,分别令两种状态下的动力装置工作K次,这样一来,使用滑轮组的动力装置就可将质量为K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g)的货物输送至L距离,不使用滑轮组的动力装置则将质量为Km′的货物都输送L距离,此时通过对比可见,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量m为不使用滑轮组时动力装置提升的物体M质量m′的KF/(F+Kμm′g-μm′g)倍。也就是说,利用滑轮组牵引物体,在某些条件下使运输车辆和机械传动装置不仅可以省力,而且可以通过将更多的物体输送至目的地的形式节约能源。
由于汽车、火车、轮船等运输装置在使用的过程中会频繁地出现启动、加速、减速、停止等各种运动,并在启动、加速、减速、停止等各种运动过程中消耗大量的能量,上述结论可以在理论上被用来指导和说明设计或使用汽车、火车、轮船等运输装置的传动系统,以使其处于最佳节能状态。例如,汽车、火车、轮船等运输装置在启动、加速阶段可以采用大传动比的传动系统,开足马力全力冲刺,而不要采用传动比小的传动系统。
对于沿垂直方向作牵引物体运动的滑轮组或者是减速机分析如下:
一个质量为m的物体M悬挂在空中,利用滑轮组的输出端通过绳子与物体M相连,绳子牵引物体M的段数为K,绳子的牵引力为F,利用动力装置使物体M在空中由静止状态开始作向上的加速运动,则由牛顿运动定律可知:
KF-mg=ma2 (10)
式中a2为物体M的加速度,并且
a2=a1/K (11)
式中a1为滑轮组输入端绳子的加速度,解(11)、(12)式可得:
a1=(K2F-Kmg)/m (12)
使用滑轮组的目的是运输或提升一定数量货物到达目的地,每个从事具体劳动的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。为了对比使用滑轮组与不使用滑轮组的区别,令滑轮组输入端绳子的加速度在使用滑轮组与不使用滑轮组时都为a1值,在此状态下动力装置输出的功率相等,设不使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m′,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m,则有:
(F-m′g)/m′=(K2F-Kmg)/m (13)
化简后可得:
m=K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕 (14)
但使用滑轮组时动力装置提升物体M的高度是不使用滑轮组时的h/K,为了便于对比,分别令两种状态下的动力装置工作K次,这样一来,使用滑轮组的动力装置就可将质量为K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕的货物提升至h高度,不使用滑轮组的动力装置则将质量为Km′的货物都提升至h高度,此时通过对比可见,使用滑轮组时动力装置提升的物体M质量m为不使用滑轮组时动力装置提升的物体M质量m′的K/〔1+(K-1)m′g/F〕倍。
当物体M的运动存在摩擦阻力f时,则式(11)变为
Ⅶ 定滑轮可以改变力的作用效果吗
定滑轮不能改变力的作用效果,但是能改变力的作用方向
轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮起不到省力的效果,但是可以改变力的方向,实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆原理。使用定滑轮时,施力牵拉的距离等于物体上升的距离,绳索两端的拉力相等,所以,输出力等与输入力,不计摩擦时,定滑轮的机械效率接近于1。定滑轮原理杠杆是人们生活和生产中常用的一种简单机械,是在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。杠杆可以是直的,也可以是弯曲的。杠杆的平衡原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂。而滑轮是一种变形的杠杆,属于杠杆类简单机械,定滑轮的本质是等臂杠杆。
轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)。它不能改变力的方向,但最多能够省一半的力,但是不省功。与定滑轮能够组成滑轮组。是日常生活中常用的简单机械
使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以看做是一个省力杠杆,O为杠杆的支点,滑轮的轴是阻力的作用点。被提升的物体对轴的作用力是阻力,绳对轮的作用力是动力。提升重物时,如果两边绳子平行,动力臂为阻力臂的两倍;动滑轮平衡时,动力为阻力的一半。因此若不计动滑轮自身所受的重力,使用动滑轮可以省一半力,但这时却不能改变用力的方向,向上拉绳才能将重物提起
Ⅷ 定滑轮,动滑轮,组成滑轮组的力怎么分析
滑轮】滑轮是属于杠杆变形的一种简单机械,是可以绕中心轴转动的,周围有槽的轮子。使用时,根据需要选择。滑轮可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组、差动滑轮等。有的省力,有的可以改变作用力的方向,但是都不能省功。
【定滑轮】滑轮的轴固定不动,它实质上是一个等臂杠杆。动力臂和阻力臂都是滑轮的半径r,根据杠杆原理Fr1=Wr2。它的机械利益为
变了动力的方向,如要把物体提到高处,本应用向上的力,如利用定滑轮,就可以改用向下的力,因而便于工作。
【动滑轮】滑轮的轴和重物一起移动的滑轮。它实质上是一个动力臂二倍于阻力臂的杠杆。根据杠杆平衡的原理Wr=F·2r,它的机械利
改变用力的方向。其方向是与物体移动的方向一致。
【滑轮组】动滑轮和定滑轮组合在一起叫“滑轮组”。因为动滑轮能够省力,定滑轮能改变力的方向,若将几个动滑轮和定滑轮搭配合并而成滑轮组,既可以改变力的大小,又能改变力的方向。普通的滑轮组是由数目相等的定滑轮和动滑轮组成的。而这些滑轮或者是上下相间地坐落在同一个轮架(或叫“轮辕”),或者是左右相邻地装在同一根轴心上。绳子的一端固定在上轮架上,即相当于系在一个固定的吊挂设备上,然后依次将绳子绕过每一个下面的动滑轮和上面的定滑轮。在绳子不受拘束的一端以F力拉之,被拉重物挂在活动的轮架上。对所有各段绳子可视为是互相平行的,当拉力与重物平衡时,则重物W必平均由每段绳子所承担。若有n个定滑轮和n个动滑轮时,
且为匀速运动时,则所需之F力的大小仍和上面一样。因此,在提升重物时才能省力。其传动比乃为F∶W=1∶2n。注意,在使用滑轮组时,不能省功,只能省力,但省力是以多耗距离(即行程)为前题的。
前边所分析的定滑轮、动滑轮以及滑轮组,都是在不计滑轮重力,滑轮与轴之间的摩擦阻力的情况下得出的结论。但在使用时,实际存在轮重和摩擦阻力,所以实际用的力要大些。
【差动滑轮】即链式升降机,是一种用于起重的滑轮组。上面是由两个直径不同装在同一个轴上的圆盘A、B组成的定滑轮。下面是一个动滑轮,用铁索与上面的定滑轮联结起来而成滑轮组。若大轮A的半径是R,小轮B的半径是r,如图1-25所示。当动力F拉链条使大轮转一周,动力F拉链条向下移动了2πR,大轮卷起链条2πR,此时小轮也转动一周,并放下链条长2πr于是动滑轮和重物W上升的高度为
由于2R大于(R-r),差动滑轮的机械利益大于1,若提高机械利益,可加大两轮的半径同时缩小两轮间的半径差。这种机械,亦称“葫芦”,有手动,也有用电来驱动的。链条是闭合的,为防止滑轮和链条间的滑动,滑轮上有齿牙与链条配合运动。
【斜面】简单机械的一种,可用于克服垂直提升重物之困难。距离比和力比都取决于倾角。如摩擦力很小,则可达到很高的效率。用F表示力,L表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。不计无用阻力时,根据功的原理,得
FL=Gh
倾角越小,斜面越长则越省力,但费距离。
【螺旋】属于斜面一类的简单机械。例如螺旋千斤顶可将重物顶起,它是省力的机械。千斤顶是由一个阳螺旋杆在阴螺旋管里转动上升而将重物顶起。根据功的原理,在动力F作用下将螺杆旋转一周,F对螺旋做的功为F2πL。螺旋转一周,重物被举高一个螺距(即两螺纹间竖直距离),螺旋对重物做的功是Gh。依据功的原理得
很小的力,就能将重物举起。螺旋因摩擦力的缘故,效率很低。即使如此,其力比G/F仍很高,距离比由2πL/h确定。螺旋的用途一般可分紧固、传力及传动三类。
【齿轮和齿轮组】两个相互咬合的齿轮,在它们处于平衡状态时,由力矩平衡方程可得
F·r1=G·r2
式中F表示作用力,G表示物重,r1和r2分别表示大、小齿轮的半径。它们的机械利益为
(R为大齿轮半径)。
【劈】亦称“尖劈”,俗称“楔子”。它是简单机械之一,其截面是一个三角形(等腰三角形或直角三角形)。三角形的底称作劈背,其他两边叫劈刃。施力F于劈背,则作用于被劈物体上的力由劈刃分解为两部分,如图1-26所示。P是加在劈上的阻力,如果忽略劈和物体之间的摩擦力,利用力的分解法,知P与劈的斜面垂直,P的作用可分成两个分力:一个是与劈的运动方向垂直,它的大小等于P·cosα,对运动并无影响;另一个是与劈的运动方向相反的,它的大小等于P·sinα,对运动起阻碍作用。所以,当F=2P·sinα时劈才能前进,因而P与F大小之比等于劈面的长度和劈背的厚度之比,因此劈背愈薄,劈面愈长,就愈省力。劈的用途很多,可用来做切削工具,如刀、斧、刨、凿、铲等;可用它紧固物体,如鞋楦榫头,斧柄等加楔子使之涨紧;还可用来起重,如修房时换柱起梁等。
Ⅸ 杠杆、定滑轮、动滑轮、滑轮组、斜面各有什么作用
杠杆是分省力杠杆(动力臂大于阻力臂)和费力杠杆(阻力臂大于动力臂)
定滑轮不省力,但改变力的方向(不省功)
动画轮省力,但不改变力的方向也费距离(不省功)
滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的优点即改变力方向也省力,但也费距离,省力的多少要看绕在动滑轮的绳子段数多少(不省功)
斜面是一种省力机械,在生活中运用十分广阔,如:货柜车装货时利用斜面将货物运上货柜箱,省力的多少要看斜面的长度.