• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      斜拉動(dòng)滑輪時(shí)的機(jī)械效率分析

      2018-08-31 07:45:58
      物理通報(bào) 2018年9期
      關(guān)鍵詞:動(dòng)滑輪機(jī)械效率拉繩

      劉 勇

      (杭州英特外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 浙江 杭州 311121)

      在貴刊2017年第9期“一道動(dòng)滑輪機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)題的思考”[1]一文中,作者得到“就算是理想滑輪組,斜著拉動(dòng)動(dòng)滑輪時(shí)的機(jī)械效率會(huì)變低”的結(jié)論,筆者不贊同這個(gè)結(jié)論,在此提出自己的想法,與大家討論.

      【例題】如圖1所示,忽略繩重和動(dòng)滑輪輪軸處的摩擦,人斜向上用力拉繩,將物體勻速拉升h高度,動(dòng)滑輪左邊的繩子與豎直方向的夾角始終保持不變,為θ,動(dòng)滑輪右邊的繩子與豎直方向的夾角為θ′.設(shè)人對(duì)繩子自由端的拉力為F,動(dòng)滑輪重量為G動(dòng),物體重力為G物.此時(shí)的機(jī)械效率和豎直向上用力拉繩時(shí)相比______(變大、不變、變小)

      圖1 例題題圖

      解析:因?yàn)楹雎岳K重和摩擦,動(dòng)滑輪左右兩端的繩子拉力均為F.將動(dòng)滑輪和跨接其上的繩子看作一個(gè)整體,由于動(dòng)滑輪沿左邊繩子做勻速滾動(dòng),可知整體的質(zhì)心在做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).根據(jù)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理[2],整體所受合力應(yīng)該為零.對(duì)整體作受力分析可得

      θ=θ′

      圖2 動(dòng)滑輪由位置1移到位置2分析

      圖3 作

      為了求出拉力作用點(diǎn)相對(duì)于地面產(chǎn)生的位移,可以利用經(jīng)典力學(xué)伽利略坐標(biāo)變換公式

      r=R+r′

      (1)

      圖4 動(dòng)滑輪軸心當(dāng)作k′參考系

      拉力所做的總功為

      W總=F·r=

      這個(gè)結(jié)果與豎直拉動(dòng)滑輪時(shí)是一樣的.所以斜拉動(dòng)滑輪時(shí),機(jī)械效率并不會(huì)如文獻(xiàn)[1]中所說(shuō)的“機(jī)械效率會(huì)變低”.

      文獻(xiàn)[1]認(rèn)為:因?yàn)閯?dòng)滑輪在水平方向上有一段位移,導(dǎo)致作用在繩子自由端拉力的水平分力做了額外功.這種看法犯了力和位移對(duì)應(yīng)的對(duì)象不一致的錯(cuò)誤,與動(dòng)滑輪的位移相對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是作用在動(dòng)滑輪上的力.事實(shí)上,人對(duì)繩子自由端的拉力并沒(méi)有作用在動(dòng)滑輪上,而是作用在繩子自由端.所以,人對(duì)繩子的拉力應(yīng)該對(duì)應(yīng)繩子自由端的位移.如前文所述,繩子自由端并沒(méi)有產(chǎn)生水平方向的位移,所以人的拉力的水平分力其實(shí)并沒(méi)有做功.如果一定要用動(dòng)滑輪的位移來(lái)計(jì)算總功,與動(dòng)滑輪的位移相對(duì)應(yīng)的力則應(yīng)該是跨接在動(dòng)滑輪上,與動(dòng)滑輪有接觸的那段繩子對(duì)動(dòng)滑輪施加的力.這段繩子有一定的長(zhǎng)度,可將其分成許多長(zhǎng)度很小的繩元,因?yàn)槊恳粋€(gè)繩元都對(duì)動(dòng)滑輪有力的作用,所以動(dòng)滑輪受到的繩子的力為一個(gè)空間力系.空間力系可以向空間任一點(diǎn)等效簡(jiǎn)化為一個(gè)合力和一個(gè)合力偶矩,合力偶矩為力系中每一個(gè)力對(duì)于簡(jiǎn)化中心點(diǎn)的力矩之和[3].可以將繩子對(duì)動(dòng)滑輪作用的空間力系向動(dòng)滑輪軸心簡(jiǎn)化.

      由于動(dòng)滑輪質(zhì)心在做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度為零,由質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理可知繩子對(duì)動(dòng)滑輪的合力的大小剛好等于動(dòng)滑輪和物體的總重量,方向豎直向上;又根據(jù)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理[2],可知繩子對(duì)動(dòng)滑輪的力對(duì)于軸心的力矩之和也為零.綜合可得:繩子對(duì)動(dòng)滑輪的力可等效簡(jiǎn)化為一個(gè)作用點(diǎn)在動(dòng)滑輪軸心,大小等于動(dòng)滑輪和物體的總重量,方向豎直向上的力.因?yàn)閯?dòng)滑輪在水平方向的位移與力的方向垂直,沒(méi)有產(chǎn)生功,可得此時(shí)的總功大小與豎直拉繩時(shí)完全一樣.所以,對(duì)于忽略繩重和輪軸處摩擦的理想滑輪,斜著拉動(dòng)時(shí)與豎直拉動(dòng)時(shí)相比,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率不變.

      猜你喜歡
      動(dòng)滑輪機(jī)械效率拉繩
      滑輪繞線(xiàn)方法攻略
      基于拉繩位移傳感技術(shù)的關(guān)節(jié)位置覺(jué)測(cè)評(píng)方法
      由易到難識(shí)滑輪
      3 電動(dòng)滑輪
      決策探索(2019年19期)2019-10-21 09:16:32
      小丑拉繩
      使用單個(gè)動(dòng)滑輪省一半力的條件
      析拉繩旋轉(zhuǎn)試題解動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題
      揭秘“機(jī)械效率”
      基于拉繩傳感器的試驗(yàn)線(xiàn)路舞動(dòng)軌跡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
      物理機(jī)械效率專(zhuān)題練習(xí)
      静宁县| 曲周县| 福州市| 远安县| 柘城县| 万源市| 阿坝县| 论坛| 沙田区| 卓资县| 广宗县| 天气| 皮山县| 温泉县| 手游| 大关县| 贵港市| 衡阳市| 赣榆县| 丹江口市| 德化县| 东乡| 长武县| 南溪县| 卢氏县| 洮南市| 米泉市| 舟山市| 博野县| 双柏县| 石狮市| 两当县| 滕州市| 吉木乃县| 利津县| 云阳县| 阿拉善左旗| 紫阳县| 太仓市| 衡水市| 谷城县|