滑輪組繞線方法分類解析

楊黎娜

定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起構(gòu)成滑輪組，滑輪組是一種重要的簡單機(jī)械，使用滑輪組既能省辦.還能改變力的方向，但同學(xué)們在初學(xué)滑輪組時(shí)，往往對繞線問題感到困惑.本文分三類探討滑輪組繞線問題的解決方法.

已知繩子自由端方向

已知繩子自由端方向（拉力向下或向上），繞繩方法為從繩子自由端開始向滑輪繞，即由外向內(nèi)繞.最后固定在中間的某個(gè)定滑輪或動(dòng)滑輪的掛鉤上.如已知拉力向下，我們先由下往上繞.繞過最外面的定滑輪后繼續(xù)往最外面的動(dòng)滑輪上繞，然后由最外面的動(dòng)滑輪繞到倒數(shù)第二層的定滑輪……直到繞到最里面的某個(gè)定滑輪或動(dòng)滑輪的掛鉤上.

例1 如圖1.小亮站在地面上通過一根繩和兩個(gè)滑輪勻速提升重物2m，按要求畫出滑輪組的繞線.

解析：因人站在下面，且需要將重物提升2m.所以拉力向下，按圖2a、b、c所示的順序用直尺繞線，

答案：如圖2c所示，

已知繩子段數(shù)

已知繩子段數(shù)n（若忽略滑輪重和摩擦，拉力為物重的1/n）和滑輪個(gè)數(shù)，相當(dāng)于已知繩子固定點(diǎn)，因?yàn)椋喝绻K子先固定在定滑輪上.由于每個(gè)動(dòng)滑輪的兩邊都有兩段繩子承重.那么承重的繩子段數(shù)一定是偶數(shù)：如果繩子先固定在動(dòng)滑輪上，那么最上面的動(dòng)滑輪上會(huì)有三段繩子承重，其余每個(gè)動(dòng)滑輪都有兩段繩子承重，所以承重的繩子段數(shù)一定是奇數(shù).也就是說，如果承重的繩子段數(shù)為偶數(shù)，就先把繩子固定在定滑輪上，再由內(nèi)向外按順序繞線：如果承重的繩子段數(shù)為奇數(shù).就先把繩子固定在動(dòng)滑輪上，再由內(nèi)向外按順序繞線.可簡記為“偶定奇動(dòng).由內(nèi)向外”.

例2如圖3所示.利用該滑輪組提起一個(gè)重1000 N的重物，如果要達(dá)到最省力的效果，請畫出繩子的繞法，

解析：已知是由兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，要想最省力，可知繩子段數(shù)最大為5.我們需要把繩子先拴在動(dòng)滑輪上，然后按圖4a、b、c、d、e所示的順序繞線，

答案：如圖4e所示.

水平方向滑輪組

上面兩個(gè)小標(biāo)題討論的均為豎直方向的滑輪組.豎直方向滑輪組在豎直方向旋轉(zhuǎn)90度即為水平方向滑輪組，我們可根據(jù)題意先得出需要分擔(dān)拉物體的力的繩子段數(shù)，如果繩子段數(shù)為奇數(shù)，就先將繩子固定在動(dòng)滑輪上：如果繩子段數(shù)為偶數(shù).就先將繩子固定在定滑輪上，然后由內(nèi)向外繞線，最后繩子的自由端需要畫在滑輪組的上方，

例3小軍同學(xué)研究了滑輪組水平拉動(dòng)物體的情況，用如圖5所示滑輪組將重為50 N的物塊從位置A勻速直線拉到位置B，請?jiān)趫D中畫出最省力的繞線方法，

解析：這是只有一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組，要想最省力.就需要3段繩子承擔(dān)拉力，我們先把繩子固定在動(dòng)滑輪上.然后向定滑輪繞去.直到繩子從上方繞出.

答案：如圖6所示.

如果需要我們按要求設(shè)計(jì)滑輪組，我們又該怎么做呢？首先要確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù).當(dāng)忽略繩重和摩擦?xí)r，根據(jù)物重、動(dòng)滑輪重和拉力的大小關(guān)系計(jì)算出承重的繩子段數(shù)n（n=G物+G動(dòng) /F 保留到整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后都進(jìn)位）.由于每兩段繩子需要一個(gè)動(dòng)滑輪，所以動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)為n/2（四舍五入，保留到整數(shù)）.然后確定定滑輪個(gè)數(shù)（一般是一個(gè)動(dòng)滑輪配一個(gè)定滑輪）.但需注意的是：當(dāng)拉力方向和物體運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，偶數(shù)（n>2）段繩子可減少一個(gè)定滑輪;當(dāng)拉力方向和運(yùn)動(dòng)方向不同時(shí)，奇數(shù)（n≥3）段繩子需增加一個(gè)定滑輪.

滑輪組的繞線需要用直尺畫成直線，要與兩個(gè)滑輪外側(cè)相切.不可重復(fù)繞在同一個(gè)滑輪上，不可相交，一般情況下，我們在最外層最后一根繩子的末端畫箭頭表示拉力的方向，

責(zé)任編輯 蔡華杰