滑輪

滑輪

簡單機械
滑輪,依據杠杆原理設計的簡單機械。在力學裡,典型的滑輪(pulley)是可以繞着中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽,将繩索纏繞于凹槽,用力牽拉繩索兩端的任一端,則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞着中心軸旋轉。滑輪實際上是變形的、能轉動的杠杆。滑輪主要的功能是牽拉負載、改變施力方向、傳輸功率等等。多個滑輪共同組成的機械稱為“滑輪組”,或“複式滑輪”。[1]
    中文名:滑輪 外文名: 用途: 拼音:huá lún 英文:pulley 定義:可以繞着中心軸旋轉的圓輪 原理:杠杆原理

曆史

關于滑輪的繪品最早出現于一幅西元前八世紀的亞述浮雕。這浮雕展示的是一種非常簡單的滑輪,隻能改變施力方向,主要目的是為了方便施力,并不會給出任何機械利益。滑輪在古代稱為滑車的繪制最早出現于漢代的畫像磚、陶井模。在《墨經》裡也有記載關于滑輪的論述。

古希臘人将滑輪歸類為簡單機械。早在西元前400年,古希臘人就已經知道如何使用複式滑輪了。大約在西元前330年,亞裡士多德在着作《機械問題》(《Mechanical Problems》)裡的第十八個問題,專門研讨“複式滑輪”系統阿基米德貢獻出很多關于簡單機械的知識,詳細地解釋滑輪的運動學理論。據說阿基米德曾經獨自使用複式滑輪拉動一艘裝滿了貨物與乘客的大海船,西元一世紀,亞曆山卓的希羅分析并且寫出關于複式滑輪的理論,證明了負載與施力的比例等于承擔負載的繩索段的數目,即“滑輪原理”。

1608年,在着作《數學紀要》(《MathematicalCollection》)裡,荷蘭物理學者西蒙·斯特芬表明,滑輪系統的施力與負載之間移動路徑的長度比率,等于施力與負載之間的反比率。這是雛型的虛功原理。

1788年,法國物理學者約瑟夫·拉格朗日在巨着《分析力學》(《Mécanique analytique》)裡,使用滑輪原理推導出虛功原理,從而揭起了拉格朗日力學的序幕。

分類

定滑輪

使用滑輪時,軸的位置固定不動的滑輪稱為定滑輪。定滑輪實質是個等臂杠杆,動力臂(L1)、阻力臂(L2)都等于滑輪半徑。根據杠杆平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結論。

動滑輪

動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多費1倍距離,使用動滑輪能省一半力,費距離。這是因為使用動滑輪時,鈎碼由兩段繩子吊着,每段繩子隻承擔鈎碼重的一半。使用動滑輪雖然省了力,但是動力移動的距離大于鈎碼升高的距離,即費了距離。軸的位置随被拉物體一起運動的滑輪,稱為動滑輪。它是變形的不等臂杠杆,能省一半力(不考慮滑輪的重力與摩擦力的情況下),但不改變用力的方向。

滑輪組

滑輪組是由多個動滑輪、定滑輪組裝而成的一種簡單機械,既可以省力也可以改變用力方向。滑輪組的省力多少由繩子股數決定,其機械效率則由被拉物體重力、動滑輪重力及摩擦等決定。滑輪是一個周邊有槽,能夠繞軸轉動的小輪。

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