定滑轮和动滑轮图片—滑轮的轴在哪里图片

前不久刷到一个小视频，一个人坐在一个篮筐里通过一个高处固定的滑轮和一根绳子把自己拉到顶端，就是下边这个截图：

男子坐在竹筐里通过一个定滑轮将自己提升到顶端

看完了随手在下边回复：“不光可行，而且比旁人拉绳子能省一半的力。”为了避免争论，我这句话说的很详致，连句号都没忘。

哎，可真是高估了头条网友的普遍智力水平，竟然有很多人在下边批评，不少人还质疑我的工程师头衔，比如这俩。

今儿趁着不忙，用3种方法好好聊聊这个小视频里，这个人拉自己上去用多大的力，当然了这么简单的问题用初中知识就行。

第一种方法：绳子受力分析。从最基本物体受力平衡开始分析：

物体受力平衡时保持静止或运动状态不变

质量为m的物体在重力场g中，由一根绳子悬吊，当其处于静止（左）、匀速上升（中）、匀速下降（右）时，均有：

f0=mg

同样的，如果用两根绳子来悬挂重物，那么单根绳子的拉力即为：

f0=1/2mg，且无论该重物处于静止还是匀速上升或者匀速下降过程。

双绳状态，单根受力降为一半

同样的，将人和篮筐视为重物m，无论其处于静止还是匀速状态，人拉的这根绳子张力：

f0=1/2mg

如下图：

人拉绳子的力只需人+篮子总重的一半

此题证毕。

第二种方法：能量守恒法，我原话说的是“比旁人拉绳子能省一半的力”，评论里有人说省力不省功，是的，您说的很对，很多时候忽略过程只对比前后状态，可以轻松解决很多中学的物理和化学问题。那么人拉自己上升前后的状态可以画一张简图：

人+篮上升后的势能变化=人拉绳子做的功

从图可知，人拉绳子前后，人和篮子上升了L的高度，而绳子从手中经过的距离是2L，那么根据势能差=功，可得：

mgh=f0L，其中L=2h；

则有f0=1/2mg，此题证毕。

现在说第三种方法，其实很多人看了上边的分析还是不服的，那么我们直面“定滑轮改变力的方向而不改变力的大小”这一个概念来分析这道题。

首先上图，图中为一个明确无误的定滑轮，一个人通过一根绳子和这个定滑轮将重物m悬吊起来。

此时绳子的拉力有：

f0=f1=mg

符合“定滑轮改变力的方向而不改变力的大小”的定义。

问题的关键在于悬吊滑轮的f2是多大？是等于mg还是等于2倍的mg？这个受力其实是定滑轮的“轴”受到的拉力。

我们换一张图，将人的拉力f1换成等重的重物m，那么有这张图：

一目了然，f2=2mg=2f0

我想表达的意思是：“绕过定滑轮的绳子两侧的拉力是相同的，但是定滑轮的轴受力为绳子拉力的2倍”，是不是有点动滑轮的影子了？

那么，现在我们来看看动滑轮，动滑轮这个“放大力”放大的是哪个部位的受力。

下图是一个标准的“动滑轮”起吊重物的受力示意图：

很明显，人的拉力f4和墙顶铆钉拉力f3是相同的，但均为f0（f0=mg）的一半。动滑轮“省一半的力”，这个意思其实是绕过滑轮外缘的绳子拉力是滑轮轴的受力的一半。

我们将单个滑轮受力简化，即得下图：

不同的受力点分析会造成“定”还是“动”的不同

所以是定滑轮还是动滑轮，是根据滑轮轮缘绳和轮轴不同的受力点来定的，而不是这个滑轮是“固定”还是“移动”来区分的。

回到视频里，这个自行车圈改造的定滑轮的轴受到的力就是“男子和篮子的总重量”mg，根据滑轮受力分析，轮缘绳子拉力即为轮轴受力的1/2。此题证毕。