大家好, 跟顺哥学物理, 今天我们来具体探讨一下移动滑轮的运动情况。
滑轮
滑轮
假设我们有一个装置, 具体如图所示, 在这个图里可以看到一面墙和一个地板。绳子被固定在那个墙上, 接着它会绕过滑轮, 然后这个绳子的另一端是连接到了一个重量为10kg的重物上面的。
同时, 我们还有一个条件, 就是这个滑轮自身的重量是5kg, 并且我们也同样假设在垂直方向上, 是有一个向上的力在拉着这个滑轮的, 目的就是为了让它能够不与地面发生接触。现在的问题是, 如果我们去拉动这个滑轮的话, 它的运动方式到底是什么样子的? 以及关于力的分析又应该是怎样的?
图1
我们用一百五十牛顿的力去拉动滑轮, 同时还有一个垂直向上的力拉着滑轮, 目的是不让它掉下来, 虽然这个力没有画在图上。已知重物与地面之间的摩擦系数是零点四, 那么眼下这种情况会怎么发展呢? 大家是不是心里都会冒出同一个疑问, 想知道后面究竟会发生什么事。
随着拉力被施加, 滑轮会出现向右移动的现象, 此时上面的绳子会变长, 下面的绳子会变短, 重物也会随之出现向右移动的情况。
不过, 需要特别注意的是, 如果滑轮向右边移动了1厘米的距离, 那么重物实际移动的具体的距离具体是多少呢?
我们按照这样的逻辑来进行分析, 那就是滑轮向右移动了一厘米的位置, 此时上面的绳子长度会增加一厘米, 与此同时下面的绳子长度会缩短一厘米, 可对于重物而言, 为了能够达到上述所描述的这种状态, 它必须产生两厘米的位移, 这就相当于存在着两个力在共同拉动重物, 其中一个方向是向右的拉力, 另外一个是来自于墙壁的支撑作用。
在经过相同的一段时间之后, 我们能够得出结论, 滑轮移动的运动速度以及重物的运动速度它们之间存在某种关系, 这种关系具体是重物的移动速度等于滑轮的移动速度的两倍的数值。与此相似的, 重物与滑轮之间的加速度也存在着一样的倍数情况, 即重物的加速度同样是滑轮加速度的两倍数值。
接着来看一下作用在重物身上的那个摩擦力的情况, 它的方向是和拉力的方向相反的, 所以这个力应当指向左边, 至于具体大小究竟是多少呢, 可以将其计算为用十kg去乘以重力加速度的结果。
f=10*9.8*0.4=39.2N
作用在重物上面的合力量, 是由绳子的拉力T, 去减去产生的摩擦力之后, 所计算出来的数值。
即, T=f减去ma。
T减去39.2等于10乘以物, 此处标记为（1）。
我们再对滑轮进行一次分析, 这个滑轮受到一个向右的拉力, 大小是150牛, 同时它还有两个方向向左的作用力高中物理动滑轮，这两个向左的力分别来自于上方绳子的拉力T以及下方绳子的拉力T, 并且需要明确的是绳子在上部和下部的拉力数值是完全相等的, 所以我们可以根据这些力的关系列出以下的公式。
150-2T=5*a轮（2）
重物的加速度a物是滑轮的加速度a轮的两倍。即a物=2*a轮。
我们把式子<（1）>进行变换操作, 最终得到了T等于39.2加上10乘以a物这个结果。
把这个数值带进第二个公式里面, 然后就能写出一个等式, 这个等式是由一百五十减去二乘以三十九点二加十倍的物体加速度, 这部分的结果等于二点五乘以物体的加速度所组成的。
在进行了必要的整理工作之后所获取到的结论是, 物体a的速度数值等于3.18m/s。
那个滑轮的加速度是这个的一半, 也就是说, 那个滑轮的加速度是a轮等于1.59米每二次方秒。
本题的关键, 在于必须搞清楚, 滑轮的速度跟重物的速度, 其实是不一样的, 加速度也不一样, 它们之间, 恰好构成了倍数为2的关系, 这指的是动滑轮的情形；而面对定滑轮时, 情况就不一样了, 因为那时候, 比例是1比1高中物理动滑轮物理好资源网，这意味着, 重物的速度和滑轮的速度，是一样的。
说到动滑轮这个物体, 绳子它是绕过了滑轮的, 因此就有两个力在拉着滑轮, 只要滑轮轻微地移动一下, 那么就对应着有两股拉力存在的状况。
不管上面的那段绳子, 还是下面的那一段绳子, 它们都会产生力的作用, 尤其是墙面是不动的, 这给人一种感觉, 就是让人感受不到有拉力的存在, 可是实际上, 确实是存在着拉力的。
滑轮是移动的
请您再次观察上图所展示的内容, 对滑轮以及重物的运动状况进行比较, 从而判断出谁的运动速度更加快速。