滑轮是变形杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变形的等臂杠杆,不省力且不费力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮,是变形的不等臂杠杆(省力杠杆),能省一半力,但费一倍的距离(动滑轮上升n米,细绳自由端上升2n米n≥0),并且不能改变力的方向。定滑轮细绳的受力方向无论向何处,吊起重物所用的力都相等(动力臂和阻力臂都相等且等于滑轮的半径);动滑轮细绳受力方向竖直向上时最省力。
实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。
滑轮复到原来的位置,跟弹簧一个道理,有个极限,除非弩弦是松松垮垮的,那样即使能拉到位也没力量,弹簧钢弩片的材料决定了用不用滑轮。首先,加滑轮肯定不是为了省力。为什么这么说呢?打个比方,假如把弩片的滑轮(实际上是动滑轮)的受力方向简化为垂直于弩片(当然实际情况可能不是这样),那么弩片的弹力为100公斤,而人只能拉动50公斤,则需要加一个动滑轮来分力。但如果因为人只能拉动50公斤来加一个滑轮而用100公斤的弩片,显然是得不偿失的,那不如做一个50公斤的弩片算了。机械行业的人都知道,在材料一定的情况下,决定弩片(如果是弹簧钢)的弹性大小(即拉力)有三个因素:1,力臂;2,弩片厚度;3,弩片宽度。改变这三个因素中任何一个都可以改变弩片弹力大小的。所以如果为了省力而加滑轮,不如直接降低弩片弹力了。那么加滑轮为了什么呢?为了在拉力一定的情况下,延长打击行程。先说说影响弩对目标伤害效果的因素:箭速、箭的动能和箭造成的创口。影响箭速和箭的动能,一个是作用在箭上的力有多大小,一个是这个作用力对箭作用了多长时间。那么如果在这个作用力已经一定的情况下,打击行程越长,箭速越快了。而动滑轮恰好有这个功能,可以延长打击行程。就是说,拉力如果受到限制拉力一定值的情况下,动滑轮组越多,就越可以延长作用力的作用距离。当然以上因素都是互相制约的,动滑轮组多了就会造成耗能也多,如果弦绳是钢丝绳那么动滑轮和定滑轮因它产生的耗能肯定少了。
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