旗杆上的定滑轮坏了以后
假设旗杆上的定滑轮坏了,从定滑轮处挂下了两根绳子,不能再上下移动,如图(一)3.13-1所示。为了把旗帜升到旗杆顶端,而又不能以爬杆的形式让人把旗帜送上去,你能想出什么巧妙的办法吗?做一做下面的实验,也许能对你有所启发。
1.“爬绳猴”的玩具
用一块三夹板或胶木板按图(一)3.13-2所示的形状加工出“猴子”的躯干和四肢部件。加工时使前肢固死在躯干上,使后肢可以绕躯干上的O轴转动。在前肢圆孔中装两根短轴A、B,让细绳从两轴间穿过,并用细橡皮筋把两轴圈在一起,使轴对绳有很小的压力。在后肢的两圆孔中分别装上短轴C、D,让穿过A、B轴间的绳按图中虚绳绕过C、D轴,最后在后肢和躯干之间拴一根橡皮筋EF,使后肢在绳松弛的时候向躯干靠拢,小猴子就完全组装好了。
实验时只要把绳的上端固定,在下端用手拉线,使后肢绕O轴逆时针偏转。你可以看到,当后肢伸直到一定程度,绳在A、B轴间打滑,使前肢带着躯干向上移动一段。再使下端的绳松弛,A、B间的绳不再打滑,猴子被悬挂在绳上,其后肢向上弯曲。如此,只要反复用手使下端的绳一紧一松,一紧一松,猴子就向上爬去。
在这个有趣的玩具中,你能解释猴子上升的原因吗?你还可把绳的绕法改变一下,如让绳从A、B间穿过,再直接绕过D轴一侧;或者让绳从A、B间穿过,绕过D轴,再绕过C轴,看看绕法改变以后,猴子还能再爬上去吗?试解释能否爬上去的原因。
2.“铁丝缆车”
用镀锌铁丝(直径2毫米左右)按图(一)3.13-3所示的形状弯一个四角带坏的梯形框架,用两根绳各穿过一侧的两个环。将两绳的上端固定,且使悬挂点的距离基本上与梯形框架上短边的长度相等。实验时用双手分别拿住框架下两根绳子的下端,轮流地拽拉左右两根绳子,即将其中一根绳拉紧时,将另一根绳放松,反复拉放,这个“ 铁丝缆车”就爬上去了。试解释“铁丝缆车”向上升的原因。
3.能否用特殊的同心滑轮向上转?
看图(一)3.13-4,你就知道这是一个杠杆。用手向下拉绳,重物就会上升,但是它上升的高度是很有限的。如果能够随着重物C上升,B点的悬挂绳缩短,A点的拉绳放长,就能实现使重物不断上升的目的。但用什么样的装置才能执行这些功能呢?现在提供一只同心的两重滑轮,两滑轮的直径一大、一小,就像轮轴一样,如图(一)3.13-5所示,你能否想出一个方法来完成上述任务吗?
选自:《高中物理课外实验》
相关文章:
|