滑車のメカニカルアドバンテージ

滑車プーリーは、重い木枠などの物体を動かしたり持ち上げたりするのに必要な力を大幅に減らす機械です。 標準の滑車は、車軸上の単一の車輪とその上を走るロープで構成されています。 滑車は、それ自体では、オブジェクトに加えられる力の方向を変更することしかできません。 一緒に機能する滑車のシステムは、滑車を形成することができ、力の方向を変えることに加えて力を倍増させます。つまり、物体を動かすのに必要な力が少なくて済みます。 滑車が力を倍増させる程度は、その機械的倍率です。

滑車は重機が利用できない地域で頻繁に使用され、代わりに人力を代用する必要があります。 古代では、滑車は重い荷物を動かすために建設プロジェクトで使用されていました。 現代では、クレーンやその他の重量物運搬機械を設置することが現実的ではないボートで頻繁に使用されています。

200ポンドを持ち上げようとした場合。 床から建物の垂木に木枠を入れると、簡単な滑車を使ってそれを行うことができます。 垂木に滑車を1つ入れ、ロープを通し、ロープの一端を木枠に取り付けます。 ロープのもう一方の端（運搬部分）を引っ張ることで、木枠を垂木に持ち上げることができました。 このシステムでは、ロープを片足で200ポンド引っ張るたびに。 力を入れて、木枠を片足で持ち上げます。 200ポンド未満のもので持ち上げる。 力の力は私たちの200ポンドを動かしません。 木枠。

ロープを木枠に直接取り付ける代わりに、木枠に取り付けられた新しい滑車に通してから、ロープの端を垂木に取り付けると、滑車ができます。 さて、ロープの自由端を引っ張るたびに、ロープは垂木と木枠の間を2回移動する必要があります。 木枠を片足持ち上げるには、ロープを2フィート引っ張る必要があります。 ただし、100ポンドで引っ張るだけで済みます。 力の。

物体を動かすのに必要な力の量と物体の重量の間のこの不一致は、滑車の機械的倍率です。 これは、オブジェクトが移動する距離と比較して、ロープを引く量の差と同じです。 メカニカルアドバンテージを計算するには、持ち上げる物体の重量を それを持ち上げるのに必要な力、または引っ張らなければならないロープの量をオブジェクトの距離で割ることができます 移動します。 最初の方法で機械の機械的倍率を見つけるには、木枠の重量を割ります。 200ポンド、それを持ち上げるのに必要な力の量で、100ポンド、2の機械的倍率を与えます。 一度に運ぶロープの量（2フィート）を木枠が上がる距離（1フィート）で割ると、同じ答えが得られます。 経験則として、滑車と滑車の2つの滑車の間のロープの長さの数は、機械の機械的倍率に対応します。 私たちのマシンでは、ロープは上部プーリーから下部プーリーに渡され、ラフターに戻ります。ロープの長さが2つあると、2つの機械的倍率が得られます。

滑車は物体を動かすのに必要な力の量を減らしますが、それは仕事の量を変えません。 たとえば、機械的倍率が4の滑車を使用すると、4ポンドを持ち上げることができます。 わずか1ポンドのオブジェクト。 力の。 ただし、オブジェクトを1フィート持ち上げるには、4フィートのロープを引く必要もあります。

あるオブジェクトが別のオブジェクトに対して移動すると、移動するオブジェクトのエネルギーの一部が摩擦によって失われます。 滑車では、滑車の摩擦によって機械の機械的倍率が低下します。 滑車の機械的倍率の計算に摩擦を含めるには、持ち上げる物体の重量を、持ち上げるのに必要な重量で割ります。