ニュートンの第2運動法則、エネルギー保存の法則、および物理学における仕事の定義についての学生の理解をテストするために、いくつかの興味深い状況をプーリーで設定できます。 特に有益な状況の1つは、メカニックショップで重い物を持ち上げるために使用される一般的なツールである、いわゆるディファレンシャルプーリーから見つけることができます。
メカニカルアドバンテージ
レバーの場合と同様に、力が加えられる距離を、負荷が持ち上げられる距離と比較して増やすと、機械的倍率またはてこが増加します。 2つの滑車ブロックが使用されているとします。 1つは荷物に取り付けます。 1つは上記のサポートに接続します。 荷物をX単位持ち上げる場合は、下部のプーリーブロックもX単位持ち上げる必要があります。 上のプーリーブロックは上下に動きません。 したがって、2つのプーリーブロック間の距離はX単位を短くする必要があります。 2つのプーリーブロック間でループする線の長さは、それぞれX単位を短くする必要があります。 そのような線がY個ある場合、プラーはXYユニットを引っ張って、負荷Xユニットを持ち上げる必要があります。 したがって、必要な力は、負荷の重量の1 / Y倍です。 メカニカルアドバンテージはY：1と言われています。
エネルギー保存の法則
この活用は、エネルギー保存の法則の結果です。 仕事はエネルギーの一形態であることを思い出してください。 仕事とは、物理学の定義を意味します。つまり、荷重に加えられる力と、力によって荷重が移動する距離の積です。 したがって、負荷がZニュートンの場合、X単位の揚力にかかるエネルギーは、引き手が行う仕事と等しくなければなりません。 言い換えると、ZXはXY（プラーによって加えられる力）と等しくなければなりません。 したがって、プーラーによって加えられる力はZ / Yです。
ディファレンシャルプーリー
ラインを連続ループにすると、興味深い方程式が生じます。サポートからぶら下がっているブロックには、一方がもう一方よりわずかに小さい2つの滑車があります。 また、ブロック内の2つのプーリーが一緒に回転するように取り付けられているとします。 プーリーの半径を「R」および「r」と呼びます。ここで、R> rです。
プーラーが固定プーリーを1回転させるのに十分なラインを引き出した場合、2πRのラインを引き出しています。 大きい方のプーリーは、負荷を支えるために2πRのラインを占めています。 小さい方のプーリーは同じ方向に回転し、2πrのラインを負荷に放出します。 したがって、負荷は2πR-2πr上昇します。 メカニカルアドバンテージは、引っ張られた距離を持ち上げられた距離で割ったもの、つまり2πR/（2πR-2πr）= R /（R-r）です。 半径の差が2％しかない場合、メカニカルアドバンテージはなんと50対1であることに注意してください。
このようなプーリーは、差動プーリーと呼ばれます。 それは自動車修理店で一般的な備品です。 荷物を保持している間、引き手が引っ張る線が緩むことができるという興味深い特性があります 2つの滑車にかかる反対の力がそれを妨げるのに十分な摩擦が常にあるので、上空 旋回。
ニュートンの第2法則
2つのブロックが接続されていて、1つはM1と呼ばれ、滑車にぶら下がっているとします。 彼らはどれくらい速く加速しますか？ ニュートンの第2法則は、力と加速度に関連しています：F = ma。 2つのブロックの質量は既知です（M1 + M2）。 加速度は不明です。 力はから知られています 引力 M1の場合：F = ma = M1g、ここでgは地球の表面での重力加速度です。
M1とM2が一緒に加速されることに注意してください。 それらの加速度aを見つけることは、式F = ma：M1g =（M1 + M2）aに代入するだけの問題です。 もちろん、M2とテーブルの間の摩擦が、F = M1gが対抗しなければならない力の1つである場合、それは 力は、加速度aが解かれる前に、方程式の右辺にも簡単に追加されます。 にとって。
より多くのハンギングブロック
両方のブロックがぶら下がっている場合はどうなりますか？ 次に、方程式の左辺には、1つではなく2つの加数があります。 大きい方の質量が2質量系の方向を決定するため、軽い方は合力の反対方向に移動します。 したがって、小さい方の質量に対する重力を差し引く必要があります。 M2> M1と仮定します。 次に、上の左側がM1gからM2g-M1gに変わります。 右側は同じままです：（M1 + M2）a。 次に、加速度aは自明に算術的に解かれます。