プーリーとレバーの原理

滑車とレバーの両方は、重い仕事を達成する手段として何世紀にもわたって利用されてきました。 これらの単純な機械は、物理法則を利用して、ある距離にわたって効率的に体重を移動します。 それらは、そのようなツールの介入なしでは人間が持ち上げることができないであろう重りを一人の人が動かすことを可能にする。

単一の滑車の上にロープを送り、それを使って重りを持ち上げると、重りを持ち上げるのと同じ距離だけロープを引っ張ることになり、同じ重りを効果的に持ち上げることができます。 ただし、ロープをプーリーのフレームの下部に取り付ける場合は、別のプーリーにロープを通し、 最初に、ウェイトを持ち上げる距離の2倍の距離でロープを引っ張りますが、ウェイトの半分だけを持ち上げます。 これの実際的な結果は、たとえば、50ポンドの重さのように感じるロープを20フィート引っ張ることで、100ポンドの重りを10フィート持ち上げることができるということです。 この原理は、プーリーを追加することで無期限に拡張できます。

重量と距離の比率は、直径の異なるプーリーを使用して変更することもできます。 これは基本的に、自転車のギアの使い慣れた操作と同じ原理です。 チェーンで取り付けられた大径の歯車を小径の歯車に回転させると、小さい歯車の方が速く回転します。 直径の異なる滑車をロープやチェーンでつなぐことで、大きくできます。 ロープやチェーンを重量よりも長い距離引っ張るだけで、持ち上げ力を伸ばすことができます。 持ち上げた。

レバーはプーリーと同じ原理で動作しますが、物理的な方法が大きく異なります。 10フィートのボードを取り、その中央の支点に置くと、一方の端に重りを置き、もう一方の端を押し下げることで持ち上げることができます。 一方の端を下げる距離は、もう一方の端が持ち上げる距離と同じになり、同じ量の重量が必要になります。 ただし、ボードの中心(レバー)から支点をオフセットすると、メカニカルアドバンテージが得られます。 支点が一方の端から1フィート、もう一方の端から9フィートの場合、短い方の端が上がるよりも長い方の端を9倍下げるだけで、非常に重いおもりを持ち上げることができます。

プーリーとレバー、およびそれらの基礎となる物理学は、多くの最新の機械の基礎となっています。 水車から内燃機関まで、すべてが重量を距離に変換する原理を利用しています。

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