有两种可能的摩擦源,而不是一种 - 如果不清楚,你可能会感到困惑。让我们从基础开始吧。
首先,绳索可以自由滑动,或经受摩擦,在滑轮上滑动。第二(我知道你的问题有点说“忽略这个”)滑轮可以自由转动或在支撑它的杆上经受摩擦滑动。我们将把这两种摩擦源视为就绳索而言就像是一种来源一样,但重要的是要注意它可能存在并且可能需要仔细考虑。
(第三点是滑轮本身的角动量/惯性矩,如果滑轮很重并且当绳索在其上移动时需要很大的能量开始转动,但我们也会忽略它,并假设轻量化滑轮。)
我这里没有绘图软件,但你的答案是这样的:
基本方程: 净力=质量×加速度。()F=mA
盒子上的力量
有2个力作用在盒子上。由于重力(称为)向下的力,弦中的张力(称为)向上。盒子处于平衡以便。由于重力作用在质量上的力是,因此很容易计算为。因为盒是处于平衡状态,,在帘线的张力,是相同的,因为这在尺寸,所以。WTW=TmmgWW=mgTT=W=mg
作用在绳索上的力/绳索中的张力
绳索(这个级别的问题通常略微简化)也处于平衡状态,因此从绳索的角度来看,它会经历三种力量,这也是平衡的。在一端,箱子的力,在另一端,由于人拉动而在中间的力,来自与滑轮接触的任何静态摩擦力(当绳索不移动时存在)。可能有一些,或没有。但是,如果存在摩擦力,它将抵抗绳索的移动,因此它将以相反的方式行动,否则绳索将以其他方式移动。
平衡条件
假设滑轮可以由于摩擦而在绳索上施加力,达到牛顿的量。然后会发生什么:N
那个男人用力拉。但是电线处于平衡状态。拉力和箱子重量的净力是,因为它处于平衡状态,所以必须“足够小”,在和之间,否则摩擦不能提供足够的力来平衡它和它不会保持平衡。FF−W+N−N
所以记住,条件是:W=mg
−N≤F−m.g≤N
在所有条款中添加:mg
mg−N≤F≤mg+N
并将其拆分为不同的条件并重新安排:
F≥mg−N 和 F≤mg+N
我们不能做得更多,因为在这个问题中,人类维持平衡所需的力量取决于两件事 - 箱子的质量,以及由于摩擦可能产生的最大力量,我们没有任何信息可以工作其中任何一个都是进一步的。
所以用简单的英语说的是,人必须施加的力,需要与 “足够接近” ,摩擦可以提供平衡所需的其余平衡力。如果摩擦没有提供力()那么你得到,这是无摩擦滑轮的精确解决方案。mgN=0F=mg