被多个物理爱好者反复质疑和讨论该问题,尽管在诸多旁人那或许并不是问题,可是鉴于此,本文所讲的那个部分依旧存在着将它书写出来的必要性,是这样的情况,没错吧,是的,就是如此的状况。
如下所示这张图情况,有那么一根质地很轻的绳子,它绕过了一个质量很轻且可转动的滑轮,这个滑轮下面吊着一个有重量的物体,当朝着斜上方去拉这根绳子的时候,轮和物两者一起被提拉起来了。
图1. 动滑轮示意图
这是一个问题,问题说的是,既然绳能够提供的仅仅是沿着自身方向的拉力,然而滑轮却受到了向上的力,那么对于这个力,应该怎样去进行解释呢?
你或许会觉得挺容易:把滑轮与重物所构成的整体视作质点,依据力的合成法则,这个力乃是绳的拉力的合力呀,其数值为 ,方向朝着竖直向上的方向。
图2. 力的合成法则
可很多人对此却不予以认同,绳明明是顺着切向去拉的,滑轮怎么就会获取到向上的力呢?他们这样觉得,拉力是作用于绳之上的,并非作用在滑轮上,然而滑轮却毫无缘由地得到了一个向上的力,这究竟是因何呢?
仔细想想,这个问题的确不简单。
按照力的合成去进行分析,尽管得出的结论是正确的,然而却并未针对滑轮所受到的向上的力究竟是怎样产生的给予解释。
毕竟,力会产生作用,这一点必须得明确,那么,受力的物体到底是什么,施力的物体又究竟是啥,作用点所处的位置在哪里?
众多的人并未明晰透彻,不但如此,他们居然理所当然断定:滑轮承受了朝着上方的拉力!
可是呢情况是这样的,那根绳子呀并没有系到轮子之上,它仅仅只是从滑轮那里绕过去,然后你居然说它在拉滑轮,然而关键来了拉力难道不是仅仅能够沿着绳子这个方向存在吗?

其实,绳子压根没有拉滑轮,实际上,它在压滑轮!
没错,起作用的是绳子对滑轮的压力!压得越厉害,拉得越有力。
是不是有点懵?没关系,继续往后看,你肯定会懂的。
因绳子与滑轮都是轻质的,所以绳子拉力大小各处等同,不过方向会变高中物理动滑轮问题,它始终顺着所在位置切线方向,恰是这种变化给予了对滑轮各处的正压力。
依如下图所呈现的样子,此绿色呈现较粗状态的线是用来代表缠绕在轮边缘部位的绳子的,当下选取某个特定点处的一段呈现微小单元状态的物质来展开研究,就如同图中以红色进行较粗状态示意的线那样,它所对应的圆心角是为。
图3. 对绳的微元的受力分析
留心高中物理动滑轮问题,微元,看上去相对较长,这是为了能够看清晰故而特意画长的,实际上它极度短,能够当作某一处的一个点。
现在对 作受力分析,如图3所示。
首先,它受到处于两端的拉力,其大小均为,方向各自沿着的端点的切向,与的中点的切向所成夹角都成,并带有标点符号。
另外, 还受到轮子给它的正压力 ,方向沿法向往外。
因为那是轻绳,故而它受到的法向合外力肯定是零,也就是说,回忆一下之前讲过的,实际上就是一个点位,致使为无穷更小,在这样的时候,所以所承受的正压力,也就是按照牛顿第三个定律,滑轮同样会受到来自同等大小的正压力,其方向是沿着法向往里面的,把这个正压力拿去除以,从而得到绳对滑轮边缘单位长度的正压力,标记写作,也就是这是一个固定的值,所以绳对滑轮的正压力是均匀的,它一直都等于绳拉力与轮半径的比值。
上边所给出的,仅仅是滑轮边缘任意一处的受绳的正压力,其他的任意一处,同样也是这般,所以能够记为,所有的这些正压力朝着竖直方向的分量,它们的总和,便是绳给滑轮提供的竖直方向的力,就如同以下图里红色箭头所显示的那样。
图4. 滑轮边缘各处的正压力的竖直分力

现在这个你清楚了,那动滑轮所承受的向上方面的力,是经由无数个如此这般的,这么慢慢累积起来造就而成的,而它们是对应着无数个正压力的,是其处于竖直状态下的分量。
将绕滑轮的绳看作对称的两半来算,得 为
当 趋于零时,上式变为积分式 计算得 。
因,与图1里头的,互余,所以,结论跟运用力的合成法则得出的结果相符。
已然及至此处,着眼于动滑轮究竟是经由怎样的方式被绳子拉起这般的问题,最终完成了一番阐述,得出的成果乃是:
动滑轮被绳子“拉”起来,不是因为拉力直接致使的,是绳子在各个地方的压力的向上分力的合力所形成的。
实际上,并非只有动滑轮是这样,定滑轮也是如此,甚至任何一个被绳子缠绕着的物体,都是由于受到了绳子所施加的压力,进而才被绳子拉动的。
比如说,针对于定滑轮来讲,它所受到的来自绳的正压力同样是满足上述规律的一流范文网,读者能够自己去进行相应的分析。
图5. 定滑轮的情形
很多人以为轻绳只能产生拉力,现在看到,轻绳还可以产生压力。
而既然绳子能产生压力,那么它当然还可以产生摩擦力!
所以,依照本文所给出的正压力的分析成果,你便能够径直抵达摩擦力的规律。它的最后结论是由知名数学家欧拉予以给出的,属于无数个“欧拉公式”当中的一个。
