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浅谈如何提高滑轮组的机械效率

发布时间:2013-12-29 11:53:25  

浅谈如何提高滑轮组的机械效率

马关县第二中学校 胡兴良

【摘 要】任何机械都存在机械效率问题。提高机械效率,更充分地发挥机械设备的作用,有重要的经济意义。对于滑轮组,我们可从“用滑轮组竖直提升重物,减小‘滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力’”、“用滑轮组竖直提升重物、增大重物重力”、“用滑轮组竖直提升重物,‘减小滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力’、增大重物重力”、“用滑轮组水平拉移重物,减小‘滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力’”、“用滑轮组水平拉移重物,增大平面给重物的摩擦力”、“用滑轮组水平拉移重物,减小‘滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力’,增大平面给重物的摩擦力”等方面提高其机械效率。

【关键词】提高 滑轮组 机械效率 方法

我们在使用任何机械时,机械本身都要受到重力作用,相对运动的部件之间又存在摩擦力,所以在使用任何机械做有用功的同时,都不可避免地要克服“机械本身的重力和机械上的摩擦力”做额外功,总功等于有用功加额外功。这样,任何机械都存在“有用功跟总功的比值”的机械效率问题。在生产和生活实际中,提高机械效率,更充分地发挥机械设备的作用,有重要的经济意义。下面浅谈几种提高滑轮组机械效率的方法,以供参考。

一、用滑轮组匀速竖直提升重物时,减小“滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力等”,可提高滑轮组的机械效率。

我们用不同滑轮组把同一重物(G)匀速竖直提升到同一高度(h)时,有用功(W有用)都等于重物重力(G)与重物上升高度(h)的积(Gh),但是由于不同的滑轮组,滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力等都不相同,致使用来克服“动滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力等”的力做的额外功(W额外)不相同。滑轮及绳子的重力越小、滑轮组上的摩擦力也越小的滑轮组,克服“动滑轮及绳子的重 1

力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的额外功(W额外)越少,根据?=W有用/(W有用+W额外)可知滑轮组的机械效率(?)越高。因此,我们用滑轮组匀速竖直提升重物时,可以采取“改进滑轮组的结构,使它更轻巧、更合理,并经常保养,定时润滑,使滑轮处于良好的运转状态”的方法来提高滑轮组的机械效率。

二、在用同一滑轮组匀速竖直提升重物时,增大重物的重力可以提高滑轮组的机械效率。

我们用同一滑轮组匀速竖直提升不同重力(G)的重物时,即使不同重物被提升的高度(h)相同,重物重力与重物上升高度的积(Gh)也不相同,也就是所做的有用功(W有用)也不相同。与此同时,滑轮组上的摩擦力也会随着所提重物重力的不同而不同,从而使克服“动滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的额外功(W额外)不相同。这样,同一滑轮组在提升不同重力的重物时,其机械效率(?)不相同。

当我们用同一滑轮组匀速竖直提升重物的重力(G)越大,而重物被提升高度(h)不变时,重物重力与重物上升高度的积(Gh)越大,也就是所做的有用功(W有用)越大。与此同时,滑轮组上的摩擦力也随着增大,使克服“动滑轮及绳子的重力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的额外功(W额外)也会随着增大。但在同一时间内,额外功(W额外)的增大没有有用功(W有用)的增大快,根据?=W有用/(W有用+W额外)可知滑轮组的机械效率(?)提高了。可见,我们在用同一滑轮组匀速竖直提升重物时,可以通过增大重物重力来提高滑轮组的机械效率。

三、用滑轮组匀速竖直提升重物时,减小滑轮及绳子的重力,给滑轮润滑以减小滑轮组上的摩擦力,同时增大重物重力等,可以更快地提高滑轮组的机械效率。

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当我们用滑轮组匀速竖直提升重物时,减小滑轮及绳子的重力,给滑轮润滑以减小滑轮组上的摩擦力等都可以减小额外功(W额外)。与此同时,在重物被提升高度(h)不变时,增加重物重力(G),可以增大重物重力与重物上身高度的积(Gh),也就是可以增大有用功((W有用),根据?=W有用/(W有用+W额外)可知滑轮组的机械效率(?)更快地提高了。可见,用滑轮组匀速竖直提升重物时,可以采用“用轻绳和重力小的滑轮来组装滑轮组,给滑轮润滑以减小滑轮组上的摩擦力,增大重物重力等”方法来更快地提高滑轮组的机械效率。

四、用滑轮组匀速拉移平面上的重物时,减小“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”,可以提高滑轮组的机械效率。

当我们用不同的滑轮组把同一重物在同一平面上匀速拉移相同距离(S物)时,拉重物的力与平面给重物的摩擦力(f平)相平衡,拉重物的力做的有用功(W有用)都等于平面给重物的摩擦力(f平)与重物被拉移距离(S物)的积(f平S物)。但是由于不同的滑轮组,绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等不相同,因此使克服“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的额外功(W额外)不相同,从而使不同的滑轮组具有不同的机械效率(?)。在有用功(W有用)相同时,绳子及滑轮的重力越小,滑轮组上的摩擦力越小,克服这些力所用的力做的额外功(W额外)越少,根据?=W有用/(W有用+W额外)可知滑轮组的机械效率(?)越高。由此可见,用滑轮组匀速拉移平面上的重物时,可采取“用轻绳及重力较小的滑轮来组装滑轮组,对滑轮经常保养并定时润滑以减小滑轮组上的摩擦力等”方法来提高滑轮组的机械效率。

五、在用同一滑轮组匀速拉移平面上的重物时,增大 3

平面给重物的摩擦力可以提高滑轮组的机械效率。

当我们用同一滑轮组匀速拉移平面上的重物一定距离(S物)时,拉重物的力与平面给重物的摩擦力(f平)相平衡,拉重物的力做的有用功(W有用)等于平面给重物的摩擦力(f平)与重物被拉移距离(S物)的积(f平S物)。平面给重物的摩擦力(f平)增大而重物被拉移的距离(S物)不变时,有用功(W有用)增大。与此同时,滑轮组上的摩擦力也随着增大,致使克服“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的额外功(W额外)也随着增大。但是额外功的增大没有有用功的增大快,根据?=W有用/(W有用+W额外)便知滑轮组的机械效率(?)提高了。因此,在用同一滑轮组匀速拉移平面上的重物时,可以采用“增大接触面的粗糙程度和接触面上的压力来增大平面给重物的摩擦力,给滑轮组加润滑剂以减小滑轮组上的摩擦力等”方法来提高滑轮组的机械效率。

六、再用滑轮组匀速拉移平面上的重物时,减小“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”,同时增大平面给重物的摩擦力,可以更快地提高滑轮组的机械效率。

当我们用滑轮组匀速拉移平面上的重物一定距离(S物)时,用用功(W有用)等于平面给重物的摩擦力(f平)与重物被拉移距离(S物)的积(f平S物),而克服“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”所用的力做的功是额外功(W额外)。在重物被拉移的距离(S物)不变时,如果增大重物对平面的压力,并把接触面弄粗糙些,这样就会增大平面给重物的摩擦力(f平),从而增大有用功(W有用)。与此同时,减小“绳子及滑轮的重力、滑轮组上的摩擦力等”,可以减小克服这些力所用的力作的额外功(W额外),根据?=W有用/(W有用+W额外)可以看出滑轮组的机械效率(?)更快地提高了。因此,我们在用滑轮组匀速拉 4

移平面上的重物时,可以采取“增大重物对平面的压力,把接触面弄粗糙些,减小绳子及滑轮的重力、减少滑轮组上的摩擦力等” 方法来更快地提高滑轮组的机械效率。

以上仅为本人对提高滑轮组机械效率方法的浅谈,必定会存在不足。不足之处,本人诚恳接受广大有识之士的指点。为了能更全面地分析、概括出提高滑轮组机械效率的方法,本人今后会不断加强学习,不断与广大有识之士共同探索。

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参考文献:

《九年义务教育三年制初级中学教科书·物理》第一册,主编雷树人,2002年

3月印刷。

《从书·物理》,主编:云南省教育科学研究院物理组,2001年5月印刷。 6

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