滑輪組是由多個(gè)動(dòng)滑輪、定滑輪組裝而成的一種簡(jiǎn)單機(jī)械，既可以省力也可以改變用力方向。滑輪組的省力多少由繩子股數(shù)決定，其機(jī)械效率則由被拉物體重力、動(dòng)滑輪重力及摩擦等決定?；喪且粋€(gè)周邊有槽，能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤和跨過(guò)圓盤的柔索（繩、膠帶、鋼索、鏈條等）所組成的可以繞著中心軸旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單機(jī)械
[1]
叫做滑輪。
- 中文名
- 滑輪組
- 外文名
- tackle block
- 組 成
- 動(dòng)滑輪、定滑輪
- 作 用
- 可以省力也可以改變施力方向
- 效率決定因素
- 拉物體重力、動(dòng)滑輪重力及摩擦
- 適用范圍
- 物理 生活
滑輪組滑輪
編輯滑輪組定義
滑輪是一個(gè)周邊有槽，能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤和跨過(guò)圓盤的柔索（繩、膠帶、鋼索、鏈條等）所組成的可以繞著中心軸旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單機(jī)械
[1]
叫做滑輪。
[2]
滑輪是杠桿的變形，屬于杠桿類簡(jiǎn)單機(jī)械。
滑輪組滑輪的歷史
關(guān)于滑輪的繪品最早出現(xiàn)于一幅西元前八世紀(jì)的亞述浮雕。這浮雕展示的是一種非常簡(jiǎn)單的滑輪，只能改變施力方向，主要目的是為了方便施力，并不會(huì)給出任何機(jī)械利益。在中國(guó)，滑輪裝置的繪制最早出現(xiàn)于漢代的畫像磚、陶井模。
古希臘人將滑輪歸類為簡(jiǎn)單機(jī)械。早在西元前400年，古希臘人就已經(jīng)知道如何使用復(fù)式滑輪了。大約在西元前330年，亞里斯多德在著作《機(jī)械問(wèn)題》（《Mechanical Problems》）里的第十八個(gè)問(wèn)題，專門研討“復(fù)式滑輪”系統(tǒng)阿基米德貢獻(xiàn)出很多關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械的知識(shí)，詳細(xì)地解釋滑輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。據(jù)說(shuō)阿基米德曾經(jīng)獨(dú)自使用復(fù)式滑輪拉動(dòng)一艘裝滿了貨物與乘客的大海船，西元一世紀(jì)，亞歷山卓的希羅分析并且寫出關(guān)于復(fù)式滑輪的理論，證明了負(fù)載與施力的比例等于承擔(dān)負(fù)載的繩索段的數(shù)目，即“滑輪原理”。
1608年，在著作《數(shù)學(xué)紀(jì)要》（《Mathematical Collection》）里，荷蘭物理學(xué)者西蒙·斯特芬表明，滑輪系統(tǒng)的施力與負(fù)載之間移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度比率，等于施力與負(fù)載之間的反比率。這是雛型的虛功原理。
1788年，法國(guó)物理學(xué)者約瑟夫·拉格朗日在巨著《分析力學(xué)》（《Mécanique analytique》）里，使用滑輪原理推導(dǎo)出虛功原理，從而揭起了拉格朗日力學(xué)的序幕。
在我國(guó)，約完成于周安王14年癸巳（公元前388年）墨翟（人稱墨子）和他的弟子們寫的著作《墨經(jīng)》中就有關(guān)于滑輪的記載。中心軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪，是變形的等臂杠桿，不省力但可以改變力的方向。中心軸跟重物一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪，是變形的不等臂杠桿，能省一半力，但不改變力的方向。實(shí)際中常把一定數(shù)量的動(dòng)滑輪和定滑輪組合成各種形式的滑輪組?；喗M既省力又能改變力的方向。
滑輪組省力計(jì)算
編輯公式：s=nh。 v繩=n*v物 F拉=（1/n）*G總
s：繩子自由端移動(dòng)的距離。 v繩：繩子自由端移動(dòng)（上升/下降）的速度
h：重物被提升的高度。 v物：物體移動(dòng)（上升/下降）的速度
n：承重的繩子段數(shù)（與動(dòng)滑輪相連的繩子）。 G總：物重+滑輪重（G物+G滑）。
其次，按要求確定定滑輪個(gè)數(shù)，原則是：一般的：兩股繩子配一個(gè)動(dòng)滑輪。
滑輪組分類
編輯滑輪有兩種：定滑輪和動(dòng)滑輪 ，組合成為滑輪組，它既可以省力又可以改變力的方向。
滑輪組定滑輪
定滑輪
定義：固定在一個(gè)位置轉(zhuǎn)動(dòng)而不移動(dòng)的的滑輪叫定滑輪。
定滑輪的作用是改變力的方向
滑輪組動(dòng)滑輪
動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，省1/2力多費(fèi)1倍距離.
( 注：上句前提為拉力方向?yàn)樨Q直方向方可省1/2的力，若呈斜拉狀態(tài)，則拉力多于省的1/2的力，且角度越大越費(fèi)力。）
滑輪組滑輪組
滑輪組：由定滑輪跟動(dòng)滑輪組成的滑輪組，既省力又可改變力的方向.
滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一.繩子的自由端繞過(guò)動(dòng)滑輪的算一段，而繞過(guò)定滑輪的就不算了.
使用滑輪組雖然省了力，但費(fèi)了距離，動(dòng)力移動(dòng)的距離大于重物移動(dòng)的距離.
滑輪組滑輪組原理
編輯有的中學(xué)物理教科書認(rèn)為，利用滑輪組運(yùn)輸或提升貨物，只能省力，但不能省功，中學(xué)物理教科書的上述結(jié)論對(duì)從事機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)工作的工程師影響極大，由于汽車、火車、輪船等運(yùn)輸裝置和各種機(jī)械裝置在使用的過(guò)程中會(huì)頻繁地出現(xiàn)啟動(dòng)、加速、減速、停止等各種運(yùn)動(dòng)，并在啟動(dòng)、加速、減速、停止等各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中消耗大量的能量，完全需要在理論上說(shuō)明怎樣設(shè)計(jì)或使用汽車、火車、輪船等運(yùn)輸裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)，以使其處于最佳節(jié)能狀態(tài)，但中學(xué)物理教科書的上述結(jié)論使得機(jī)械工程師在從事機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，以及在指導(dǎo)人們使用運(yùn)輸車輛和機(jī)械裝置時(shí)，往往忽略了滑輪組的段數(shù)或減速機(jī)的傳動(dòng)比在各種狀態(tài)下與節(jié)能的關(guān)系，造成現(xiàn)有的許多運(yùn)輸車輛和機(jī)械傳動(dòng)裝置在運(yùn)行過(guò)程中的能量消耗較高，輸送貨物數(shù)量較少。
下面通過(guò)分析兩個(gè)物理習(xí)題的方式說(shuō)明利用滑輪組牽引物體，不僅可以省力，而且可以通過(guò)將更多的物體輸送至目的地的形式節(jié)約能源。
對(duì)于沿水平方向作牽引物體運(yùn)動(dòng)的滑輪組
分析如下：
一個(gè)質(zhì)量為m的物體M放置在水平面上，利用滑輪組通過(guò)繩子與物體M相連，繩子牽引物體M的段數(shù)為K，繩子的牽引力為F，利用動(dòng)力裝置使物體M沿水平面由靜止?fàn)顟B(tài)開始作加速運(yùn)動(dòng)，則由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知：
KF=ma2 （1）
式中a2為物體M的加速度，并且
a2=a1/K （2）
式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度，解（1）、（2）式可得：
a1=K2F/m （3）
使用滑輪組的目的是運(yùn)輸或提升一定數(shù)量貨物到達(dá)目的地，每個(gè)從事具體勞動(dòng)的人都希望多拉快跑，即省力、又迅速地完成工作。為了對(duì)比使用滑輪組與不使用滑輪組的區(qū)別，令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時(shí)都為a1值，在此狀態(tài)下動(dòng)力裝置輸出的功率相等，設(shè)不使用滑輪組時(shí)（K=1）動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m′，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m，則有：
F/m′=K2F/m （4）
化簡(jiǎn)后可得：
m=K2m′ （5）
但使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸物體M的距離是不使用滑輪組時(shí)的L/K，為了便于對(duì)比，分別令兩種狀態(tài)下的動(dòng)力裝置工作K次，這樣一來(lái)，使用滑輪組的動(dòng)力裝置就可將質(zhì)量為K2m′的貨物輸送至L距離，不使用滑輪組的動(dòng)力裝置則將質(zhì)量為Km′的貨物都輸送L距離，此時(shí)通過(guò)對(duì)比可見，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量m為不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量m′的K倍。
當(dāng)物體M的運(yùn)動(dòng)存在摩擦阻力f時(shí)，則式（1）變?yōu)?/div>
KF-f=ma2 （6）
其中f=μmg，μ為摩擦系數(shù)。
解（2）、（6）式，并將f=μmg帶入可得：
a1=（K2F-Kμmg）/m （7）
同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時(shí)都為a1值，在此狀態(tài)下動(dòng)力裝置消耗的功率相等，設(shè)不使用滑輪組時(shí)（K=1）動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m′，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m，則有：
（F-μm′g）/m′=（K2F-Kμmg）/m （8）
化簡(jiǎn)后可得：
m=K2Fm′/（F+Kμm′g -μm′g） （9）
同樣地，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸物體M的距離是不使用滑輪組時(shí)的L/K，為了便于對(duì)比，分別令兩種狀態(tài)下的動(dòng)力裝置工作K次，這樣一來(lái)，使用滑輪組的動(dòng)力裝置就可將質(zhì)量為K2Fm′/（F+Kμm′g -μm′g）的貨物輸送至L距離，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量m為不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量m′的KF/（F+Kμm′g-μm′g）倍。也就是說(shuō)，利用滑輪組牽引物體，在某些條件下使運(yùn)輸車輛和機(jī)械傳動(dòng)裝置不僅可以省力，而且可以通過(guò)將更多的物體輸送至目的地的形式節(jié)約能源。
由于汽車、火車、輪船等運(yùn)輸裝置在使用的過(guò)程中會(huì)頻繁地出現(xiàn)啟動(dòng)、加速、減速、停止等各種運(yùn)動(dòng)，并在啟動(dòng)、加速、減速、停止等各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中消耗大量的能量，上述結(jié)論可以在理論上被用來(lái)指導(dǎo)和說(shuō)明設(shè)計(jì)或使用汽車、火車、輪船等運(yùn)輸裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)，以使其處于最佳節(jié)能狀態(tài)。例如，汽車、火車、輪船等運(yùn)輸裝置在啟動(dòng)、加速階段可以采用大傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)，開足馬力全力沖刺，而不要采用傳動(dòng)比小的傳動(dòng)系統(tǒng)。
對(duì)于沿垂直方向作牽引物體運(yùn)動(dòng)的滑輪組或者是減速機(jī)分析如下：
一個(gè)質(zhì)量為m的物體M懸掛在空中，利用滑輪組的輸出端通過(guò)繩子與物體M相連，繩子牽引物體M的段數(shù)為K，繩子的牽引力為F，利用動(dòng)力裝置使物體M在空中由靜止?fàn)顟B(tài)開始作向上的加速運(yùn)動(dòng)，則由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知：
KF-mg=ma2 （10）
式中a2為物體M的加速度，并且
a2=a1/K （11）
式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度，解（11）、（12）式可得：
a1=（K2F-Kmg）/m （12）
在此狀態(tài)下動(dòng)力裝置輸出的功率相等，設(shè)不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m′，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置運(yùn)輸?shù)奈矬wM質(zhì)量為m，則有：
（F-m′g）/m′=（K2F-Kmg）/m （13）
化簡(jiǎn)后可得：
m=K2m′/〔1+（K-1）m′g/F〕 （14）
但使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時(shí)的h/K，為了便于對(duì)比，分別令兩種狀態(tài)下的動(dòng)力裝置工作K次，這樣一來(lái)，使用滑輪組的動(dòng)力裝置就可將質(zhì)量為K2m′/〔1+（K-1）m′g/F〕的貨物提升至h高度，不使用滑輪組的動(dòng)力裝置則將質(zhì)量為Km′的貨物都提升至h高度，此時(shí)通過(guò)對(duì)比可見，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量m為不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量m′的K/〔1+（K-1）m′g/F〕倍。
當(dāng)物體M的運(yùn)動(dòng)存在摩擦阻力f時(shí)，則式（11）變?yōu)?/div>
科學(xué)
，
學(xué)科
KF-mg-f=ma2 （15）
其中f=μmg，μ為摩擦系數(shù)。
解（12）、（16）式，并將f=μmg帶入可得：
a1=（K2F-Kmg-Kμmg）/m （16）
同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時(shí)都為a1值，在此狀態(tài)下動(dòng)力裝置輸出的功率相等，設(shè)不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量為m′，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量為m，則有：
（F-m′g-μm′g）/m′=（K2F-Kmg-Kμmg）/m （17）
化簡(jiǎn)后可得：
m=K2Fm′/（F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g） （18）
同樣地，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時(shí)的h/K，為了便于對(duì)比，分別令兩種狀態(tài)下的動(dòng)力裝置工作K次，這樣一來(lái)，使用滑輪組的動(dòng)力裝置就可將質(zhì)量為K2Fm′/（F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g）的貨物提升至h距離，不使用滑輪組的動(dòng)力裝置則將質(zhì)量為Km′的貨物都提升h高度，此時(shí)通過(guò)對(duì)比可見，使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量m為不使用滑輪組時(shí)動(dòng)力裝置提升的物體M質(zhì)量m′的KF/（F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g）倍。也就是說(shuō)，利用滑輪組或減速機(jī)提升物體，在某些條件下使運(yùn)輸車輛和機(jī)械傳動(dòng)裝置不僅可以省力，而且可以通過(guò)將更多的物體提升至目的地的形式節(jié)約能源。
由于上分析可知，對(duì)于電梯、吊車等各種縱向運(yùn)輸裝置，在啟動(dòng)、加速階段可以采用大傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)，而不要采用傳動(dòng)比小的傳動(dòng)系統(tǒng)。
通過(guò)以上分析可知，令動(dòng)力裝置通過(guò)滑輪組或減速機(jī)對(duì)物體進(jìn)行輸送，無(wú)論是沿水平方向，還是沿垂直方向，都能夠在消耗一定能量的條件下，將更多的貨物輸送到目的地。
滑輪組的組裝:滑輪組
滑輪組是由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成，可以達(dá)到既省力又改變力作用方向的目的。使用中，省力多少和繩子的繞法，決定于滑輪組的使用效果。動(dòng)滑輪被幾根繩子承擔(dān)，力就是物體和動(dòng)滑輪總重的幾分之一。原則是：n為奇數(shù)時(shí)，繩子從動(dòng)滑輪為起始。用一個(gè)動(dòng)滑輪時(shí)有三段繩子承擔(dān)，其后每增加一個(gè)動(dòng)滑輪增加二段繩子。如：n=5，則需兩個(gè)動(dòng)滑輪（3+2）。n為偶數(shù)時(shí)，繩子從定滑輪為起始，這時(shí)所有動(dòng)滑輪都只用兩段繩子承擔(dān)。如：n=4，則需兩個(gè)動(dòng)滑輪（2+2）。
其次，按要求確定定滑輪個(gè)數(shù)，原則是：一個(gè)動(dòng)滑輪一般配一個(gè)定滑輪。力作用方向不要求改變時(shí)，偶數(shù)段繩子可減少一個(gè)定滑輪；要改變力作用方向，需增加一個(gè)定滑輪。
綜上所說(shuō)，滑輪組設(shè)計(jì)原則可歸納為：奇動(dòng)偶定；一動(dòng)配一定，偶數(shù)減一定，變向加一定。
對(duì)于繞繩方法,有一點(diǎn)切記:繩不可相交.其實(shí)繞繩難的就數(shù)滑輪組拉,只要掌握了要決,那就一點(diǎn)不難拉.滑輪組在繞線時(shí)如果動(dòng)滑輪少那么要先從定滑輪繞起;反之要定滑 輪少,那么要先從動(dòng)滑輪繞起;如果一樣多的話還是要先繞動(dòng)滑輪。
滑輪組滑輪組的分類
滑輪組是由一定數(shù)量的定滑輪和動(dòng)滑輪以及繞過(guò)它們的繩索組成?；喗M具有省力和改變力的方向的功能，是起重機(jī)械的重要組成部分?；喗M共同負(fù)擔(dān)構(gòu)建重量的繩索根數(shù)稱為工作線數(shù)。通常，滑輪組的名稱以組成滑輪組定滑輪與動(dòng)滑輪的數(shù)目來(lái)表示。如由四個(gè)定滑輪和四個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組稱為四四滑輪組。
滑輪組滑輪組的用途
為了既節(jié)省力又能改變動(dòng)力的方向，可以把定滑輪和動(dòng)滑輪組合成
滑輪組。
省力的大小 沒有既省力又省距離的滑輪
使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。
滑輪組滑輪組的特點(diǎn)
用滑輪組做實(shí)驗(yàn)，很容易看出，使用滑輪組雖然省了力，但是費(fèi)了距離——?jiǎng)恿σ苿?dòng)的距離大于貨物升高的距離。
滑輪組滑輪組繞法
畫滑輪組的繞法， 首先要分析題目要求，是要減輕幾倍力
（是原來(lái)的幾分之一） F=G/n,n為承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)。注：如果n是偶數(shù)，那么繞線的起始點(diǎn)在上面的定滑輪上；如果n是奇數(shù)，那么繞線的起始點(diǎn)在下面的動(dòng)滑輪上。 即“奇動(dòng)偶定”定理。
滑輪組口訣
起點(diǎn)要在掛鉤上，反繞滑輪鄰先上。
左右過(guò)人必準(zhǔn)確，首末定向是同方。
零定一動(dòng)數(shù)段快，奇動(dòng)偶定繞線忙。
不計(jì)輪重和摩擦，省力費(fèi)距n當(dāng)王。
滑輪組機(jī)械效率
W總=W有+W額
W總=動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功
W有=機(jī)械對(duì)物體做的功
W額=克服機(jī)械自身重力、摩擦力做的功
η=W有/W總（任何機(jī)械都不可避免的做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示）
一架絞車通過(guò)滑輪組提升重800N的物體，在1min內(nèi)將物體提升3m，已知軸的半徑是4.8cm，搖柄的長(zhǎng)是48cm，搖動(dòng)搖柄時(shí)用的力是49N，計(jì)算
1.這個(gè)裝置的機(jī)械效率
2.搖絞車的人的功率 先假設(shè)絞車的效率為100%，則絞車的拉力為49/4.8*48=490（N）。
根據(jù)此力大于重物重量的一半，則：
可以假設(shè)使用一個(gè)動(dòng)滑輪的滑輪組組，則：需要絞車?yán)K的長(zhǎng)度為3m*2=6m；絞車需要轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)為600（cm）/2/3.1416/4.8=19.894(圈）；人做功的距離為19.894（圈）*2*3.1416*48=6000cm。
則：
1.這個(gè)裝置的機(jī)械效率為800*300/(6000*49)*100%=81.6%
2.搖絞車的人的平均功率為49（N)*60（m）/60（s)= 49（W）。
假如假設(shè)使用兩個(gè)動(dòng)滑輪的動(dòng)滑輪組，則可以得出另一組結(jié)果：
1.這個(gè)裝置的機(jī)械效率為800*300/(12000*49)*100%=40.8163%
2.搖絞車的人的平均功率為49（N)*120（m）/60（s)=98（W）。
滑輪組特點(diǎn)
編輯定滑輪可以改變力的方向，但不能省力地拉動(dòng)物體。動(dòng)滑輪不可以改變力的方向，但能省一半的力地拉動(dòng)物體。滑輪組結(jié)合了定滑輪和動(dòng)滑輪，這樣既可以改變力的方向，又能很省力地拉動(dòng)物體。若不計(jì)滑輪組使用中所做的額外功，動(dòng)滑輪用的越多越省力。
[3]
詞條圖冊(cè)
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- 參考資料
詞條標(biāo)簽：
