Newtons Drittes Gesetz zur Demonstration eine Pulley Verwenden

In der Physik kann keine Kraft ohne eine gleiche und entgegengesetzte Kraft ausgeübt werden kann (auch wenn einige dieser Gegenkraft aus machen ein Objekt kommt zu beschleunigen). Ein Seil und Rolle kann zusammen wirken, um die Richtung der Kraft zu ändern, die Sie anwenden, aber nicht kostenlos. Um aus der Richtung Ihrer Kraft zu ändern -F (Das heißt, nach unten) bis +F (Nach oben auf die Masse), die Unterstützung der Riemenscheibe mit einer Kraft von 2 zu reagierenF.

Hier ist, wie das funktioniert: Wenn Sie ein Seil in einem Flaschenzug ziehen ein stationäres Objekt zu heben, heben Sie die Masse, wenn Sie genug Kraft ausüben, um sein Gewicht zu überwinden, mg, woher G an der Oberfläche der Schwerkraft der Erde, ist die Beschleunigung aufgrund 9,8 Meter / Sekunde². Werfen Sie einen Blick auf die Figur, in der ein Seil über eine Rolle geht und bis zu einer Masse Meter

Das Seil und Rolle zusammen funktionieren nicht nur die Kraft zu übertragen Sie ausüben, F, sondern auch die Richtung dieser Kraft zu ändern, wie Sie in der Abbildung zu sehen. Die Kraft, die Sie nach unten ausüben ausgeübt wird, nach oben auf die Masse, da das Seil, über die Rolle geht, die Richtung der Kraft ändert. In diesem Fall, wenn F ist größer als mg, Sie können die Masse heben. Wenn Sie keine Kraft auf das Objekt anwenden (dh es gibt im Seil keine Spannung ist), dann ist die einzige Kraft, die auf sie einwirkenden Schwerkraft ist, F_Schwerkraft, und so fällt das Objekt frei und beschleunigt mit einer Geschwindigkeit von -G (Das negative Vorzeichen zeigt an, dass die Beschleunigung nach unten ist), weil

Wenn Sie eine Kraft auf das Seil der Größenordnung gelten F, dann wird sie durch das Seil und Riemenscheibe zu dem Objekt als eine nach oben gerichtete Kraft in der gleichen Größenordnung übertragen. Daher wird die Gesamtkraft auf dem Objekt durch die Summe dieser beiden Kräfte gegeben,

Durch das zweite Newtonsche Gesetz, die Summe der Kräfte, die auf eine Masse gleich ma. Also, wenn die Kraft, die Sie durch Ziehen nach unten auf das Seil anzuwenden ist größer als das Gewicht des Objekts (mg), Dann wird das Objekt nach oben zu beschleunigen.

Die Kraft F, allein handeln, ohne Schwerkraft, würde das Objekt nach oben mit einer Geschwindigkeit beschleunigen, die Sie anrufen können ein:

So können Sie sehen, dass, wenn F ist größer als mg, dann ein ist größer als G und das Objekt beschleunigt nach oben.

Aber diese Kraft wechselnde Verwendung eines Seil und Rolle ist mit Kosten verbunden, weil Sie nicht das dritte Newtonsche Gesetz betrügen kann. Angenommen, Sie haben die Masse und es hängt in der Luft zu heben. In diesem Fall, F muss gleich mg die Masse stationär zu halten. Die Richtung der Kraft wird von unten nach oben verändert. Wie geschieht das?

Um dies herauszufinden, sollten Sie die Kraft, die die Riemenscheibe die Unterstützung an der Decke ausübt. Was ist diese Kraft? Da die Riemenscheibe nicht in irgendeiner Richtung zu beschleunigen, wissen Sie, dass

auf der Riemenscheibe. Das bedeutet, dass alle Kräfte auf die Scheibe, wenn addiert, geben Sie Null.

Aus der Sicht der Riemenscheibe, ziehen zwei Kräfte nach unten: die Kraft F Sie ziehen mit und die Kraft mg dass die Masse auf Sie ausübt (weil nichts im Moment bewegt). Das sind 2F nach unten. Um alle Kräfte ausgleichen und insgesamt 0 zu erhalten, müssen die Riemenscheibe die Unterstützung einer Kraft von 2 ausübenF nach oben.