作者windlick2002 (小布丁)
看板Physics
标题Re: [问题] 齿轮的问题
时间Tue Nov 11 08:02:05 2008
: : 我打错了,我修改好了
: : 你可能没注意到我写的
: : 「两个齿轮所转过的周长总长应该是相同的」
: : 做功相同,位移相同,因此施力也应该相同
: : 你举的例子里,位移是不相同的
: 哈!位移不相同
: 那为什麽位移多的(斜面法)还比位移少(滑轮法)的轻松?
: 我看这样太难了,我举另外一个例子
: 我用开罐器可以开瓶装啤酒,用手也可以,只是很难
: 依照你的讲法,最後都是把瓶盖打开,行程一样
: 那为什麽会有费力或省力的差别?
斜面法位移大,定滑轮法位移小,依功能原理
W=F*S,当然是位移大的省力,位移小的费力
开罐器可以开啤酒,是因为抗力点在中间的力矩,当然省力
: : 另外,大小两个不同的齿轮,若以键条连结
: : 若是施力不同,那代表键条本身的张力在大齿轮处和小齿轮处也不相同
: : 若是不考虑键条本身质量,那不就不合理了吗?
: 无质量链条!
: 你要不要去单车板广告一下 保证大家都想跟你买(挖鼻孔)
: 实际状况下链条本来就是承受张力
: 扯什麽无质量链条,根本不符实情
: 齿轮的简化模型就是杠杆 齿轮相邻等於用链条连接
: 省力费力用力矩守恒就可以看出来 实际状况下也一样
: 几百年来机械都是依照这个原理设计的 你说他有问题 真是新鲜
: 爱想那麽多是你家的事 我要睡觉了
:
不论是何种机械,运用了什麽原理,仍然都得符合能量守恒定律
既然可以用杠杆讨论,当然也可以用能量来讨论
只是我用功能原理来思考,发现和网路上找到的是不符合的
我也在其他地方找过答案,就是因为找不到答案,才会上来询问的
如果照M大所说的,不能将链条变成无质量的理想化来思考
那M大举的例子中斜面不就也不能假设成无摩擦力来思考
那推斜面上去就变成「不一定」比直接拉上去来得省力了,这样问题不更复杂
OK~我还是希望科学的问题单纯的讨论,不变成情绪化的发言
以下,我将问题变成三个方向讨论,请各位大大帮我看一下,哪儿出了问题
(一)首先,我用昨天M大说的杠杆原理来解释
「齿轮边上施力×齿轮半径=力矩,力矩守恒」
那麽大齿轮半径大,小齿轮半径小,那在大齿轮上施力,应该是省力而费时
在小齿轮上施力,应该是省时费力,和我一开始在网路上查到的刚好相反
当然,网路上找到的资科也可能是错的
(二)齿轮也是轮轴的变形,轮轴又是杠杆变形
若两个大小不同的齿轮相连接,大齿轮在左边,小齿轮在右边(不会画图,抱歉)
现在在大齿轮的左边施力,大齿轮就会在右边对小齿轮施力
两边的力臂都是大齿轮的半径,因此左边施力等於右边对小齿轮施力
同理,小齿轮右边的抗力也会等於小齿轮的左边大齿轮对它的施力
因此得到两个大小不同的齿轮,不省力也不费力的结论
(这样看起来,这两个齿轮好像变成了两个定滑轮的变形了…)
(三)以功能原理来讨论
如我前面所述,两个齿轮虽然半径不同,但所转圈数亦不同
因此两齿轮所转动过的总长度是相同的,由W=F*S
W、S相同,因此F亦相同,结论与(二)相同
(四)一般网路上讨论都是以脚踏车来讨论
所以前齿轮(大的)愈大愈费力省时,後齿轮(小的)愈小愈费力省时
那是因为前齿轮和脚踏板是一组轮轴,脚踏板长度是施力臂,半径固定
前齿轮半径是抗力臂,因此抗力臂愈大就愈费力
而後齿轮和後轮胎是另一组轮轴,後齿轮是施力臂,後轮胎是抗力臂
因此後齿轮愈大,施力臂愈大就愈省力
(五)但是我想请问的是,如果单单讨论两个齿轮直接相连,或是以链条相连
如果前面(二)(三)所讨论的,应该是不省力也不费力,只是改变施力方向
不知道这样的结论,是否正确?或者说我思考上有所问题呢?
麻烦大家了,谢谢~
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