※ 引述《windlick2002 (小布丁)》之銘言:
: :
: 不論是何種機械,運用了什麼原理,仍然都得符合能量守恆定律
: 既然可以用槓桿討論,當然也可以用能量來討論
: 只是我用功能原理來思考,發現和網路上找到的是不符合的
: 我也在其他地方找過答案,就是因為找不到答案,才會上來詢問的
: 如果照M大所說的,不能將鏈條變成無質量的理想化來思考
: 那M大舉的例子中斜面不就也不能假設成摩擦力來思考
: 那推斜面上去就變成「不一定」比直接拉上去來得省力了,這樣問題不更複雜
: OK~我還是希望科學的問題單純的討論,不變成情緒化的發言
: 以下,我將問題變成三個方向討論,請各位大大幫我看一下,哪兒出了問題
: (一)首先,我用昨天M大說的槓桿原理來解釋
: 「齒輪邊上施力×齒輪半徑=力矩,力矩守恆」
: 那麼大齒輪半徑大,小齒輪半徑小,那在大齒輪上施力,應該是省力而費時
: 在小齒輪上施力,應該是省時費力,和我一開始在網路上查到的剛好相反
: 當然,網路上找到的資科也可能是錯的
: (二)齒輪也是輪軸的變形,輪軸又是槓桿變形
: 若兩個大小不同的齒輪相連接,大齒輪在左邊,小齒輪在右邊(不會畫圖,抱歉)
: 現在在大齒輪的左邊施力,大齒輪就會在右邊對小齒輪施力
: 兩邊的力臂都是大齒輪的半徑,因此左邊施力等於右邊對小齒輪施力
: 同理,小齒輪右邊的抗力也會等於小齒輪的左邊大齒輪對它的施力
: 因此得到兩個大小不同的齒輪,不省力也不費力的結論
: (這樣看起來,這兩個齒輪好像變成了兩個定滑輪的變形了…)
: (三)以功能原理來討論
: 如我前面所述,兩個齒輪雖然半徑不同,但所轉圈數亦不同
: 因此兩齒輪所轉動過的總長度是相同的,由W=F*S
: W、S相同,因此F亦相同,結論與(二)相同
: (四)一般網路上討論都是以腳踏車來討論
: 所以前齒輪(大的)愈大愈費力省時,後齒輪(小的)愈小愈費力省時
: 那是因為前齒輪和腳踏板是一組輪軸,腳踏板長度是施力臂,半徑固定
: 前齒輪半徑是抗力臂,因此抗力臂愈大就愈費力
: 而後齒輪和後輪胎是另一組輪軸,後齒輪是施力臂,後輪胎是抗力臂
: 因此後齒輪愈大,施力臂愈大就愈省力
: (五)但是我想請問的是,如果單單討論兩個齒輪直接相連,或是以鏈條相連
: 如果前面(二)(三)所討論的,應該是不省力也不費力,只是改變施力方向
: 不知道這樣的結論,是否正確?或者說我思考上有所問題呢?
: 麻煩大家了,謝謝~
ㄧ開始看了這個討論..
覺得原PO好傻好天真(抱歉..這是ㄧ開始的感覺)
再仔細看了第二篇,才覺得真的有問題
我是很認真的看過好幾次的
我覺得問題是出在齒輪的設計
如果以齒輪來做機械帶動物體的話
物體不會是掛在齒輪上的
而是掛在齒輪的軸上
而施力也應該是作用在"軸"上
假設大齒輪與小齒輪的"軸"半徑ㄧ樣
那麼雖然轉動所走的路徑ㄧ樣長
可是小齒輪轉動了比較多圈,所以掛的物體上升的位移較長
因此在大齒輪上施力會較"費力"
因為在軸上施力(施力臂小),轉動大齒輪(抗力臂大)
所以施力轉大齒輪一圈,小齒輪就可以轉動好幾圈了
如同在原PO在(四)裡描述的腳踏車原理ㄧ樣
如果把物體直接掛在小齒輪上
而施力也在大齒輪上的話
那麼,這齒輪的功用就真的只像是兩個定滑輪
只能改變力的方向了
有錯的話,請多指教
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 163.32.147.55