プーリーの仕組み

はじめに

単純な機械は、特定の作業に必要な努力を減らすために人々によって開発されました。 ある重量の物体を持ち上げるには、同じ量の力を反対方向に加えなければならない。 例えば、10キログラムの箱を持ち上げるには、10キログラム分の力を上方向に加えなければならない。 これは、重力に逆らって力を加えなければならないので、少し疲れる。 そこで、少ない力で物を持ち上げたり引っ張ったりするための単純な機械として発明されたのが滑車である。 私たちは、より詳細な方法で滑車がどのように動作するかのプロセスについて説明しましょう。

滑車とは何ですか？

滑車は、オブジェクトを持ち上げるために使用されている発見された基本的な単純機械の一つとして考えられている。 滑車の最初の使用は、古代エジプトとメソポタミア文明の人々によって行われました。 プーリーは、シャフトまたは車軸に固定されたホイール/ホイールの組み合わせで作られています。 これらのホイールは厚く、任意の抵抗なしでその周りのロープやケーブルの自由な動きを可能にするために、中央部に溝が含まれています

画像 車軸に固定されたロープと単一のプーリー

複数のプーリーは、しばしば特定のオブジェクトを持ち上げたり、引っ張るために使用されている労力を軽減するために、単一のシステムで一緒に配置されています。 プーリの数を増やすと、必要な手作業が減ります。

Image: 複数の滑車を一緒に配置して労力を軽減

上の画像に示すように、複数の滑車を使用すると、荷重を持ち上げるのに必要な労力が軽減されます。 この荷物は重さが100Nで、かけるべき力は33.5Nです。 5729>

How do 滑車はどのように動作するかの精巧な詳細を通過してみましょう。

滑車は、質量または重量が増加している特定のオブジェクトの持ち上げと引っ張りに関連している作品の複数のセクターで使用されています。 名前が示すように、プーリーは単語プルから派生しています。 前述したように、滑車は、その周りの自由な円運動を可能にするために、ホイールの中央部分にある車軸に固定されています。 車輪には溝があり、ロープやケーブルが設置できるようになっている。 ロープやケーブルは、負荷が所望の方向に持ち上げたり、移動することができるように、一端を引っ張られる。 私たちはプーリーが使用できるいくつかのシステムに焦点を当ててみましょう。

• どのように一輪の滑車が動作しますか？

一輪プーリーシステムは、ロープが配置されて周りにのみ1プーリーの使用を含んでいます。 このような場合、負荷は、ロープの一端に固定されているか、負荷はプーリーの軸に取り付けられている。

– 一輪滑車システムの助けを借りてオブジェクトを持ち上げる（ロープに取り付けられた負荷）

Image: Single Fixed Pulley System

上の画像に示すように、ロープの一端に100ポンドの荷重が取り付けられている。 ロープは単輪プーリシステムを通過して反対側に到達します。 通常、人が手動で持ち上げる場合、重りを持ち上げるためには、（地球の重力に逆らって）上方向に力を発揮する必要があります。 これは、地球上に存在する重力に逆らうことになる。 しかし、滑車の助けを借りて、力が適用される方向が変更されます。 その結果、物体を持ち上げるのに必要な労力は（力が地球に向かって適用されているとして）低減されます。 ロープを1m引っ張ると、ロープの長さが固定されているので、重さも1m持ち上がります。

重要な注意：1つの固定滑車の場合、ロープ全体に働く張力は、ニュートンで表した物体の質量と同じです。

– 1輪滑車の助けで物を持ち上げる 滑車のシステム（滑車に取り付けられた荷重）

Image: Single Movable Pulley System

加えられる努力（力）が持ち上げられる質量に等しいので、単一の固定プーリは1の機械的利点を持ちます。 しかし、単一の可動プーリの場合には、機械的な利点は2である。これは主に適用されなければならない努力（力）が持ち上げられる質量の半分であるためです。 ロープの他端は重りと同じ方向に引っ張られる。 重りが持ち上げられると、プーリー全体がロープの周りを移動する。 ロープの一端が固体構造物に固定され、プーリーはロープの両側の間にぶら下がっているように、負荷の力を負担する。 その結果、物体の質量は半分になり、半分の力だけで物体を持ち上げることができます。

重要な注意：可動プーリシステムの場合、両側のロープに働く張力は、持ち上げられている質量の半分になります。

• How do two wheel pulleys work?

Pulley systemの車輪の増加は負荷を持ち上げるために必要とされる努力の減少に役立つ。 機械的な利点は、プーリーシステムの車輪の数が増加することによって得られます。 機械的な利点は、重量の量とロープが分割されているセクションの数の比である。 2つの車輪を持つプーリは、通常、1つのプーリが固定され、別のプーリが可動である主に1つの組み合わせで配置されます。

画像。 2 つのホイール プーリー システム

Using the two wheels pulley system is almost similar to using the single movable pulley as the same mechanical advantage is gained.

• まず、力はオブジェクトを上向きに持ち上げるために下向きに適用されます。
• 第二に、物体を距離xだけ持ち上げるには、ロープを距離2xだけ引かなければならない。 これは主に、ロープが2つの滑車システムに分割され、2つのテンションセクションを持っているためである。 重りを持ち上げるためには、ロープのそれぞれの部分を動かさないといけない。 したがって、ロープの各セクションでx距離の移動は、x距離で負荷を持ち上げることになります。 ロープのセクションを両方ともx距離動かすためには、2x部分に相当する長さを引っ張らなければならない。

• 四輪滑車の仕組み

イメージ図です。 4輪プーリーシステム

4輪プーリーシステムの場合、物体を持ち上げるのに必要な労力をさらに減らすことができるのです。 これは主に、ロープがプーリーシステムの周りに4回ループされ、引き下げられる自由端が無視されるからです。 その結果、物体の質量、または負荷を通して下向きに作用する力は4回で割られます。 その結果、ロープの自由端を引っ張っている人は、物体を持ち上げるために4分の1の力しか加えなくてよいことになります。

まとめ

滑車は、さまざまな産業や機械分野で最も広く使われている単純機械の一つである。 時間との開発は、プーリの有効性を増加させた。 設計は、人々は単に単一のプーリーの溝の数を増やすことによって、わずか2つのプーリーを使用して、4つのプーリーシステムの機械的な利点を得ることができるようになりました。 プーリーがどのように動作するかの詳細を知るためにプーリーインドのウェブサイトを訪問し、詳細なinformation.

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