前幾天物理老師可能要被煩死了，網上的這道滑輪題，大家吵得很厲害。同學們的物理知識好多都已經還給老師了，都在憑着本能在吵，誰也說服不了誰。滑輪題是中學物理的經典習題，但是中學物理可能不會講得太深入，于是很多同學靠的是記憶，而非理解。等同學們學完了理論力學，那麼一切都迎刃而解了。

動滑輪？定滑輪？

中學物理告訴我們，滑輪分定滑輪和動滑輪。定滑輪是固定不動的，而動滑輪則可以上下移動。物理老師肯定說過，動滑輪能夠省一半的力。另外，也肯定講過，動滑輪一側的繩子需要的拉伸距離更長，是貨物移動距離的2倍。應該，很多中學物理老師把這個結論是當做滑輪的性質介紹給同學們的，至于具體原因，隻能靠同學自己去理解了。

定滑輪與動滑輪

我們先看這個定滑輪，一根繩子繞過滑輪，那麼左邊上升的距離肯定等于右邊下降的距離，同時，因為是同一根繩子，隻考慮靜力學、不計摩擦的前提下，左右兩邊的受力必然是相等的。再看下動滑輪，如果把動滑輪單獨拿出來分析，它有下面貨物的重力，以及左右兩邊繩子的向上的拉力。還是同一個繩子，所以兩邊繩子拉力還是相等，那麼平衡的前提下，繩子的拉力就是貨物重力的一半。

相信中學物理老師對這個省力一半肯定解釋過，那麼右邊繩子為啥要拉2米，貨物才提升1米呢？我們仔細看下這個動滑輪結構，一根繩子繞過滑輪，左邊繩子固定在天花闆上，是靜止不動的，右邊繩子則可以自由上下移動。既然左邊繩子靜止，那麼在這個瞬間，滑輪與左邊繩子的接觸點也是靜止的，速度為零。理論力學中，稱之為瞬心，瞬時的一個轉動中心，在這個瞬間，滑輪是圍繞這個瞬心在轉的。車輪在地面上前進，也是同樣的道理。既然滑輪的瞬心找到了，那麼滑輪中心的速度，以及滑輪右側點的速度都可以這樣簡單的2倍關系得到，因為瞬心就是轉動中心，速度公式按照定軸轉動的公式來計算。因此，右側滑輪點的速度是滑輪中心速度的兩倍，繩子拉動的時候，拉升的距離就是圓心的兩倍了。

具備了這些知識，我們再來看這個吵翻天的滑輪題，一個固定的滑輪，右邊的籠中人抓着繩子的另一端來提升自己。首先看力，對于這個滑輪來講，兩側繩子的合力就是這個人的重力，因為是同一根繩子，單側的力就是一半的重力。所以這個籠中人，手上向下拉、向上爬的力是其體重的一半，這一點就跟動滑輪非常類似了。

手上的力是體重的一半

再看看運動，因為這是同一根繩子，所以籠中人上升的速度，肯定等于左邊繩子下降的速度。這個速度是我們站在地面上看到的樣子，由于速度大小相等，我們就看到籠子上升1米，左邊繩子下降1米。但是，作為籠中人自己，他因為要拉繩子，專注點在繩子上，會覺得手中的繩子速度很快，要比上升的速度快一倍，所以他上升1米，但是他手中的繩子經過了2米。此時，這個固定的滑輪，力和位移，都恰恰滿足動滑輪的性質。所以，你覺得它到底是動滑輪，還是定滑輪？我覺得，如果你是那個苦逼的籠中人，那麼就是動滑輪。但如果你是外面的監工，那麼就是定滑輪了。

其實，這個滑輪問題還有個變種，恰恰也是理論力學中的一道例題。請看大屏幕：右邊這個人抓着繩子往上爬，他能超過左邊的貨物嗎？根據動量矩守恒，我們最終得到的結論是，左右兩邊的上升速度是一樣的，這個人永遠都不可能超過對面。這個的速度關系導出的原理：動量矩守恒，也恰恰是剛剛那個滑輪問題中，籠中人相對手中繩速度2倍的原因，感興趣的同學可以自證一下。

往上爬，人能超過對面嗎？

另外，還有同學發給我這張圖，他能把自己提起來嗎？假設隻考慮人體的重力。先分析人體，有重力，平台支撐力，還有手往上拉繩的向下的力。因為是同一根繩子，那麼左邊那段繩子的拉力就是這個人使出來的力。再來看這個人和平台以及滑輪整體，要把平台拉起來，那麼地面支撐力就沒有了。此時，整體就是向下的重力，還有左邊繩子的拉力。當這個拉力大于等于重力時，就可以拉起來了。所以，隻要這個人的力氣夠大，具有至少拉動自己體重的力，就可以升起這個平台。其實，抛開這個滑輪，這不就是這個人在攀爬繩子嘛？

人能把自己拉起來嗎？

世間問題千千萬，但是隻要掌握了其中的規律，那麼我們總能抽絲剝繭，弄清楚其本質。

三大滑輪問題

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