輪軸

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起重辘轳英语windlass是典型輪軸的應用

輪軸是六種簡單機械之一,是文藝復興時期的科學家繪製希臘時期的科學文獻時所識別出來的[1]。輪軸可視為是的組合,二者一起旋轉,力可以從輪傳遞到軸,也可以從軸傳遞到輪。一般會用軸承固定軸的位置,而又使軸可以旋轉。

亞歷山卓的希羅將輪軸列為五個可以提升重物的簡單機械之一[2]。一般認為他所指的是起重辘轳,可以迴轉把手,以省力的方式用繩子將重物提高,例如將井裡的水桶提到井口[3]

輪軸可視為另一種特別的槓桿,其施力是和輪軸的切線平行,輪軸的中心為其支點。輪軸的機械利益英语mechanical advantage是其施力位置距輪軸中心的距離比值,也是輪的半徑和軸的半徑的比值[4]

輪軸有二種用途,一種是在輪上施力,是省力的機械,但較費時(例如門把和魚竿的捲線器),另一種是在軸上施力,是省時的機械,但較費力(例如腳踏車的後輪或汽車的傳動軸)。

輪軸和滑轮都屬於简单机械,而且兩者都是由繞著中心軸旋轉的圓輪組成。輪軸中強調的是輪和軸之間施力的關係,也常會將數個大小不同的輪放在同一軸上,繞同一軸旋轉;滑轮中的圓輪邊緣有凹槽,上面會纏繞繩索,再拉到其他的滑轮,主要是透過繩索在各滑轮中傳遞力及動能。

原理[编辑]

轮轴可以被看成杠杆,其原理可以根据杠杆平衡条件来分析。

设轮(通常是较大的那个)的半径为,施加在轮上的力为;轴(通常是较小的那个)的半径为,施加在轴上的力为,则根据杠杆平衡条件,有

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應用[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Wheel and Axle, The World Book Encyclopedia, World Book Inc., 1998, pp. 280-281
  2. ^ Usher, Abbott Payson. A History of Mechanical Inventions. USA: Courier Dover Publications. 1988: 98. ISBN 048625593X. 
  3. ^ Elroy McKendree Avery, Elementary Physics, New York : Sheldon & Company, 1878.
  4. ^ Bowser, Edward Albert, 1890, An elementary treatise on analytic mechanics: with numerous examples. (Originally from the University of Michigan) D. Van Nostrand Company, pp. 190