把牛拴在柱子上,總共分幾步?| 正經玩_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2020-12-19 13:46
小編最近突然好想去放牛

以小編的智商
始終也不知道牛該怎麼拴在柱子上
俗話説放牛容易栓牛難
直到小編髮現
一個
驚天
大秘密

實驗器材
所標杯、重物、繩子、杆

實驗過程
將繩子繞在杆上(如果使用彈性繩就會像這樣)

將牛重物掛在繩子上

發現重物被牢牢地掛在了杆上
沒有掉下來!
原理解説
一看完實驗,啪的一下,很快嗷,小編的腦子就變成了大大的問號。一邊掛着重物,一邊什麼都沒有,繩子為什麼不會滑動呢?那自然是因為神奇的摩擦力。如果中間是個滑輪,重物就會因為沒有摩擦力而掉下去。
讓我們先來做一點簡單的計算。

假設我們用一根輕繩子繞在一個圓柱上。

繩子兩端的拉力不同 m1g≠m2g,那麼繩子中各處的拉力也就不同。假設在某處繩中拉力為 T ,轉過小角度dθ後拉力為T+dT,與變化的拉力dT平衡的就是摩擦力。由受力平衡,不考慮繩子本身的重力,這一小段繩子受到支持力dN=Tdθ,所以摩擦力df=μdN=μTdθ。
所以有

輕鬆解出

這告訴我們,每當繩子繞過一圈,繩中張力會增加

倍,對於一般的繩子這個數字可能是5倍左右。那麼繩子繞過5到6圈之後,即使繩子的一頭只有幾克的重量,另一端也可以承受幾千克的重物。
在分析中,我們忽略了繩子的重力,而實際上我們需要繩子自身哪怕幾克的重量來在繩中產生一個小的張力。我們通過繞繩子,得到了一個可以充分利用摩擦力的系統,達到了四兩撥千斤的效果。
在生活中,神奇的摩擦力還大有用處,比如神奇的自鎖現象。

大家可以用家裏的拖把做個簡單的嘗試,拖把的柄和地面成的夾角大到某個臨界角度時,無論用多大的力也推不動拖把。這是因為,當我們用的力越大,摩擦力也就等比例增大,外力的橫向分力就無法大過摩擦力,摩擦力可以把系統鎖住動彈不得。
所以農夫是怎麼把牛拴在柱子上的呢?勞動人民的智慧是無窮的,他們同時使用了繞繩子和自鎖兩種方法。先把繩子壓在下面,再繞幾圈,牛就被牢牢拴在了柱子上。
