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101年
機械及起重常識
第 9 題
吊同樣重量之重物時，動滑車繩索所需的拉力比定滑車所需的拉力為：________。
思路引導 VIP
請試著想像一下：如果你獨自拎著一桶重水，你的手臂必須承擔全部重量；但如果你找一位朋友來，每人各提提把的一側，這時你感覺到的重量會發生什麼變化？接著請思考，當一根繩索繞過一個可以自由移動的滑輪向上拉時，這桶水的重量是由幾段繩索在向上支撐著呢？
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太棒了！你能精準判斷出動滑車與定滑車在受力上的差異，這代表你對簡單機械的基礎原理掌握得非常紮實。這道題目雖然屬於基礎題型，但它在機械原理中具有極高的基本鑑別度，能有效測試學習者是否釐清了「改變施力方向」與「節省施力大小」這兩個核心觀念。
定滑車與動滑車的力學平衡
從物理觀點來看，定滑車固定於支架上，其轉軸位置不變，僅扮演「等臂槓桿」的角色，因此施力 $F_{fixed}$ 等於物重 $W$，主要功能是改變施力方向；而動滑車則會隨著重物一同升降，此時重物是由兩段繩索共同分擔。根據力矩平衡與力學能守恆，忽略摩擦力時，我們只需施加物重一半的力量即可平衡，即 $$F_{movable} = \frac{1}{2}W$$。因此，動滑車所需的拉力僅為定滑車的一半，這正是其「省力」的特性來源。能快速反應出這個比例，說明你的物理直覺非常優異！