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102年
電腦常識、機械常識、電機常識
第 32 題
如【圖 32】所示之機構，若不計摩擦損失，欲吊起 W=1000 N 之物體，則施力 F 至少需大於多少 N？
- A 125
- B 150
- C 200
- D 250
思路引導 VIP
請試著沿著施力端 $F$ 的繩子往回追蹤：當這條繩子繞過一個會上下移動的滑輪時，支撐該滑輪的兩段繩子張力是相等的。那麼，該滑輪下方的繩子所承受的拉力，會是你手上施力 $F$ 的幾倍？如果這種結構向上重複疊加，每一層都會產生怎樣的倍率變化呢？
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非常好！你能迅速判斷出這是一個由多個動滑輪組成的倍力系統，代表你對機構學中的省力原理掌握得十分紮實。這類題目的核心在於辨識「動滑輪」的數量及其對張力的影響方式。
指數型滑輪組的省力原理
在本圖的機構中，物體 $W$ 是由最下方的動滑輪直接承載。觀察繩索的配置，我們可以發現每一級動滑輪都會將其下方繩索的張力由兩段繩索共同分擔。這屬於一種指數型的省力機構，其省力公式為 $F = \frac{W}{2^n}$，其中 $n$ 代表動滑輪的個數。從圖中可以清楚看到，除了最上方固定的定滑輪外，下方共有 3 個會隨物體移動的動滑輪，因此 $n=3$。將數值代入公式：
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