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20.繩索受到的拉力

【題目】如果在一根繩索的兩端各自施加10kg的力,繩索便會斷掉。將繩索一頭固定,對另一頭施加20kg的力也可將繩索弄斷。

第二種情況繩索受的力會比第一種情況大一些嗎?

【題解】答案是:第二種情況下繩索受到的拉力是第一種的2倍。

一般情況下,人們會認(rèn)為這兩種情況下繩索受到的力是一樣的:第一種情況下兩端各自受到10kg的拉力,加起來就是20kg;第二種情況下沒有固定的一段受到的拉力同樣為20kg。

這種分析看起來沒有什么錯誤,然而這兩種情況下繩索拉力完全不等。第一種,繩子兩端各受拉力10kg;第二種,由于手的拉力引發(fā)了墻的反作用力,導(dǎo)致繩索兩端各自受拉力20kg。

然而,若是確定了繩索的拉力,還可能犯其他的錯誤。若在繩索拉斷后將任意兩端分別綁在彈簧秤的環(huán)和鉤,那么現(xiàn)在讀數(shù)是多少?若是說第一次20kg,第二次40kg,那就錯了。固定在兩端的均為10kg的反方向力只有10kg,并非20kg。因為兩條拉斷繩索的所謂“10kg的反方向力”就只是“10kg的力”而已,因為這個力有兩端,所以并不存在別的10kg力。當(dāng)然,如果有一個力擺在我們面前,我們通常會認(rèn)為它只有一端,另一端由于太難發(fā)現(xiàn)而通常被忽略。比如物體的墜落,此時力的一端在物體重心,另一端則是地球的中心[7]

如此,若繩索受不同方向上兩個10kg牽引,它的總受力就是10kg;而若繩索受某個方向上20kg的拉力,則它的總受力為20kg,若方向相反,它受到的反作用力也為20kg。

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