偶然看到这个问题,觉得有探讨一下必要。
先不说理论上的受力状况分析,只说人的感觉。不同的人相同的肌肉组织力量强度不同,耐力差别也很大,对疲劳感的感受灵敏度也不同,所以,省力的定义并不清楚准确,不同人干相同的工作都有不同的干法,个人相对觉得省力的干法。
再说说理论上的,斜向上拉就一定会比水平拉省力?我认为正好相反,如果把人换成是测量设备如拉力秤,你会发现,斜向上拉的度数一定比水平拉的度数要大。为什么呢?斜向上拉,人承担了一部分车的重力,减小了车轮的摩擦力,这两个力的大小是不一样的,增加的重力要远远大于减小的摩擦力。这个状况的极限状态是,人竖直拉车,完全承受车的重力,摩擦阻力等于零,你认为哪个方法更省力?
我上述的是假设车子是四个轮子的情况下。如果车是两个轮子,甚至是一个轮子的情况,就要看轮子的位置了,如果车轮的位置正好在车的负载重心上,情况和四个轮子的情况一样;如果车轮的位置不在中心上,拉车的人势必要承受负载的一部分,车与地面的角度就变得很重要了,角度越大,人承受的压力越小,角度大到负载重心线与轮轴重合时,这时候车接近竖立状态了,又跟四轮车的情况一样了。
说得比较草率,但道理就是这样。
你的问题应该来自初中学生的一个考题吧,平地上斜向上拉车和斜向下推车那种方式更省力。
如果说此题是为考核学生对摩擦力课程的学习情况,那么斜向上拉的方式比斜向下推的方式省力。因为车对地面压力减少,所以摩擦力下降。
但我们要考虑到,滚动摩擦和滑动摩擦的差异,对滚动摩擦来说斜向上力所减少的摩擦力是很小的,而向上的拉力反而更大。再则斜向上拉与斜向下推相比,脚所要承担的压力要大许多,对人的感觉来说就是费力,而且斜的角度越大,越费力。或者说斜向上拉比斜向下推时水平力减少,但垂直力增加,垂直力增加比水平力减少要多。
这题的答案对初中学生来说会产生误导。
设车子质量m,摩擦系数u,
不知道你推或拉过车没有,这种车的车把一般是不易变形的木头或金属,所以你推或拉的时候,你对车的力基本上是沿着车把的方向(有时可能要保证车子平衡,防止车子像跷跷板一样跷动,这个力一般在竖直方向上,这里不考虑)设这个力为F,这个力与水平夹角为α取α小于90度。
则车子受到水平方向的力为拉F'=Fcosα
拉车子时水平方向的阻力为f=u(mg-Fsinα)
斜向上拉合力为F'-f=F(cosα+usinα)-umg
推车时合力是F(cosα-usinα)-umg
水平推或拉车时合力是F-umg
合力大于等于0时车子就移动
等于0情况下斜向上、推 和水平推三种情况下
F分别为umg/(cosα+usinα) umg/(cosα-usinα) umg
斜向上拉不一定比水平推省力
斜向上拉比斜向下推省力
设车子质量m,摩擦系数u,
不知道你推或拉过车没有,这种车的车把一般是不易变形的木头或金属,所以你推或拉的时候,你对车的力基本上是沿着车把的方向(有时可能要保证车子平衡,防止车子像跷跷板一样跷动,这个力一般在竖直方向上,这里不考虑)设这个力为F,这个力与水平夹角为α取α小于90度