Question

在醫院里常用如圖所示裝置對小腿受傷的病人進行牽引治療，其中a為動滑輪，其他滑輪為定滑輪．不計滑輪的摩擦和繩子的質量，繩子下端所掛重物的質量是5kg，問：
（1）病人的腳所受水平方向的牽引力是多大？
（2）病人的腳和腿所受的豎直向上的牽引力一共是多大？（g取10m/s²）

Answer 1

【答案】分析：繩子的張力處處相等，對ab繩的拉力進行分解，分解為水平方向和豎直方向，從而得出病人腳在水平方向上所受的合力，以及腳和腿在豎直方向上所受的合力．
解答：解：因繩子中間各處與其他物體沒有結點，所以繩子中間各處的張力（拉力）都等于所懸掛的重物的重力，即F_T=mg=50 N，將ab段的繩子拉力沿水平方向和豎直方向分解，如圖所示：
F_水平=F_Tcos 30°=43.3 N
F_豎直=F_Tsin 30°=25 N
（1）由圖知，病人的腳所受水平方向的牽引力：
F_牽=F_T+F_水平=50 N+43.3 N=93.3 N．
（2）由圖知，病人的腳和腿所受的豎直向上的牽引力：
F′_牽=F_T+F_豎直=50 N+25 N=75 N．
答：（1）病人的腳所受水平方向的牽引力是93.3N．
（2）病人的腳和腿所受的豎直向上的牽引力一共是75N．
點評：解決本題的關鍵知道繩子的張力處處相等，通過正交分解求出腳在豎直方向和水平方向上所受的合力．