Utilizando uma roldana para Demonstrar a terceira lei de Newton

Em física, nenhuma força pode ser exercida sem uma força igual e oposta (mesmo que alguns dos que força de oposição vem de fazer um objeto acelerar). A corda e polia pode agir em conjunto para mudar a direção da força aplicada, mas não de graça. A fim de mudar a direção de sua força de -F (Ou seja, para baixo) a +F (Ascendente sobre a massa), o apoio da polia tem de responder com uma força de 2F.

Veja como isso funciona: Quando você puxa uma corda em um sistema de polias para levantar um objeto fixo, você levantar a massa se exercer força suficiente para superar o seu peso, mg; Onde g é a aceleração devido à gravidade na superfície da Terra, 9,8 metros / segundo². Dê uma olhada na figura, na qual uma corda passa sobre uma polia e para baixo para uma massa m.

A corda e polia juntos funcionar não só para transmitir a força que você exerce, F, mas também para mudar a direção dessa força, como você vê na figura. A força exercida para baixo é exercida ascendente sobre a massa, porque a corda, passando por cima da polia, muda de direção da força. Neste caso, se F é melhor que mg; você pode levantar a massa. Se você aplicar nenhuma força sobre o objeto (ou seja, não há nenhuma tensão na corda), então a única força agindo sobre ele é a gravidade, F_gravidade, e de modo que o objecto caia livremente e acelera a uma taxa de -g (O sinal negativo indica que a aceleração é baixo) porque

Se você aplicar uma força sobre a corda de magnitude F, em seguida, é transmitida pelo cabo e polia para o objecto como uma força dirigida para cima da mesma magnitude. Portanto, a força total sobre o objecto é dada pela soma destas duas forças,

Por a segunda lei de Newton, a soma das forças sobre uma massa é igual mamãe. Assim, se a força aplicada ao puxar para baixo sobre a corda é maior do que o peso do objecto (mg), Em seguida, o objecto irá acelerar para cima.

A força F, agindo sozinho, sem gravidade, iria acelerar o objeto para cima a uma taxa que você pode chamar uma:

Assim você pode ver que, se F é melhor que mg; então uma é melhor que g e o objeto acelera para cima.

Mas esse uso de mudança de força de uma corda e polia tem um custo, porque você não pode enganar a terceira lei de Newton. Suponha que você levantar a massa e paira no ar. Nesse caso, F deve ser igual mg para manter o estacionário em massa. A direção de sua força está sendo alterado de baixo para cima. Como isso acontece?

Para descobrir isso, considere a força que o apoio da polia exerce sobre o teto. O que é essa força? Porque a polia não está acelerando em qualquer direção, você sabe que

na polia. Isso significa que todas as forças na polia, quando somadas, dão-lhe zero.

Do ponto de vista da polia, duas forças puxe para baixo: a força F você puxa com ea força mg que a massa exerce sobre você (porque nada está se movendo no momento). Isso é 2F para baixo. Para equilibrar todas as forças e obter 0 total apoio da polia deve exercer uma força de 2F para cima.