目的
演示滑輪組系統的靜力平衡。
實驗
裝置：
1.整個系統由上、下兩個具外框的彈簧秤組成。
2.上層彈簧秤組吊掛在外框架的上端。
3.下層彈簧秤組吊掛在內框架上，下端有一滑輪，整組可以掛在上彈簧秤的底端。
實驗：
1.將繩子跨過下層的滑輪，一端固定在下層框架的底端，另一端為自由端。
2.將下層彈簧秤組掛到上層彈簧秤，此時可從上層的彈簧秤讀數知下層彈簧秤組，包含彈簧秤、外框、滑輪及繩子整個系統總重5牛頓。
3.握住下層彈簧秤組自由端的繩子，當下層彈簧秤組的彈簧秤讀數為10牛頓時，上層彈簧秤的讀數為5牛頓？10牛頓？15牛頓？請先想一想。
原理思考
你預測對了嗎？如何解釋？
下方彈簧秤上的滑輪為一定滑輪，可視為以滑輪中心點為支點的槓桿。當施加外力在繩子的自由端並使彈簧秤讀數為10牛頓時，實際上施於繩子自由端的外力為5牛頓向下，因此時整條繩子達到靜止平衡的狀態，所以固定端的繩子上亦有一個5牛頓向下的力，所以下層彈簧秤讀到的外力為10牛頓，可參考下圖。
由以上知，當在下層自由端繩子施5牛頓的外力時，同時也對內框架施以5牛頓的作用力，也等同對上層彈簧秤施一5牛頓的外力向下。所以上層彈簧秤的讀數為：下層內框架施加在上層彈簧秤的外力（5牛頓）+下層滑輪組的總重（5牛頓）=10牛頓。你對了嗎？
討論
請分析下列(A)~(D)情形下各彈簧秤讀數及作用力大小。
(A)F1=F2=5牛頓，彈簧秤讀數為=10牛頓。 (B)F1=F2=5牛頓，下彈簧秤讀數為10牛頓，上彈簧秤讀數為15牛頓=10牛頓（外力）+5牛頓（下彈簧秤組重量）。 (C) F1=F2=0牛頓，彈簧秤讀數為0牛頓，因對整個系統言，此作用力為內力。 (D) F1=F2=0牛頓，下彈簧秤讀數為0牛頓，上彈簧秤讀數為15牛頓=10牛頓（外力）+5牛頓（下彈簧秤組重量）。
關於實驗
可運用滑輪組的組合變化出各種思考問題。
參考資料
EQUILIBRIUM PARADOX – SCALES AND PULLE (University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
師範大學物理教學示範實驗室網頁>>動力學>>滑輪組與繩子的張力
製作
杜宗勳
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
