電梯從設(shè)計(jì)上就絕不會(huì)自由落體，物理老師為你解讀

小馬是一名高中生，最近學(xué)了物理課的牛頓定律，他看著每天乘坐的電梯，突然冒出一個(gè)問(wèn)題：如果吊著電梯的繩子斷了，電梯會(huì)不會(huì)像伽利略的鐵球一樣，來(lái)一次完美的自由落體運(yùn)動(dòng)？他把這個(gè)疑問(wèn)告訴了物理老師，老師卻笑著搖搖頭說(shuō)，電梯從設(shè)計(jì)原理上，就已經(jīng)被剝奪了自由落體的可能性，它天生就帶著多重剎車(chē)。

電梯

老師先從最基礎(chǔ)的力學(xué)結(jié)構(gòu)講起。電梯并不是被一根繩子吊著的，它依靠的是一套精密的配重系統(tǒng)。在電梯井道的另一側(cè)，有一個(gè)和電梯轎廂重量差不多的大鐵塊，這就是配重。電梯和配重就像一個(gè)蹺蹺板的兩端，通過(guò)鋼絲繩連接起來(lái)，由頂部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)讓電梯的運(yùn)行非常省力，更重要的是，即使所有動(dòng)力都消失，轎廂和配重也會(huì)相互制衡，很難出現(xiàn)一頭猛地墜下去的情況。

接著，老師講解了最關(guān)鍵的安全裝置，限速器和安全鉗。限速器就像一個(gè)時(shí)刻盯著速度的警察，它獨(dú)立于電梯的主控制系統(tǒng)。一旦電梯的下降速度超過(guò)了設(shè)定的安全值，限速器就會(huì)立刻啟動(dòng)，觸發(fā)一個(gè)機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置。這個(gè)裝置會(huì)立刻拉緊安全鉗，安全鉗是安裝在電梯轎廂底部的兩把巨大而鋒利的鉗子，它們會(huì)死死地夾住兩側(cè)的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌是固定在墻上的堅(jiān)固鋼軌，安全鉗一旦夾緊，就會(huì)產(chǎn)生巨大的摩擦力，像一個(gè)強(qiáng)大的手剎，瞬間將轎廂卡死在軌道上。老師強(qiáng)調(diào)，這個(gè)過(guò)程是純機(jī)械的，不依賴電力，所以即使停電也絕對(duì)可靠。

電梯

老師還提到了一個(gè)很多人不知道的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。電梯的鋼絲繩并不是垂直懸掛的，它們和曳引輪之間有一個(gè)接觸角度。這個(gè)角度利用了摩擦力原理，即使鋼絲繩在曳引輪上完全松弛，巨大的摩擦力也能讓它們不會(huì)立刻滑脫。這為安全鉗的啟動(dòng)爭(zhēng)取了寶貴的零點(diǎn)幾秒。再加上電梯有多根鋼絲繩，它們共同分擔(dān)重量，單根斷裂的可能性極低，就算斷了一兩根，剩下的也足以支撐住轎廂。

電梯

最后，老師總結(jié)道，自由落體是指物體只受重力作用，沒(méi)有任何其他阻力。而電梯的設(shè)計(jì)，恰恰是在重力之外，設(shè)置了層層疊疊的阻力。從配重平衡，到限速器監(jiān)控，再到安全鉗的物理制動(dòng)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都在阻止電梯成為一個(gè)自由落體。所以，電影里那種電梯直線下墜的驚險(xiǎn)場(chǎng)面，在現(xiàn)實(shí)中幾乎不可能發(fā)生。電梯的設(shè)計(jì)者們，早已用物理定律，為我們編織了一張絕對(duì)安全的大網(wǎng)。下次坐電梯時(shí)，你可以安心享受這份由科學(xué)帶來(lái)的平穩(wěn)與安全。