鼓轮在常力偶M的作用下将圆柱由静止沿斜坡上拉

在常力偶M的作用下,鼓轮可以使圆柱由静止状态沿斜坡上拉。原理如下:

1. 常力偶M是由两根不同材料的线或带子组成的,一端连接在圆柱上,另一端悬挂在斜坡上。当温度升高时,两种材料线的长度增加量不同,导致两端的力不等,产生拉力差,从而带动圆柱运动。

2. 由于两种线材料的热敏性不同,温度升高1°C时线的长度增加量也不同。假设两材料线分别为A、B,线A的长度增加量大于线B。那么温度升高后,线A的长度增加量较大,线A端的力也较大。而线B端的力较小,此时线A端的拉力超过线B端,导致圆柱通过常力偶M获得一个与斜坡方向相同的拉力,从静止状态开始运动。

3. 当圆柱运动一段距离后,两线端的温度在空气中达到平衡,拉力差消失,圆柱停止运动。此时如果再增加空气温度,两线的长度差重新出现,圆柱获得新的拉力差并继续运动,如此循环往复,实现了沿斜坡的间歇运动。 

4. 常力偶M能转化热能为机械能,但效率不高,只有约5-10%的热能可以转化为机械能。但作为一个简单有趣的热机原理演示,常力偶M还是很有教学意义的。

所以,常力偶M之所以可以使圆柱沿斜坡运动,是利用两种线材在长度上的差异,通过温度的变化产生不同的拉力,当拉力差超过摩擦力时驱动圆柱运动。但由于效率问题,其实际应用仅限于教学演示。理论上,温差越大,线的热敏性越强,运动幅度也就越大。