于是我问他：定滑轮作为机械，为什么不省力？因为它是等臂杠杆，对吧？

他一下子似乎更来了兴致：这就是我今天要问的，我感觉如果滑轮不是靠转动来工作的，它就不是什么等臂杠杆！

他语速飞快的说：你看，如果轮的表面光滑，绳子由于是轻质的，加上没有摩擦力，那么绳子的拉力大小处处相等，这就保证了两边的拉力的大小一样，根本与什么力臂没关系啊！你觉得呢？

说完他有点得意的看着我。

我：既然叫简单机械，应该是利用了某种力学原理，例如一个轱辘转来转去的才像机械，如果它不转，我觉得算不上机械，因为连力臂都没有嘛！

他看起来不太满意，但示意我继续。

我：杠杆是一种最基本的机械模型，它的力学原理就是杠杆平衡的条件，滑轮也是按照这个原理来工作的。

他点点头。

我继续说：所以，你说的那种绳子在轮表面滑动的情况，轮子实际上就相当于一个杆子，或者任何其他的物体，只要表面光滑就行，属于错误地运用了定滑轮！

他说：嗯，我差不多理解了。总之就是说，物理上约定，定滑轮的轮子是绕轴转，它的转轴就是支点，因为力臂等于半径，故力臂相同，这样就形成一个等臂杠杆。

他顿了顿说：不过，如果我的定滑轮的转轴不在轮子中心，或者轮子本身就不是圆形的，那就不是等臂杠杆了。

我：没错没错！

他继续说：但我还有一个问题，我们经常说轮子质量不计，为什么要这样要求？

我：其实对定滑轮，这个要求一般不需要提，动滑轮才会这样要求，因为动滑轮有质量后，机械效率会降低，毕竟需要额外的力拉起它本身......

他马上说：停！你说“一般不需要提”什么意思？什么时候需要提这个要求？

我：哦，这个我会。简单的说是因为——如果轮子有质量，它有时会耗一部分力，使得绳子两边的拉力不再相等。

他说：有时？什么时候？

我：如果它匀速转动，这是大多数的情况，即使轮子有质量，也不会导致两边的力不同。所以说“一般不需要提”就是这个意思。但如果轮子加速转动，也就是当你加速拉绳子时，轮子的质量就会导致两边的拉力不再相等了。

他问：这么复杂，这是什么理论？

我：这个属于刚体力学。简单的说，有质量的轮子意味着它有惯性，如果你让它加速转动，它就需要外力，确切的说是力矩，所以导致两边的拉力必须出现一个差额，以提供力矩需要的那一部分力。

看他有点不太懂，于是我补充说：根据牛顿第一定律，物体都有惯性，如果运动状态改变，需要受外力作用。那个轮子本来按照某个速度转，你现在要让它在绳的摩擦力下加速转，相当于改变了它的状态，那你就要给它提供一个额外的作用。

他点点头：就像直线运动中的加速度一样，它转动也有一个加速度吧？

我连忙说：是啊是啊！加速度分两种，你听过的那个其实叫线加速度，转动的叫角加速度；其实惯性也有两种，平动的惯性和转动的惯性，分别就是质量和转动惯量；而作用也有两种，你熟悉的叫力，还有一个叫力矩。

听到这里，他哦了一声：力导致加速度，那力矩导致角速度，是吧？

我伸出大拇指：没错！完全正确！牛顿第二定律认为，加速度与质量的乘积等于合外力；类似的，角加速度与转动惯量的乘积等于合外力矩！