省力杠杆的动力臂大于阻力臂,平衡时动力小于阻力。生活中开瓶器、榨汁器、胡桃钳、扳手、撬棍、门、订书机、跳水板……这种杠杆动力点一定比重力点距离支点近,所以永远是省力的。
杠杆
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验当作"不证自明的公理",然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。
这些公理是:(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;
(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;
(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下倾;
(4)一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替;似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发,在"重心"理论的基础上,阿基米德又发现了杠杆原理,即"二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。"
正是从这些公理出发,在"重心"理论的基础上,阿基米德又发现了杠杆原理,即"二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。"
原理简介
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂或反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为f•
l1=w•l2。式中,f表示动力,l1表示动力臂,w表示阻力,l2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。概念分析
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如欲省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离,是不可能实现的。正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。
杠杆的支点不一定要在中间,满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。其中公式这样写:支点到受力点距离(力矩)
受力
=
只点到施力点距离(力臂)
施力,这样就是一个杠杆。
杠杆也有省力杠杆跟费力的杠杆,两者皆有但是功能表现不同。例如有一种用脚踩的打气机,或是用手压的榨汁机,就是省力杠杆
(力臂
>
力矩);但是我们要压下较大的距离,受力端只有较小的动作。另外有一种费力的杠杆。例如路边的吊车,钓东西的钩子在整个杆的尖端,尾端是支点、中间是油压机
(力矩
>
力臂),这就是费力的杠杆,但费力换来的就是中间的施力点只要动小距离,尖端的挂勾就会移动相当大的距离。
两种杠杆都有用处,只是要用的地方要去评估是要省力或是省下动作范围。另外有种东西叫做轮轴,也可以当作是一种杠杆的应用,不过表现尚可能有时要加上转动的计算。
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:"假如给我一个支点,我就能把地球挪动!"这句话不仅是催人奋进的警句,更是有着严格的科学根据的
因为中学不学力矩,所以首先你要知道力矩这个概念
力矩是力对物体产生转动作用的物理量,可以认为力矩是量度力对物体产生转动效应的物理量,力矩越大越容易发生转动改变,当然实际情况更复杂,中学也没必要了解那么些
举个现实的例子,力的三要素大小销举、方向、作用点,中学大多是等效成质点而不是考虑到作用点不同,但现实中由于形状不能忽略,力矩的影响很大,比如推门的时候,一般不会有人从靠近门轴的地方推门,而是远离门轴的地方,同样,门把也不会装在靠近门轴的那边,这就是个典型的例子
力矩的计算公式即是杠杆原理的一部分,M=r×F,在同样力作用下,距离越大力矩自然越大,自然越容易发生转动状态改变
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