杠桿分為省力杠桿、省力杠桿和等臂杠桿。 杠桿原理也稱為“杠桿平衡條件”。
杠桿原理
阿基米德有句流傳已久的名言:“給我一個支點,我可以舉起整個地球!” 這句話指的是杠桿原理。
阿基米德首先把杠桿實際應用中的一些經驗知識視為“不言而喻的公理”,然后根據這些公理,運用幾何學通過嚴密的邏輯論證杠桿的原理,推導出杠桿原理。
這些公理是:
(1)在一根失重棒的兩端,距支點等距離處掛上等量的重物,它們就會保持平衡;
(2)在失重棒兩端距支點等距離處懸掛不等重的重物,較重的一端向下傾斜;
(3)在失重桿兩端距支點不等距離處懸掛相等的重物,遠端向下傾斜;
(4) 只要重心位置不變,一個重物的作用可以用幾個均勻分布的重物的作用來代替。相反杠桿的原理,幾個均勻分布的重物可以用懸掛在其中心的一個重物來代替。重力
(5)相似圖形的重心分布相似……
正是基于這些公理,在“重心”理論的基礎上,阿基米德發現了杠桿原理,即“當兩個重物保持平衡時,它們距支點的距離與其重量成反比”。 阿基米德對杠桿的認識研究不僅僅停留在理論方面,還基于這一原理進行了一系列的發明創造。 據說,他曾利用杠桿和滑輪順利地使停泊在海灘上的船只順利下水。 在保衛錫拉丘茲免受羅馬海軍攻擊的戰斗中,阿基米德利用杠桿原理制造了長投石索和短投石索。 它被用來發射各種導彈和巨石來攻擊敵人,曾將羅馬人封鎖在錫拉丘茲古城外長達三年之久。
杠桿余額
杠桿平衡是指杠桿在動力和阻力的作用下處于靜止或勻速旋轉狀態。
杠桿受力時有兩種情況:
1. 杠桿上只有兩個力:
功率×支點到功率作用線的距離=阻力×支點到阻力作用線的距離
即功率×功率臂=阻力×阻力臂
即F1×L1=F2×L2
2.杠桿上有多種力:
使杠桿順時針旋轉的力與其對應的應力臂的乘積等于使杠桿逆時針旋轉的力與其對應的應力臂的乘積。
這也稱為杠桿的前進和后退原理,也適用于只有兩個力的情況。
杠桿分類
杠桿可分為省力杠桿、省力杠桿和等臂杠桿。 沒有一種杠桿可以既節省距離又省力。
省力杠桿
L1>L2,F1