杠桿原理的三要素是:力、支點(diǎn)、力臂。
杠桿原理 ,物理學(xué)力學(xué)定理,古希臘科學(xué)家阿基米德在《論平面圖形的平衡》一書中提出了杠桿原理。
杠桿又分成費(fèi)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”。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個(gè)力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。從上式可看出,要使杠桿達(dá)到平衡,動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍,阻力就是動(dòng)力的幾倍。
答:杠桿的三要素是支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力。支點(diǎn)就是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn);動(dòng)力就是使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力;阻力就阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。所以動(dòng)力對(duì)杠桿的作用與阻力對(duì)杠桿的作用是使杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,因?yàn)檫@樣才能使杠桿平衡。其實(shí)杠桿除上面三個(gè)要素,還有動(dòng)力臂和阻力臂二個(gè)要素。
原理簡(jiǎn)介
杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個(gè)力(動(dòng)力點(diǎn)、支點(diǎn)和阻力點(diǎn))的大小跟它們的力臂或反比。動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂,用代數(shù)式表示為F? L1=W?L2。式中,F(xiàn)表示動(dòng)力,L1表示動(dòng)力臂,W表示阻力,L2表示阻力臂。從上式可看出,欲使杠桿達(dá)到平衡,動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍,動(dòng)力就是阻力的幾分之一。
概念分析
在使用杠桿時(shí),為了省力,就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)的杠桿;如欲省距離,就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力,也可以省距離。但是,要想省力,就必須多移動(dòng)距離;要想少移動(dòng)距離,就必須多費(fèi)些力。要想又省力而又少移動(dòng)距離,是不可能實(shí)現(xiàn)的。正是從這些公理出發(fā),在“重心”理論的基礎(chǔ)上,阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理,即“二重物平衡時(shí),它們離支點(diǎn)的距離與重量成反比。
杠桿的支點(diǎn)不一定要在中間,滿足下列三個(gè)點(diǎn)的系統(tǒng),基本上就是杠桿:支點(diǎn)、施力點(diǎn)、受力點(diǎn)。
其中公式這樣寫:支點(diǎn)到受力點(diǎn)距離(力矩) * 受力 = 只點(diǎn)到施力點(diǎn)距離(力臂) * 施力,這樣就是一個(gè)杠桿。
杠桿也有省力杠桿跟費(fèi)力的杠桿,兩者皆有但是功能表現(xiàn)不同。例如有一種用腳踩的打氣機(jī),或是用手壓的榨汁機(jī),就是省力杠桿 (力臂 > 力矩);但是我們要壓下較大的距離,受力端只有較小的動(dòng)作。另外有一種費(fèi)力的杠桿。例如路邊的吊車,釣東西的鉤子在整個(gè)桿的尖端,尾端是支點(diǎn)、中間是油壓機(jī) (力矩 > 力臂),這就是費(fèi)力的杠桿,但費(fèi)力換來(lái)的就是中間的施力點(diǎn)只要?jiǎng)有【嚯x,尖端的掛勾就會(huì)移動(dòng)相當(dāng)大的距離。
兩種杠桿都有用處,只是要用的地方要去評(píng)估是要省力或是省下動(dòng)作范圍。另外有種東西叫做輪軸,也可以當(dāng)作是一種杠桿的應(yīng)用,不過(guò)表現(xiàn)尚可能有時(shí)要加上轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算。
古希臘科學(xué)家阿基米德有這樣一句流傳千古的名言:假如給我一個(gè)支點(diǎn),我就能把地球挪動(dòng)!這句話不僅是催人奮進(jìn)的警句,更是有著嚴(yán)格的科學(xué)根據(jù)的。