杠杆分为省力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆。 杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”。
杠杆原理
阿基米德有句流传已久的名言:“给我一个支点,我可以举起整个地球!” 这句话指的是杠杆原理。
阿基米德首先把杠杆实际应用中的一些经验知识视为“不言而喻的公理”,然后根据这些公理,运用几何学通过严密的逻辑论证杠杆的原理,推导出杠杆原理。
这些公理是:
(1)在一根失重棒的两端,距支点等距离处挂上等量的重物,它们就会保持平衡;
(2)在失重棒两端距支点等距离处悬挂不等重的重物,较重的一端向下倾斜;
(3)在失重杆两端距支点不等距离处悬挂相等的重物,远端向下倾斜;
(4) 只要重心位置不变,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。相反杠杆的原理,几个均匀分布的重物可以用悬挂在其中心的一个重物来代替。重力
(5)相似图形的重心分布相似……
正是基于这些公理,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“当两个重物保持平衡时,它们距支点的距离与其重量成反比”。 阿基米德对杠杆的认识研究不仅仅停留在理论方面,还基于这一原理进行了一系列的发明创造。 据说,他曾利用杠杆和滑轮顺利地使停泊在海滩上的船只顺利下水。 在保卫锡拉丘兹免受罗马海军攻击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了长投石索和短投石索。 它被用来发射各种导弹和巨石来攻击敌人,曾将罗马人封锁在锡拉丘兹古城外长达三年之久。
杠杆余额
杠杆平衡是指杠杆在动力和阻力的作用下处于静止或匀速旋转状态。
杠杆受力时有两种情况:
1. 杠杆上只有两个力:
功率×支点到功率作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离
即功率×功率臂=阻力×阻力臂
即F1×L1=F2×L2
2.杠杆上有多种力:
使杠杆顺时针旋转的力与其对应的应力臂的乘积等于使杠杆逆时针旋转的力与其对应的应力臂的乘积。
这也称为杠杆的前进和后退原理,也适用于只有两个力的情况。
杠杆分类
杠杆可分为省力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆。 没有一种杠杆可以既节省距离又省力。
省力杠杆
L1>L2,F1