第1节杠杆
在远古时期,没有现代大型工具,人们在需要搬动大块石头的,往往使用杠杆来撬动,如右图。
三角部分是支点,黑色是木棒。在右边的向下箭头处,是人用力的地方,左边向上箭头处,就是木棒撬动石块的位置。可以用较小的力,撬动左边的大石块。整个杠杆,有两个用力点和一个支撑点。在以后的叙述中,箭头向下的位置,都表示人用力的地方,箭头向上的位置,都表示物体受力点地方。
这就是典型的杠杆,是置放连结在一个支撑点上的硬棒,这硬棒可以绕着支撑点旋转。
在中国战国年代,墨子曾提到应用杠杆与其操作机制的机械。古希腊时期,阿基米德和亚里斯托德,都讨论过杠杆原理。其中,阿基米德最著名的言论:“给我一个支点,我就可以举起整个地球。
最开始的杠杆是为了省力,可以使用较小的力来产生较大的力。但在使用中,可以任意调整支撑点和用力的位置,这样就产生不同的应用。
最基本的杠杆如图2,比如跷跷板。图2的杠杆,比如镊子。图2的杠杆,比如核桃夹子。
选读:杠杆的作用效果计算:
如图3,支点右边木棒长4米,左边1米,在右边放100斤重的物品,则左边可以撬起400斤的物品。实际上,左右两边的重量长度是相等的。当杠杆如图3时,支撑点在最左端,右边有100斤放置的长度是5米,则需要500斤向上的力气作用在长度1米的位置。也满足重量长度相等。
杠杆效果可以累加,比如图3,在4米的位置放置125斤的物品。则在1米的位置需要1000斤的力气才能撑住。也就是1000斤1米125斤4米100斤5米
使用杠杆的结果:如图3,右边的木棒向下移动04米,左边的木棒才向上移动01米。虽然可以用100斤的力气撬动400斤物品,但是400斤物品的移动距离却是实际用力移动距离的14。
事实上说明了一点,天下没有免费的午餐,总是要付出代价。用小的力来移动大重量的物体,代价就是移动距离小。用大的力来移动小重量的物体,效果就是可以移动更大的距离。
生活中的杠杆:
确定以下工具的支撑点和两个用力点
1啤酒开瓶器,
2剪刀
3菜市场里面老式的秤。包括台秤
4筷子
观察家里面的各种工具,确定有哪些是使用杠杆原理。并找出支撑点和用力点,并分类为图2中的哪一种。
古代的军事应用:
1美洲人使用的标枪投掷器,阿塔阿塔。
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