Ⅰ 杠桿原理的推導
杠桿原理是通過實驗得出的結論,不是從其他公式推導而來的。
Ⅱ 杠桿原理是怎樣做出的
原理簡介
古希臘科學家阿基米德有這樣一句流傳很久的名言:「給我一個支點,我就能撬起整個地球!」這句話有著阿基米德嚴格的科學根據。(阿基米德是古希臘著名的科學家,許多問題在阿基米德的頭腦下都解決了)
阿基米德在《論平面圖形的平衡》一書中最早提出了杠桿原理。他首先把杠桿實際應用中的一些經驗知識當作「不證自明的公理」,然後從這些公理出發,運用幾何學通過嚴密的邏輯論證,得出了杠桿原理。這些公理是:(1)在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上相等的重量,它們將平衡;(2)在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上不相等的重量,重的一端將下傾;(3)在無重量的桿的兩端離支點不相等距離處掛上相等重量,距離遠的一端將下 傾;(4)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,只要重心的位置保持不變。相反,幾個均勻分布的重物可以用一個懸掛在它們的重心處的重物來代替(5)相似圖形的重心以相似的方式分布……
正是從這些公理出發,在「重心」理論的基礎上,阿基米德發現了杠桿原理,即「二重物平衡時,它們離支點的距離與重量成反比。」阿基米德對杠桿的研究不僅僅停留在理論方面,而且據此原理還進行了一系列的發明創造。據說,他曾經藉助杠桿和滑輪組,使停放在沙灘上的桅桿順利下水,在保衛敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰斗中,阿基米德利用杠桿原理製造了遠、近距離的投石器,利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人,曾把羅馬人阻於敘拉古城外達3年之久。
概念分析
在使用杠桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;如果想要省距離,就應該用動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,就必須多移動距離;要想少移動距離,就必須多費些力。要想又省力而又少移動距離,是不可能實現的。正是從這些公理出發,在「重心」理論的基礎上,阿基米德發現了杠桿原理,即「二重物平衡時,它們離支點的距離與重量成反比。
杠桿的支點不一定要在中間,滿足下列三個點的系統,基本上就是杠桿:支點、施力點、受力點。
其中公式這樣寫:動力×動力臂=阻力×阻力臂,即F1×l1=F2×l2這樣就是一個杠桿。動力臂延伸杠桿也有省力杠桿跟費力的杠桿,兩者皆有但是功能表現不同。例如有一種用腳踩的打氣機,或是用手壓的榨汁機,就是省力杠桿 (力臂 > 力距);但是我們要壓下較大的距離,受力端只有較小的動作。另外有一種費力的杠桿。例如路邊的吊車,釣東西的鉤子在整個桿的尖端,尾端是支點、中間是油壓機 (力矩 > 力臂),這就是費力的杠桿,但費力換來的就是中間的施力點只要動小距離,尖端的掛勾就會移動相當大的距離。
兩種杠桿都有用處,只是要用的地方要去評估是要省力或是省下動作范圍。另外有種東西叫做輪軸,也可以當作是一種杠桿的應用,不過表現尚可能有時要加上轉動的計算。
古希臘科學家阿基米德有這樣一句流傳千古的名言:"假如給我一個支點,就能撬起地球"這句話不僅是催人奮進的警句,更是有著嚴格的科學根據的。
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Ⅲ 誰能給我講講杠桿原理
一個平衡的杠桿(不一定要水平,只要不動或者保持勻速運動就行):
確定一個支點O(任何受力的點都可以,選最好算的)
在杠桿上正好有兩個作用力F1和F2,過O作F1 F2所在支線的垂線,長度為L1 和L2,這就是所謂的動力和阻力,動力臂和阻力臂(其實是人為確定的)
有關系式F1×L1=F2×L2
以上是初中物理的定義,更高級、更嚴謹的在下面,簡單來說就是:
設杠桿繞支點O隨意轉動,則順時針方向的力的總和等於逆時針方向力的總和。
所以不一定要求兩個力分別在支點的兩側,只需要順時針力做的功等於逆時針做的力的負功就可以是杠桿保持平衡。
從這個方面又可以將杠桿原理推廣到滑輪、差動滑輪等等。
Ⅳ 杠桿原理在生活中的應用有哪些
杠桿原理在生活中的應用非常廣泛,省力杠桿有羊角錘、開屏器、老虎鉗、修枝剪刀等;費力杠桿有筷子、鑷子、釣魚竿、掃帚、船槳等;等臂杠桿有天平、定滑輪、蹺蹺板等。在使用杠桿時,為了省力,應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;想要省距離,應
Ⅳ 杠桿有什麼作用
好久沒寫問答了,今天偶然看到這個問題,翻看一下,竟然沒有科學領域的作者留下專業的回答。不知道是不是他們都覺得這個問題太簡單了,畢竟只是一個初中物理的內容,然而在我眼裡這個問題雖然簡單,但是普適的。我們經驗中的所有機械、大到宇宙、小到量子都符合杠桿原理。下面就來詳細說說。
什麼是杠桿?
這有什麼好說的嗎?給我一個支點,就能撬起整個地球,阿基米德的這句話盡人皆知。最簡單的杠桿就是跟不容易發生形變的橫梁再加上一個堅固的支點,它的特點是,垂直作用於桿兩端的作用力與該端到支點距離的乘積相等(或者是力與力到作用點的垂直距離的積),用數學表示就是F1×L1=F2×L2。
杠桿的用途
我們日常生活中處處都有杠桿的影子,毫不誇張地說,有機械的地方就有杠桿的存在。比如撬棍、起釘子的八路,扳手、螺絲刀、瓶起子、蹺蹺板、桿秤等等,這些是杠桿原型的直接應用。還有一些杠桿的變形、比如滑輪組、從井裡提水的轆轤、自行車的鏈條傳動系統、 汽車 發動機的曲軸都是杠桿的應用。
其實所有的旋轉也要用到杠桿原理,比如車輪、門軸等等。可能有小夥伴會奇怪,車輪旋轉哪裡用到杠桿原理了能,支點在哪?其實車輪是有一個虛擬支點的,那就是車輪圓心處。真實的車軸不可能是一根沒有粗細的線,必然是一根有直徑的圓棒,車軸的中心與車輪的圓心重合。車軸邊緣與車輪邊緣就形成了一個杠桿。所以為了減少車軸的摩擦力,就會在車軸和車輪之間裝上軸承。
這里小結一下,所有的傳動機構都是杠桿原理或者是杠桿原理的推廣應用。因為這些都是常見的杠桿機械,大家也容易理解和分析,這里就不多解釋了。我們來看一下其它的杠桿變形。
杠桿與宇宙
前面我們把杠桿用數學公式表示出來了,即,F1×L1=F2×L2,這是初中物理的杠桿表達式,到了高中物理我們就知道力與力臂的乘積叫做力矩,這個力矩,對天體運行的影響巨大。以我們的月球為例,我們現在都知道,月球總是以固定的那面對著地球,其原因就是自轉周期與公轉周期相等。這在天文學上叫做潮汐鎖定。
潮汐鎖定(或同步自轉、受俘自轉),其根本原因就是地球和月球都不是一個標準的球體,當月球圍繞地球公轉並且自轉時,如果自周期與公轉周期不相等,則月球受到地球引力對自轉軸產生的力矩就不為零。結果就是這個力矩讓月球越轉越慢,直到自轉與公轉同步。
其實同樣的事情也發生在地球和宇宙中所有的天體上,地球同樣在越轉(自轉)越慢。
杠桿與量子力學
我這里的杠桿不再是傳統意義上的杠桿,而是數學抽象的那個杠桿,即有一對物理量的乘積恆等,在量子力學中就是量子糾纏的動量。我們可以讓兩個電子發生相互作用,它們就會沿著直線分開,不論任何時候,我們測量其中一個電子的動量(質量與速度的乘積)都會知道另外一個電子的動量與測量值大小相等方向相反。
這樣的物理量在量子力學中還有很多。你可能會問,為什麼在宏觀和微觀中都會出現這種物理量的現象呢?這是因為物理定律的對稱性導致的。關於對稱性我們不多說了,跑題了。
結束語
如果我們把杠桿的概念展開,事實上杠桿原理幾乎能解決我們日常生活中遇到的所有問題,從鍾表(儀器)中的擺線齒輪、再到用尺規作圖,背後其實都是杠桿原理。這個看似簡單的原理其實蘊含著深刻的空間、時間、運動的規律。
有小夥伴可能會說,老郭你就不要故弄玄虛了,把這么一個簡單原理弄那麼復雜干什麼?事實上並不是我要把它弄復雜,而是大道至簡,物理學的是樸素的,但它能解決的問題可不簡單。
杠桿原理,初中物理學過,支點加力點,力量非常龐大。
您好,很高興回答你的問題,杠桿的作用有二,一是杠桿有省力作用,二是杠桿有省距離作用
「給我一個杠桿,我可以翹起整個地球。」 杠桿可以把力的大小改變成距離。
杠桿也符合能量守恆原理,你想用更小的力氣必須走更遠的路程,你想走更少的路程必須用更大的力氣,兩者只能選其一,不可能力氣和距離同時省掉,那會違反能量守恆定律。
汽車 的變速就是杠桿原理的一種,在不同的檔位下,發動機輸出功率相等,檔位越高跑的越快,因為檔位越高扭矩越小,速度越快,但是同時也失去了動力。所以說車輛爬坡的時候不能掛高檔,因為掛高檔車的速度快力氣小,掛低檔車的速度慢力氣大,這也符合杠桿原理。
所以杠桿原理在我們生活中非常有用,我們可以根據各方面的需要做出各種類型的杠桿,包括液壓機、滑輪組、撬棍、傳輸帶等等。
對於小功率的電機,我們可以合理的安排杠桿,也就是齒輪組獲得較大的力,用途很廣泛。
所以說工業革命的發展離不開杠桿原理。
想想:
推門的作用點,把手你會設計在哪個位置?
Ⅵ 杠桿的原理是什麼
杠桿原來理亦稱「杠桿平衡條源件」。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力(用力點、支點和阻力點)的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數式表示為F1· l1=F2·l2。式中,F1表示動力,l1表示動力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。從上式可看出,欲使杠桿達到平衡,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一
Ⅶ 阿基米德是如何推出著名的杠桿原理的
在阿基米德記有他靜力學研究成果的《論平面的平衡》一書中,他從一系列公理出發,推證出物體A、B的最重mA、mB,與它們分別到支點O的距離OA和OB有如下關系:
mAmBOBOA。這就是著名的杠桿原理。阿基米德非常欣賞自己的這一發現。據說,他曾以這樣的豪語評價杠桿的作用:「給我一個穩固的支點,我就能把地球挪動!」
Ⅷ 生活中的杠桿原理應用
杠桿原理基本有3種類型,第一類的杠桿例子是天平、剪刀、鉗子等,第二類杠桿的例子是開瓶器、胡桃夾,第三類杠桿如錘子、鑷子等。
杠桿分為3種杠桿。第一種是省力的杠桿,如:開瓶器等。第二種是費力的杠桿,如:鑷子等。第三種是既不省力也不費力的杠桿,如:天平、釣魚竿等。
還有工程上的吊車,滑輪等。
(8)杠桿原理的推廣擴展閱讀:
阿基米德在《論平面圖形的平衡》一書中最早提出了杠桿原理。他首先把杠桿實際應用中的一些經驗知識當作"不證自明的公理",然後從這些公理出發,運用幾何學通過嚴密的邏輯論證,得出了杠桿原理。
如鉗子、桿秤杠桿原理亦稱「杠桿平衡條件」。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力(用力點、支點和阻力點)的大小跟它們的力臂成反比。
動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數式表示為F1•l1=F2•l2。式中,F1表示動力,l1表示動力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。
從上式可看出,欲使杠桿達到平衡,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。在使用杠桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;如欲省距離,就應該用動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,就必須多移動距離;要想少移動距離,就必須多費些力。要想又省力而又少移動距離,是不可能實現的。杠桿可分為省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿。
Ⅸ 杠桿原理的應用有哪些
自行車、扳手、門、抽水馬桶、秤、天平,自行車腳踏板、剪刀、開罐器、鉗子、回指甲答刀、自動鎖、電燈開關,螺絲起子、火車鐵軌交換控制桿等等。
杠桿又分稱費力杠桿、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力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數式表示為F1· L1=F2·L2。式中,F1表示動力,L1表示動力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。從上式可看出,要使杠桿達到平衡,動力臂是阻力臂的幾倍,阻力就是動力的幾倍。