❶ “杠杆原理”是什么
原理简介
[编辑本段]
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1• L1=F2•L2。式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
概念分析
[编辑本段]
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如欲省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离,是不可能实现的。正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。
杠杆的支点不一定要在中间,满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。
其中公式这样写:支点到受力点距离(力矩) * 受力 = 支点到施力点距离(力臂) * 施力,这样就是一个杠杆。
杠杆也有省力杠杆跟费力的杠杆,两者皆有但是功能表现不同。例如有一种用脚踩的打气机,或是用手压的榨汁机,就是省力杠杆 (力臂 > 力矩);但是我们要压下较大的距离,受力端只有较小的动作。另外有一种费力的杠杆。例如路边的吊车,钓东西的钩子在整个杆的尖端,尾端是支点、中间是油压机 (力矩 > 力臂),这就是费力的杠杆,但费力换来的就是中间的施力点只要动小距离,尖端的挂勾就会移动相当大的距离。
两种杠杆都有用处,只是要用的地方要去评估是要省力或是省下动作范围。另外有种东西叫做轮轴,也可以当作是一种杠杆的应用,不过表现尚可能有时要加上转动的计算。
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:"假如给我一个支点,我就能把地球挪动!"这句话不仅是催人奋进的警句,更是有着严格的科学根据的。
杠杆分类
[编辑本段]
杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。这几类杠杆有如下特征:
1.省力杠杆:L1>L2, F1<F2 ,省力、费距离。如拔钉子用的羊角锤、铡刀,瓶盖扳子等。
2.费力杠杆: L1<L2, F1>F2,费力、省距离,如钓鱼竿、镊子等。
3.等臂杠杆: L1=L2, F1=F2,既不省力也不费力,又不多移动距离,如天平、定滑轮等。
人体内的杠杆
[编辑本段]
几乎每一台机器中都少不了杠杆,就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西,弯一下腰,甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用,了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识,还能学会许多生理知识。
其中,大部分为费力杠杆,也有小部分是等臂和省力杠杆。
点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用(见图),杠杆的支点在脊柱之顶,支点前后各有肌肉,头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头,从图里可以看出来低头比仰头要省力。
当曲肘把重物举起来的时候,手臂也是一个杠杆(如图)。肘关节是支点,支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆,举起一份的重量,肌肉要化费6倍以上的力气,虽然费力,但是可以省一定距离。
当你把脚尖翘起来的时候,是脚跟后面的肌肉在起作用,脚尖是支点,体重落在两者之间。这是一个省力杠杆(如图),肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
如果你弯一下腰,肌肉就要付出接近1200牛顿的拉力。这是 由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆(如图)。 所以在弯腰提起立物时,正确的姿式是尽量使重物离身体近一 些。以避免肌肉被拉伤。
发现历程
[编辑本段]
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作"不证自明的公理",然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。这些公理是:(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下倾;(4)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,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替;似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发,在"重心"理论的基础上,阿基米德又发现了杠杆原理,即"二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。"
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的桅船顺利下水。在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
这里还要顺便提及的是,在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律,在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的,有不等臂的;有改变两端重量使它偏动的,也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载,在世界物理学史上也是非常有价值的,而且墨子的发现比阿基米德早了约二百年。
历史故事
阿基米德将自己锁在一间小屋里, 正夜以继日地埋头写作《浮体论》.这天突然闯进一个人来, 一进门就连忙喊道: ‘哎呀! 你老先生原来躲在这里.国王正调动大批人马, 在全城四处找你呢.’阿基米德认出他是朝廷大臣, 心想, 外面一定出了大事.他立即收拾起羊皮书稿, 伸手抓过一顶圆壳小帽, 随大臣一同出去, 直奔王宫.
当他们来到宫殿前阶下时, 就看见各种马车停了一片, 卫兵们银枪铁盔, 站立两行, 殿内文武满座, 鸦雀无声.国王正焦急地在地毯上来回踱步.由于殿内阴暗, 天还没黑就燃起了高高的烛台.灯下长条案上摆着海防图、陆防图.阿基米德看着这一切, 就知道他最担心的战争终于爆发了.
原来地中海沿岸在古希腊衰落之后, 先是马其顿王朝的兴起, 马其顿王朝衰落后, 接着是罗马王朝兴起.罗马人统一了意大利本土后向西扩张, 遇到另一强国迦太基.公元前264 年到公元前221 年两国打了23 年仗, 这是历史上有名的‘第一次布匿战争’, 罗马人取得胜利.公元前218 年开始又打了4 年, 这是‘第二次布匿战争’, 这次迦太基起用一个奴隶出身的军事家汉尼拔, 一举擒获罗马人5 万余众.地中海沿岸的两个强国就这样连年争战, 双方均有胜负.叙拉古, 则是个夹在迦、罗两个强国中的城邦小国, 在这种长期的战争风云中, 常常随着两个强国的胜负而弃弱附强, 飘忽不定.阿基米德对这种外交策略很不放心, 曾多次告诫国王, 不要惹祸上身.可是现在的国王已不是那个阿基米德的好友亥尼洛.他年少无知, 却又刚愎自用.当‘第二次布匿战争’爆发后, 公元前216 年, 眼看迦太基人将要打败罗马人, 国王很快就和罗马人决裂了, 与迦太基人结成了同盟, 罗马人对此举很恼火.现在罗马人又打了胜仗, 于是采取了报复的行动, 从海陆两路向这个城邦小国攻过来, 国王吓得没了主意.当他看到阿基米德从外面进来, 连忙迎上前去, 恨不得立即向他下跪, 说道: ‘啊, 亲爱的阿基米德, 你是一个最聪明的人, 先王在世时说过你都能推动地球.’
关于阿基米德推动地球的说法, 却还是他在亚历山大里亚留学时候的事.当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到启发, 发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的, 而且发现, 手握的地方到支点的这一段距离越长, 就越省力气.由此他提出了这样一个定理: 力臂和力 (重量) 的关系成反比例.这就是杠杆原理.用我们现在的表达方式表述就是: 重量×重臂=力×力臂.为此, 他曾给当时的国王亥尼洛写信说: ‘我不费吹灰之力, 就可以随便移动任何重量的东西;只要给我一个支点, 给我一根足够长的杠杆, 我连地球都可以推动.’可现在这个小国王并不懂得什么叫科学, 他只知道在大难临头的时候, 借助阿基米德的神力来救他的驾.
可是罗马军队实在太厉害了.他们作战时列成方队, 前面和两侧的士兵将盾牌护着身子, 中间的士兵将盾牌举在头上, 战鼓一响这一个个方队就如同现代的坦克一样, 向敌方阵营步步推进, 任你乱箭射来也丝毫无损.罗马军队还有特别严明的军纪, 发现临阵脱逃的立即处死, 士兵立功晋级, 统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋仪式.这支军队称霸地中海, 所向无敌, 一个小小的叙拉古哪里放在眼里.况且旧恨新仇, 早想进行一次彻底清算.这时由罗马执政官马赛拉斯统帅的四个陆军军团已经挺进到了叙拉古城的西北.现在城外已是鼓声齐鸣, 杀声震天了.在这危急的关头, 阿基米德虽然对因国王目光短浅造成的这场祸灾非常不满, 但木已成舟, 国家为重, 他扫了一眼沉闷的大殿, 捻着银白的胡须说: ‘如果单靠军事实力, 我们决不是罗马人的对手.现在若能造出一种新式武器来, 或许还可守住城池, 以待援兵.’国王一听这话, 立即转忧为喜说: ‘先王在世时早就说过, 凡是你说的, 大家都要相信.这场守卫战就由你全权指挥吧.’
两天以后, 天刚拂晓, 罗马统帅马赛拉斯指挥着他那严密整齐的方阵向护城河攻来.今天方阵两边还预备了铁甲骑兵, 方阵内强壮的士兵肩扛着云梯.马赛拉斯在出发前曾口出狂言: ‘攻破叙拉古, 到城里吃午饭去.’在喊杀声中, 方阵慢慢向前蠕动.照常规, 城头上早该放箭了.可今天城墙上却是静悄悄地不见一人.也许是几天来的恶战使叙拉古人筋疲力尽了吧.罗马人正在疑惑, 城里隐约传来吱吱呀呀的响声, 接着城头上就飞出大大小小的石块, 开始时大小如碗如拳一般, 以后越来越大, 简直有如锅盆, 山洪般地倾泻下来.石头落在敌人阵中, 士兵们连忙举盾护体, 谁知石头又重, 速度又急, 一下子连盾带人都砸成一团肉泥.罗马人渐渐支持不住了, 连滚带爬地逃命.这时叙拉古的城头又射出了密集的利箭, 罗马人的背后无盾牌和铁甲抵挡, 那利箭直穿背股, 哭天喊地, 好不凄惨.
阿基米德到底造出了什么秘密武器让罗马人大败而归呢? 原来他制造了一些特大的弩弓——发石机.这么大的弓, 人是根本拉不动的, 他就利用了杠杆原理.只要将弩上转轴的摇柄用力扳动, 那与摇柄相连的牛筋又拉紧许多根牛筋组成的粗弓弦, 拉到最紧时, 再突然一放, 弓弦就带动载石装置, 把石头高高地抛出城外, 可落在1000 多米远的地方.原来这杠杆原理并不是简单使用一根直棍撬东西.比如水井上的辘轳吧, 它的支点是辘轳的轴心, 重臂是辘轳的半径, 它的力臂是摇柄, 摇柄一定要比辘轳的半径长, 打起水来就很省力.阿基米德的发石机也是运用这个原理.罗马人哪里知道叙拉古城有这许多新玩艺儿.
就在马赛拉斯刚被打败不久, 海军统帅古劳狄乌斯也派人送来了战报.原来, 当陆军从西北攻城时, 罗马海军从东南海面上也发动了攻势.罗马海军原来并不十分厉害, 后来发明了一种舷钩装在船上, 遇到敌舰时钩住对方, 士兵们再跃上敌舰, 变海战为陆战, 占一定的优势.今天克劳狄乌斯为了对付叙拉古还特意将兵舰包上了一层铁甲, 准备了云梯, 并号令士兵, 只许前进, 不许后退.奇怪的是, 这天叙拉古的城头却分外安静, 墙的后面看不到一卒一兵, 只是远远望见几副木头架子立在城头.当罗马战船开到城下, 士兵们拿着云梯正要往墙上搭的时候, 突然那些木架上垂下来一条条铁链, 链头上有铁钩、铁爪, 钩住了罗马海军的战船.任水兵们怎样使劲划桨都徒劳无功, 那战船再也不能挪动半步.他们用刀砍, 用火烧, 大铁链分毫无损.正当船上一片惊慌时.只见大木架上的木轮又‘嘎嘎’地转动起来, 接着铁链越拉越紧, 船渐渐地被吊起离开了水面.随着船身的倾斜, 士兵们纷纷掉进了海里, 桅杆也被折断了.船身被吊到半空后, 这个大木架还会左右转动, 于是那一艘艘战舰就像荡秋千一样在空中摇荡, 然后有的被摔到城墙上或礁石上, 成了堆碎片;有的被吊过城墙, 成了叙拉古人的战利品.这时叙拉古的城头上还是静悄悄的, 没有人射箭, 也没有人呐喊, 好像是座空城, 只有那几副怪物似的木架, 不时伸下一个个大钩钩走一艘艘战船.罗马人看着这‘嘎嘎’作响的怪物, 吓得全身哆嗦, 手腿发软, 只听到海面上一片哭喊声和落水碰石后的呼救声.克劳狄乌斯在战报中说: ‘我们根本着不见敌人, 就像在和一只木桶打仗.’阿基米德的这些‘怪物’原来也是利用了杠杆原理, 并加了滑轮.
经过这场大战, 罗马人损兵折将, 还白白丢了许多武器和战船, 可是却连阿基米德的面都没见到.
实例演示
[编辑本段]
杠杆原理基本有3种类型,第一类的杠杆例子是天平、剪刀、钳子等,第二类杠杆的例子是开瓶器、胡桃夹,第三类杠杆如锤子、镊子等。
杠杆分为3种杠杆。第一种是省力的杠杆,如:开瓶器等。第二种是费力的杠杆,如:镊子等。第三种是既不省力也不费力的杠杆,如:天平、钓鱼竿等。
关于——
阿基米德能举起地球吗?
“给我一个支点,我就能举起地球”,相传这是古代发现杠杆原理的阿基米德说的话。
阿基米德知道,如果利用杠杆,就能用一个最小的力,把无论怎样重的东西举起来,只要把这个力放在杠杆的长臂上,而让短臂对重物起作用。因此,他的手就可以举起质量等于地球的重物。
然而如果这个古代伟大科学家知道地球的质量是多么大,他也许就不会这样夸口了。让我们设想阿基米德真的找到了另一个地球做支点;再设想他也做成了一根够长的杠杆。你知道他得用多少时间才能把质量等于地球的一个重物举起,哪怕只举起1cm呢?至少要30万亿年!
原来地球的质量天文学家是知道的。质量这样大的物体,如果把它拿到地球上称的话,它的重量大约是:6 000 000 000 000 000 000 000t。
如果一个人只能直接举起60kg的重物,那么他要“举起地球”,就得把自己的手放在一根这样长的杠杆上,他的长臂应当等于它的短臂的100 000 000 000 000 000 000倍!
简单地计算一下就可以知道,在短臂的那一头举高1cm,就得把长臂那一头在宇宙空间里画一个大弧形,弧的长度大约是:1 000 000 000 000 000 000km。
这就是说,阿基米德如果要把地球举起1cm,他那扶着杠杆的手就得移动大到这样不可想象的一个距离!那么他要用多少时间才能做完这件事呢?如果我们认为阿基米德能在一秒种里把60kg的重物举高一米(这种工作能力已经几乎等于一马力!),那么,他要把地球举起1cm,就得用去100 000 000 000 000 000 000S,或三十万亿年!可见阿基米德无法完成这个任务。
❷ 杠杆原理的历史
杠杆原理历史简介
1.《墨子》一书记述了类似秤的杠杆原理。这是最早的杠杆原理理论。
2.古希腊科学家阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。
他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”。这些公理是:
(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;
(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;
(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下 倾;
(4)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,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替
(5)相似图形的重心以相似的方式分布……
正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。”
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进行了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的桅杆顺利下水,在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
“给我一个支点,我就能撬起整个地球!”——这是一句流传千古的阿基米德的名言
❸ 什么是杠杆原理
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1• l1=F2•l2。式中,F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
❹ 杠杆的原理的原理是什么
要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。专即:动力×动力臂=阻力属×阻力臂,用代数式表示为F1· L1=F2·L2。式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。因此要使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,阻力就是动力的几倍。
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如果想要省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。
当杠杆的动力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时是省力杠杆,反之则是费力杠杆。杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。
杠杆原理的应用:
1、省力杠杆:L1>L2, F1<f2 ,省力、费距离。如拔钉子用的羊角锤、铡刀,瓶盖扳子等。
2、费力杠杆: L1<L2, F1>F2,费力、省距离。如钓鱼竿、镊子等。
3、等臂杠杆: L1=L2, F1=F2,既不省力也不费力,又不多移动距离。如天平、定滑轮等。
❺ 杠杆原理是什么
原理简介
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用力点、杠杆原理支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1• l1=F2•l2。式中,F1表示动力,l1表示动力臂,F2表示阻力,l2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:“给我一个支点,我就能撬起地球!”这句话有着严格的科学根据。
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”,然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。这些公理是:(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下阿基米德倾;(4)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,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替(5)相似图形的重心以相似的方式分布……
正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。”阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进行了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的桅般顺利下水,在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
[编辑本段]概念分析
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如欲省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离,是不可能实现的。正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。
杠杆的支点不一定要在中间,满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。
其中公式这样写:动力*动力臂=阻力*阻力臂,即F1*L1=F2*L2这样就是一个杠杆。动力臂延伸
杠杆也有省力杠杆跟费力的杠杆,两者皆有但是功能表现不同。例如有一种用脚踩的打气机,或是用手压的榨汁机,就是省力杠杆 (力臂 > 力矩);但是我们要压下较大的距离,受力端只有较小的动作。另外有一种费力的杠杆。例如路边的吊车,钓东西的钩子在整个杆的尖端,尾端是支点、中间是油压机 (力矩 > 力臂),这就是费力的杠杆,但费力换来的就是中间的施力点只要动小距离,尖端的挂勾就会移动相当大的距离。
两种杠杆都有用处,只是要用的地方要去评估是要省力或是省下动作范围。另外有种东西叫做轮轴,也可以当作是一种杠杆的应用,不过表现尚可能有时要加上转动的计算。
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:"假如给我一个支点,就能撬起地球"这句话不仅是催人奋进的警句,更是有着严格的科学根据的。
[编辑本段]杠杆分类
杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。这几类杠杆有如下特征:费力杠杆
1.省力杠杆:L1>L2, F1<F2 ,省力、费距离。如拔钉子用的羊角锤、铡刀,瓶盖扳子,动滑轮,手推车等。
2.费力杠杆: L1<L2, F1>F2,费力、省距离,如钓鱼竿、镊子,筷子,船桨等。
3.等臂杠杆: L1=L2, F1=F2,既不省力也不费力,又不多移动距离,如天平、定滑轮等。
[编辑本段]人体内的杠杆
几乎每一台机器中都少不了杠杆,就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西,弯一下腰,甚至翘一下脚尖都是人体的杠杆在起作用,了解了人体的杠杆不仅可以增长物理知识,还能学会许多生理知识。
其中,大部分为费力杠杆,也有小部分是等臂和省力杠杆。
点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用,杠杆的支点在脊柱之顶,支点前后各有肌肉,头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头,从图里可以看出来低头比仰头要省力。
当曲肘把重物举起来的时候,手臂也是一个杠杆。肘关节是支点,支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆,举起一份的重量,肌肉要花费6倍以上的力气,虽然费力,但是可以省一定距离。
当你把脚尖翘起来的时候,是脚跟后面的肌肉在起作用,脚尖是支点,体重落在两者之间。这是一个省力杠杆,肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
如果你弯一下腰,肌肉就要付出接近1200牛顿的拉力。这是 由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆。 所以在弯腰提起立物时,正确的姿式是尽量使重物离身体近一 些。以避免肌肉被拉伤。
[编辑本段]发现历程
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的阿基米德一些经验知识当作"不证自明的公理",然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。这些公理是:(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下倾;(4)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,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替;似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发,在"重心"理论的基础上,阿基米德又发现了杠杆原理,即"二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。"
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的桅船顺利下水。在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
这里还要顺便提及的是,在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律,在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。墨经这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的,有不等臂的;有改变两端重量使它偏动的,也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载,在世界物理学史上也是非常有价值的,而且墨子的发现比阿基米德早了约二百年。
历史故事
阿基米德将自己锁在一间小屋里, 正夜以继日地埋头写作《浮体论》.这天突然闯进一个人来, 一进门就连忙喊道: ‘哎呀! 你老先生原来躲在这里.国王正调动大批人马, 在全城四处找你呢.’阿基米德认出他是朝廷大臣, 心想, 外面一定出了大事.他立即收拾起羊皮书稿, 伸手抓过一顶圆壳小帽, 随大臣一同出去, 直奔王宫.
当他们来到宫殿前阶下时, 就看见各种马车停了一片, 卫兵们银枪铁盔, 站立两行, 殿内文武满座, 鸦雀无声.国王正焦急地在地毯上来回踱步.由于殿内阴暗, 天还没黑就燃起了高高的烛台.灯下长条案上摆着海防图、陆防图.阿基米德看着这一切, 就知道他最担心的战争终于爆发了.
原来地中海沿岸在古希腊衰落之后, 先是马其顿王朝的兴起, 马其顿王朝衰落后, 接着是罗马王朝兴起.罗马人统一了意大利本土后向西扩张, 遇到另一强国迦太基.公元前264 年到公元前221 年两国打了23 年仗, 这是历史上有名的‘第一次布匿战争’, 罗马人取得胜利.公元前218 年开始又打了4 年, 这是‘第二次布匿战争’, 这次迦太基起用一个奴隶出身的军事家汉尼拔, 一举擒获罗马人5 万余众.地中海沿岸的两个强国就这样连年争战, 双方均有胜负.叙拉古, 则是个夹在迦、罗两个强国中的城邦小国, 在这种长期的战争风云中, 常常随着两个强国的胜负而弃弱附强, 飘忽不定.阿基米德对这种外交策略很不放心, 曾多次告诫国王, 不要惹祸上身.可是现在的国王已不是那个阿基米德的好友亥尼洛.他年少无知, 却又刚愎自用.当‘第二次布匿战争’爆发后, 公元前216 年, 眼看迦太基人将要打败罗马人, 国王很快就和罗马人决裂了, 与迦太基人结成了同盟, 罗马人对此举很恼火.现在罗马人又打了胜仗, 于是采取了报复的行动, 从海陆两路向这个城邦小国攻过来, 国王吓得没了主意.当他看到阿基米德从外面进来, 连忙迎上前去, 恨不得立即向他下跪, 说道: ‘啊, 亲爱的阿基米德, 你是一个最聪明的人, 先王在世时说过你都能推动地球.’
关于阿基米德推动地球的说法, 却还是他在亚历山大里亚留学时候的事.当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到启发, 发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的, 而且发现, 手握的地方到支点的这一段距离越长, 就越省力气.由此他提出了这样一个定理: 力臂和力 (重量) 的关系成反比例.这就是杠杆原理.用我们现在的表达方式表述就是: 重量×重臂=力×力臂.为此, 他曾给当时的国王亥尼洛写信说: ‘我不费吹灰之力, 就可以随便移动任何重量的东西;只要给我一个支点, 给我一根足够长的杠杆, 我连地球都可以推动.’可现在这个小国王并不懂得什么叫科学, 他只知道在大难临头的时候, 借助阿基米德的神力来救他的驾.
可是罗马军队实在太厉害了.他们作战时列成方队, 前面和两侧的士兵将盾牌护着身子, 中间的士兵将盾牌举在头上, 战鼓一响这一个个方队就如同现代的坦克一样, 向敌方阵营步步推进, 任你乱箭射来也丝毫无损.罗马军队还有特别严明的军纪, 发现临阵脱逃的立即处死, 士兵立功晋级, 统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋仪式.这支军队称霸地中海, 所向无敌, 一个小小的叙拉古哪里放在眼里.况且旧恨新仇, 早想进行一次彻底清算.这时由罗马执政官马赛拉斯统帅的四个陆军军团已经挺进到了叙拉古城的西北.现在城外已是鼓声齐鸣, 杀声震天了.在这危急的关头, 阿基米德虽然对因国王目光短浅造成的这场祸灾非常不满, 但木已成舟, 国家为重, 他扫了一眼沉闷的大殿, 捻着银白的胡须说: ‘如果单靠军事实力, 我们决不是罗马人的对手.现在若能造出一种新式武器来, 或许还可守住城池, 以待援兵.’国王一听这话, 立即转忧为喜说: ‘先王在世时早就说过, 凡是你说的, 大家都要相信.这场守卫战就由你全权指挥吧.’
两天以后, 天刚拂晓, 罗马统帅马赛拉斯指挥着他那严密整齐的方阵向护城河攻来.今天方阵两边还预备了铁甲骑兵, 方阵内强壮的士兵肩扛着云梯.马赛拉斯在出发前曾口出狂言: ‘攻破叙拉古, 到城里吃午饭去.’在喊杀声中, 方阵慢慢向前蠕动.照常规, 城头上早该放箭了.可今天城墙上却是静悄悄地不见一人.也许是几天来的恶战使叙拉古人筋疲力尽了吧.罗马人正在疑惑, 城里隐约传来吱吱呀呀的响声, 接着城头上就飞出大大小小的石块, 开始时大小如碗如拳一般, 以后越来越大, 简直有如锅盆, 山洪般地倾泻下来.石头落在敌人阵中, 士兵们连忙举盾护体, 谁知石头又重, 速度又急, 一下子连盾带人都砸成一团肉泥.罗马人渐渐支持不住了, 连滚带爬地逃命.这时叙拉古的城头又射出了密集的利箭, 罗马人的背后无盾牌和铁甲抵挡, 那利箭直穿背股, 哭天喊地, 好不凄惨.
阿基米德到底造出了什么秘密武器让罗马人大败而归呢? 原来他制造了一些特大的弩弓——发石机.这么大的弓, 人是根本拉不动的, 他就利用了杠杆原理.只要将弩上转轴的摇柄用力扳动, 那与摇柄相连的牛筋又拉紧许多根牛筋组成的粗弓弦, 拉到最紧时, 再突然一放, 弓弦就带动载石装置, 把石头高高地抛出城外, 可落在1000 多米远的地方.原来这杠杆原理并不是简单使用一根直棍撬东西.比如水井上的辘轳吧, 它的支点是辘轳的轴心, 重臂是辘轳的半径, 它的力臂是摇柄, 摇柄一定要比辘轳的半径长, 打起水来就很省力.阿基米德的发石机也是运用这个原理.罗马人哪里知道叙拉古城有这许多新玩艺儿.
就在马赛拉斯刚被打败不久, 海军统帅古劳狄乌斯也派人送来了战报.原来, 当陆军从西北攻城时, 罗马海军从东南海面上也发动了攻势.罗马海军原来并不十分厉害, 后来发明了一种舷钩装在船上, 遇到敌舰时钩住对方, 士兵们再跃上敌舰, 变海战为陆战, 占一定的优势.今天克劳狄乌斯为了对付叙拉古还特意将兵舰包上了一层铁甲, 准备了云梯, 并号令士兵, 只许前进, 不许后退.奇怪的是, 这天叙拉古的城头却分外安静, 墙的后面看不到一卒一兵, 只是远远望见几副木头架子立在城头.当罗马战船开到城下, 士兵们拿着云梯正要往墙上搭的时候, 突然那些木架上垂下来一条条铁链, 链头上有铁钩、铁爪, 钩住了罗马海军的战船.任水兵们怎样使劲划桨都徒劳无功, 那战船再也不能挪动半步.他们用刀砍, 用火烧, 大铁链分毫无损.正当船上一片惊慌时.只见大木架上的木轮又‘嘎嘎’地转动起来, 接着铁链越拉越紧, 船渐渐地被吊起离开了水面.随着船身的倾斜, 士兵们纷纷掉进了海里, 桅杆也被折断了.船身被吊到半空后, 这个大木架还会左右转动, 于是那一艘艘战舰就像荡秋千一样在空中摇荡, 然后有的被摔到城墙上或礁石上, 成了堆碎片;有的被吊过城墙, 成了叙拉古人的战利品.这时叙拉古的城头上还是静悄悄的, 没有人射箭, 也没有人呐喊, 好像是座空城, 只有那几副怪物似的木架, 不时伸下一个个大钩钩走一艘艘战船.罗马人看着这‘嘎嘎’作响的怪物, 吓得全身哆嗦, 手腿发软, 只听到海面上一片哭喊声和落水碰石后的呼救声.克劳狄乌斯在战报中说: ‘我们根本着不见敌人, 就像在和一只木桶打仗.’阿基米德的这些‘怪物’原来也是利用了杠杆原理, 并加了滑轮.
经过这场大战, 罗马人损兵折将, 还白白丢了许多武器和战船, 可是却连阿基米德的面都没见到.
[编辑本段]实例演示
杠杆原理基本有3种类型,第一类的杠杆例子是天平、剪刀、钳子等,第二类杠杆的例子是开瓶器、胡桃夹,第三类杠杆如锤子、镊子等。
杠杆分为3种杠杆。第一种是省力的杠杆,如:开瓶器等。第二种是费力的杠杆,如:镊子、钓鱼竿等。第三种是既不省力也不费力的杠杆,如:天平、定滑轮等。
关于——
阿基米德能举起地球吗?
“给我一个支点,我就能翘起地球”,相传这是古代发现杠杆原理的阿基米德说的话。
阿基米德知道,如果利用杠杆,就能用一个最小的力,把无论怎样重的东西举起来,只要把这个力放在杠杆的长臂上,而让短臂对重物起作用。因此,他的手就可以举起质量等于地球的重物。
然而如果这个古代伟大科学家知道地球的质量是多么大,他也许就不会这样夸口了。让我们设想阿基米德真的找到了另一个地球做支点;再设想他也做成了一根够长的杠杆。你知道他得用多少时间才能把质量等于地球的一个重物举起,哪怕只举起1cm呢?至少要30万亿年!
地球的质量天文学家是知道这样大的物体,如果把它拿到地球上称的话,它的重量大约是:6 000 000 000 000 000 000 000t。
如果一个人只能直接举起60kg的重物,那么他要“举起地球”,就得把自己的手放在一根这样长的杠杆上,他的长臂应当等于它的短臂的100 000 000 000 000 000 000倍!
简单地计算一下就可以知道,在短臂的那一头举高1cm,就得把长臂那一头在宇宙空间里画一个大弧形,弧的长度大约是:1 000 000 000 000 000 000km。
这就是说,阿基米德如果要把地球举起1cm,他那扶着杠杆的手就得移动大到这样不可想象的一个距离!那么他要用多少时间才能做完这件事呢?如果我们认为阿基米德能在一秒种里把60kg的重物举高一米(这种工作能力已经几乎等于一马力!),那么,他要把地球举起1cm,就得用去100 000 000 000 000 000 000S,或三十万亿年!可见阿基米德无法完成这个任务。
杠杆论文
一根长为4米的一头粗一头细的木棒,在距粗端1米处支住它可以平衡;如果在距粗端2 米处支住,且在另一端挂20N的重物,杠杆仍可平衡,那么这根棒重为多少?
在距粗端1米处支住它可以平衡说明了他的重心在距粗端1米处.
如果在距粗端2 米处支住,且在另一端挂20N的重物,杠杆仍可平衡,F1*L1=F2*L2得:
G*1m=20N*2m
解得:G=40N
所以,这根棒重为40N。
[编辑本段]杠杆平衡
定义
杠杆平衡是指杠杆处于静止状态下或匀速转动的状态下。
怎样使杠杆保持平衡
阻力点到支点的距阻力点到支点的距离×阻力点钩码数=动力点到支点的距离×动力点钩码数离×阻力点钩码数=动力点到支点的距离×动力点钩码数
[编辑本段]杠杆原理在财务管理中的作用
财务杠杆是公司财务管理的重要分析工具,公司管理层可以利用财务管理中的几种杠杆,在投融资决策方面做好“度”的把握,并进行相应评估。大多数学者对杠杆在财务管理中的应用原理描述模糊,本文将从一个更加清楚和直观的视角阐述如何理解杠杆原理以及如何利用杠杆原理对公司的经营与财务状况进行评价。
一、财务管理中的杠杆原理本质
财务管理中的杠杆原理本质可以概括为企业在每个会计期间对所发生的固定成本或费用的利用程度。这里所讲的固定成本或费用分为两类:(1)经营活动所产生的固定成本或费用(以下简称为固定成本),如固定资产的折旧、职员工资、办公费等;(2)筹资活动所产生的固定成本或费用(以下简称为固定财务费用),这一部分费用主要是由企业从事筹资活动而产生的,主要体现为债务资本的利息或发行股票应支付的股息。在下面的分析中,笔者假设筹资活动中,债务资本的利息是唯一的固定财务费用。
二、描述公司经营状况的重要尺度---经营杠杆
经营杠杆指企业对经营活动所产生的固定成本的利用程度。当企业的主营业务收入发生变化时,这种变化会通过支点(固定成本)最终会引起企业经营活动成果(息税前利润EBIT)的变化。笔者拟从经营杠杆利益和风险的角度分析这种变化的程度及变化的原因。
三、描述公司财务状况的重要尺度——财务杠杆
财务杠杆指企业对筹资活动(债务性筹资)所产生的固定财务费用的利用程度。当企业的息税前利润(EBIT)发生变化时,这种变化会通过支点即固定财务费用最终引起企业净利润的变化。笔者将从财务杠杆利益和风险的角度分析这种变化的程度及变化的原因。
四、公司整体运营状况描述的重要尺度——综合杠杆
综合杠杆应该理解为企业对上述固定成本和固定财务费用的综合利用程度,即企业的主营业务收入通过经营杠杆支点O1和财务杠杆支点O2两个支点的传递,使得企业的经营成果(净利润)相对主营业务收入的变化有一个更大的变化,变化程度的大小取决于两个杠杆支点的共同作用
综上分析,企业管理层如何在上述经营杠杆(或财务杠杆)上寻找一个支点位置O,就转化为确定合适的固定资产投资规模(或债务筹资规模),使企业的经营杠杆或财务杠杆的利益和风险达到企业可接受的程度;同时为降低企业整体经营风险和财务风险,企业管理层可利用本文的分析方法,用直观的思路同时考虑财务杠杆支点和经营杠杆支点的相对位置,从而作出较满意的决策。
❻ 关于杠杆的知识
阿基米德阿基米德发现杠杆原理的经过
阿基米德将自己锁在海边的一间石头小屋里,夜以继日地写作《浮体论》。这天突然闯进一个人来,一进门就忙不迭地喊道:“哎呀呀!你老先生原来躲在这里。此刻国王正撒开人马,在全城四处找你呢。”阿基米德认得他是朝内大臣,心想,外面一定出了大事。他立即收拾起羊皮书稿,伸手抓过一顶圆壳小帽,飞身跳上停在门口的一辆四轮马车,随这个大臣直奔王宫。
当他们来到殿前阶下时,就看见各种马车停了一片,卫兵们银枪铁盔,森列两行,殿内文武满座,鸦雀无声。国王正焦急地在地毯上来回踱着步子。由于殿内阴暗,天还不黑就燃起了高高的烛台。灯下长条几案上摊着海防图、陆防图。阿基米德看着这一切,就知道他最担心的战争终于爆发了。
原来这地中海沿岸在古希腊衰落之后,先是马其顿王朝的兴起,马其顿王朝衰落,又是罗马王朝兴起。罗马人统一了意大利本土后向西扩张,遇到了另一强国迦太基。公元前264年到公元前221年两国打了23年仗,这是历史上有名的“第一次布匿战争”,罗马人获胜。公元前218年开始又打了四年,这是“第二次布匿战争”,这次迦太基起用了一个奴隶出身的军事家汉尼拔,一举轻获罗马人五万余众。地中海沿岸的两霸就这样长年争战,互有胜负。阿基米德的祖国——叙拉古,是个夹在迦、罗两霸中的城邦小国,在这种长期的风云变幻中,常常随着人家的胜负而弃弱附强,游移飘忽。阿基米德对这种眼色外交很不放心,曾多次告诫国王,不要惹祸。可是现在的国王已不是那个阿基米德的好友艾希罗。他年少无知,却又刚愎自用。当“第二次布匿战争”爆发后,公元前216年眼看迦太基人将要打败罗马人,国王很快就和罗马人决裂,与迦太基人结成了同盟,罗马人对此举非常恼火。现在罗马人又打了胜仗,就大兴问罪之师,从海陆两路向这个城邦小国压了过来,国王吓得没了主意。这时他看到阿基米德从外面进来,迎上前去,恨不得立即向他下跪,忙说:“啊,亲爱的阿基米德,你是最聪明的人。听先王在世时说过,你都能推动地球。”
关于阿基米德推动地球之说,这还是他在亚里山大里亚留学时候的事。当时他从埃及农民提水用的“沙杜佛”(吊杆)和奴隶们撬石头用的撬棍,发现了可以借助一种杠杆来达到省力的目的,而且发现,手的握点至支点的这一段越长,就越省力气。由此他提出了这样一个定理:力臂和力(重量)的关系成反比例。这就是杠杆原理。用我们现在的表达方式就是:重量×重臂=力×力臂。为此,他曾给当时的国王艾希罗写信说:“我不费吹灰之力,就可以随便牵动任何重的东西;只要给我一个支点,给我一根足够长的杠杆,我也可以推动地球。”可现在这个小国王并不懂得什么叫科学,他只知道在这大难临头之际,赶快借助阿基米德的神力救他一驾。
可是这罗马军队着实厉害。他们作战时列成方队,前面和两侧的士兵将盾牌护着身子,中间的将盾牌举在头上,战鼓一响这一个个方队就如同现代化的坦克一样,向敌阵步步推进,任你乱箭射来也只不过是把那盾牌敲出无数的响声而已。罗马军队还有特别严的军纪,发现临阵逃脱立即处死,士卒立功晋级,统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋式。这支军队称霸地中海,所向无敌,一个小小的叙拉古哪放在眼里,况且旧仇新恨,早想来一次清算。
这时由罗马执政官马赛拉斯统帅的四个陆军军团已经推进到叙拉古城的西北。现在城外已是鼓声齐呜,喊杀声连天了。在这危急的关头,阿基米德虽然对因国王目光短浅造成的这场祸害很是不快,但木已成舟,国家为重,他扫了一眼沉闷的大殿,捻着银白的胡须说:“要是靠军事实力,我们决不是罗马人的对手。现在要能造出一种新式武器来,或许还可守住城池,以待援兵。”国王一听这话,立即转忧为喜说:“先王在世时早就说过,凡是你说的,大家都要相信。这场守卫战就由你全权指挥吧。”
两天之后,天刚破晓,罗马统帅马赛拉斯指挥着他那严整的方阵向护城河逼来。今天方阵两边还准备了铁甲骑兵,方阵内强壮的士兵肩扛着云梯。马赛拉斯在出发前宣布:“攻破叙拉古,到城里吃午饭去。”在喊杀声中,方阵慢慢向前蠕动。按常规,城上早该放箭了。可怎么今天城墙上却是静悄悄地不见一人?也许几天来的恶战使叙拉古人已筋疲力尽了吧。罗马人正在疑惑间,城里隐约传来吱吱呀呀的响声,接着城头上就飞出大大小小的石块,开始时如碗如拳,以后越来越大,简直如锅如盆,火山喷发般地翻将下来。石头落在方阵里,士兵们忙举盾来护,哪知石重速急,一下连盾带人都捣成一团肉泥。罗马人渐渐支持不住了,连滚带爬地逃命。这时叙拉古的城头又射出了飞蝗般的利箭,罗马人的背后无盾牌和铁甲,那利箭直穿背股,哭天喊地,好不凄惨。
正是:
你有万马和千军,我有天机握手中。
不怕飞瀑半天来,收入潭底静无声。
阿基米德到底造出了什么武器使罗马人大败而归呢?原来他制造了一些特大的弩弓——发石机。这么大的弓,人是根本拉不动的,他用上了杠杆原理。只要将弩上转轴的摇柄用力扳动,那与摇柄相连的牛筋又拉紧许多根牛筋组成的粗弓弦,拉到最紧处,再猛地一放,弓弦就能带动载石装置,把石头高高地抛出城外,落到一千多米远的地方。原来这杠杆原理并不只是简单使用一根直棍撬东西。比如水井上的辘轳吧,它的支点是辘轳的轴心,重臂是辘轳的半径,它的力臂是摇柄,摇柄一定要比辘轳的半径长,打起水来就很省力。阿基米德的抛石机也是用的这个原理。他真是把杠杆原理用活了。罗马人哪里知道叙拉古城有这许多新玩艺儿。
就在马赛拉斯刚败回大本营不久,海军统帅克劳狄乌斯也派人送来了战报。原来,当陆军从西北攻城时,罗马海军从东南海上也发动了攻势。罗马海军原来并不厉害,后来发明了一种接舷钩装在船上,遇到敌舰就可以钩住对方,军士跃上敌舰,变海战为陆战,奋勇杀敌。今天克劳狄乌斯,为对付叙拉古还特意将舰包上了铁甲,准备了云梯,号令士兵,只许前进,不许后退。奇怪的是,今天叙拉古的城头却分外安静,墙垛后面不见一卒一兵,只是远远望见直立着几副木头架子。当罗马战船开到城下,士兵们举起云梯正在往墙上搭的时候,突然那些木架上垂下一条条铁链,链头上有铁钩、铁爪,钩住了罗马海军的战船。任水兵们怎样使劲划桨,那船再不能挪动一步。他们用刀砍,用火烧,大铁链分毫不动。正当船上一片惊慌时,只见大架上的木轮又“嘎嘎”地转动起来,接着铁链越拉越紧,船渐渐被吊离了水面,随着船身的倾斜,士兵们被纷纷抛进了海里,桅杆也被折断。船身被吊到半空以后,这个大木架还会左右转动,于是那一艘艘战舰就像荡秋千一样在空中悠荡,然后被摔到城墙上,摔到礁石上,成了一堆碎木片。有的被吊过城墙,成了叙拉古人的战利品。这时叙拉古城头还是静悄悄的,没有人弯弓射箭,也没有人摇旗呐喊,只有那件怪物似的木架,伸下一个大钩抓走了战船。罗马人看着这“嘎嘎”作响的怪物,吓得腿软手抖,海上一片哭喊声和落水碰石后的呼救声。克劳狄乌斯在战报中说:“我们看不见敌人,就像在和一只木桶打杖。”阿基米德的这件“怪物”原来也是用的杠杆原理,只是又加了滑轮。
体是一个复杂的生命巨系统。在循环系统中,对 心肌的运动都可以用力学原理说明。骨骼肌的收缩和舒张并带动骼的运动 ,对此可以利用力学中的杠杆原理来说明。人体内一共有206块骨头,它们好比杠杆原理中的可绕固定支点旋转的轻杆。同时有500多块肌肉,提供力才使人体做出微妙而复杂的动作。
经过对工厂的实地参观调查,我们发现杠杆原理在工业中无所不在。从大型吊车,到各类机床,无不隐含它。在机械运动中,杠杆原理大多运用于连动结构。因为它有省力的能力,所以更以滑轮,驱动杠杆等形式出现。可以说,哪里有运动,哪里就有杠杆。
BACK
❼ 阿基米德的杠杆定律是什么时候开始实验的
二千一百九十年前,在古希腊西西里岛的叙拉古国,出现一位伟大的物理学家。他叫阿基米德(公元前287——212年)。阿基米德的一生勤奋好学,专心一志地献身于科学,忠于祖国,受到人们的尊敬与赞扬。阿基米德曾发现杠杆定律和以他的名字命名的阿基米德定律。并利用这些定律设计了多种机械,为人民、为祖国服务。关于他生平的详细情况,已无法考证。但关于他发明创造和保卫祖国的故事,却流传至今。
杠杆定律的确立
人们从远古时代起就会使用杠杆,并且懂得巧妙地运用杠杆。在埃及造金字塔的时候,奴隶们就利用杠杆把沉重的石块往上撬。 造船工人用杠杆在船上架设桅杆。人们用汲水吊杆从井里取水,等等。但是,杠杆为什么能做到这一点呢?在阿基米德发现杠杆定律之前,是没有人能够解释的。当时,有的哲学家在谈到这个问题的时候,一口咬定说,这是“魔性”。阿基米德却不承认是什么“魔性”。他懂得,自然界里的种种现象,总有自然的原因来解释。杠杆作用也有它自然的原因,他决心把它解释出来。阿基米德经过反复地观察、实验和计算,终于确立了杠杆的平衡定律。就是,“力臂和力(重量)成反比例。”换句话说,就是:小重量是大重量的多少分之一重,长力臂就应当是短力臂的多少倍长。阿基米德确立了杠杆定律后,就推断说,只要能够取得适当的杠杆长度,任何重量都可以用很小的力量举起来。据说他曾经说过这样的豪言壮语:
“给我一个支点、我就能举起地球!”
叙拉古国王听说后,对阿基米德说:“凭着宙斯(宙斯是希腊神话中的众神之王,主管天、雷、电和雨)起誓,你说的事真是稀奇古怪,阿基米德!”阿基米德向国王解释了杠杆的特性以后,国王说:“到哪里去找一个支点,把地球举起来呢?”
“这样的支点是没有的。”阿基米德回答说。
“那么,要叫人相信力学的神力就不可能了?” 国王说。
“不,不,你误会了,陛下,我能够给你举出别的例子。”阿基米德说。
国王说:“你太吹牛了!你且替我推动一样重的东西,看你讲的话怎样。”当时国王正有一个困难的问题,就是他替埃及王造了一艘很大的船。船造好后,动员了叙拉古全城的人,也没法把它推下水。阿基米德说:“好吧,我替你来推这一只船吧。”
阿基米德离开国王后,就利用杠杆和滑轮的子理,设计、制造了一套巧妙的机械。把一切都准备好后,阿基米德请国王来观看大船下水。他把一根粗绳的末端交给国王,让国王轻轻拉一下。顿时,那艘大船慢慢移动起来,顺利地滑下了水里,国王和大臣们看到 这样的奇迹,好象看耍魔术一样,惊奇不已!于是,国王信服了阿基米德,并向全国发出布告:“从此以后,无论阿基米德讲什么,都要相信他……”
称量皇冠的难题
在一般人看来,阿基米德是个“怪人”。用罗马历史学家普鲁塔克的话说:“他象是一个中了邪术的人,对于饭食和自己的身体全不关心。”有时候,饭摆在桌子上叫他吃饭,他好象没听见,仍旧在火盆的灰里画他的几何图形。他的妻子,要时时看守他。譬如他用油擦身的时候,便呆坐着用油在自己身上画图案,而忘记原来是作什么事的了。他的妻子更怕送他到浴堂里去洗澡,这个笑话是因为国王的一个新冠冕而引起的。
国王在前不久,叫一个工匠替他打造一顶金皇冠。国王给了工匠他所需要的数量的黄金。工匠的手艺非常高明,制做的皇冠精巧别致,而且重量跟当初国王所给的黄金一样重。可是,有人向国王报告说:“工匠制造皇冠时,私下吞没了一部分黄金,把同样重的银子掺了进去。”国王听后,也怀疑起来,就把阿基米德找来,要他想法测定,金皇冠里掺没掺银子,工匠是否私吞黄金了。这次,可把阿基米德难住了。他回到家里苦思苦想了好久,也没有想出办法,每天饭吃不下,觉睡不好,也不洗澡,象着了魔一样。
有一天,国王派人来催他进宫汇报。他妻子看他太脏了,就逼他去洗澡。他在澡堂洗澡的时候,脑子里还想着称量皇冠的难题。突然,他注意到,当他的身体在浴盆里沉下去的时候,就有一部分水从浴盆边溢出来。同时,他觉得入水愈深,则他的体量愈轻。于是,他立刻跳出浴盆,忘了穿衣服,就跑到人群的街上去了。一边跑,一边叫:“我想出来了,我想出来了,解决皇冠的办法找到啦!”
他进皇宫后,对国王说:“请允许我先做一个实验,才能把结果报告给你。”国王同意了。阿基米德将与皇冠一样重的金子、一块银子和皇冠,分别一一放在水盆里,看金块排出的水量比银块排出的水量少,而皇冠排出的水量比金块排出的水量多。
阿基米德对国王说:“皇冠掺了银子!”国王看了实验,没有弄明白,让阿基米德给解释一下。阿基米德说:“一公斤的木头和一公斤的铁比较,木头的体积大。如果分别把它们放入水中,体积大的木头排出的水量,比体积小的铁排出的水量多。我把这个道理用在金子、银子和皇冠上。因为金子的密度大,而银子的密度小,因此同样重的金子和银子,必然是银子的体积大于金子的体积。所 以同样重的金块和银块放入水中,那么金块排出的水量就比银块的水量少。刚才的实验表明,皇冠排出的水量比金块多,说明皇冠的密度比金块的密度小,这就证明皇冠不是用纯金制造的。”阿基米德有条理的讲述,使国王信服了。实验结果证明,那个工匠私吞了黄金。
阿基米德的这个实验,就是“静水力学”的胚胎。但他并不停留在这一点上,继续深入研究浮体的问题。结果发现了自然科学中的一个重要原理——阿基米德定律。即:把物体浸在一种液体中时,所排开的液体体积,等于物体所浸入的体积;维持浮体的浮力, 跟浮体所排开的液体的重量相等。
战争史上的一个奇观
公元前213年,罗马的军队由玛尔凯路率领进犯阿基米德的国家叙拉古。这时,年已七十五岁的阿基米德,也立刻竭尽自己的所有才能,帮助祖国,打击敌人。
罗马统帅玛尔凯路,接连攻下叙拉古的两座城后,更加狂妄自大。他认为,只要用五天的准备时间,就可以攻陷国都叙拉古城。但他恰恰没有想到,就是因为有一位热爱祖国的白发苍苍的老人阿基米德,就把他的一切计划打破了。
这场距今二千一百九十年前的战斗,被历史学家们称为:战争史上的一个奇观!
玛尔凯路率领着船队,从水上进攻叙拉古。他的每只战舰上的士兵都装备着弓箭、投石器和轻镖枪,要把叙拉古的守卫者赶下城去,然后通过架在战舰上的攻城机,让士兵冲进叙拉古。可是,阿基米德做了充分的准备。当敌人的舰队接近的时候,阿基米德就开动他制造的那些巨大的远程投射机器。远程投射机器能把二百多公斤的石块,投射一千多米远(相当于18世纪大炮的射程)。这些巨大的石块,象冰雹似地打在战舰上,打得玛尔凯路手忙脚乱,船沉兵死,一片惊慌。玛尔凯路只得急急忙忙把剩下的战舰撤走。
玛尔凯路又决定夜间进攻。他以为夜间阿基米德看不远,等舰队到了城下他那些巨大的远程投射机器就用不上了。可是,当玛尔凯路夜间进攻的时候,又倒了大霉。阿基米德短射程的机器开动了,这些机器不断地投掷出短镖枪、石块,使罗马军队又一次遭到沉重打击,连玛尔凯路也差一点丧命。
玛尔凯路不甘心放弃占领叙拉古的企图。他还是催促军队和强迫他的工程师们,继续同阿基米德较量。结果,都是徒劳。有时,罗马把带有攻城机的战舰冲到叙拉古的城下,守城者就把一种挂着“长嘴”的机器开动起来,一块块石头从“长嘴”里倾落下来,不 但把攻城机打得粉碎,而且也把战舰砸个稀烂,使罗马的士兵陷入绝境。有时,还从城上放下一种铁钩,这种铁钩用机器操纵着十分灵活,铁钩能钩住罗马兵船的船头,然后把兵船拉起来,使兵船向一边翻倒,扣进水里。
玛尔凯路使尽了各种进攻手段,都被阿基米德的发明打破了。罗马军队变得胆小如鼠,一看见从墙头上伸出条绳子,就抱头鼠窜拼命逃跑,并叫喊着:“阿基米德又使出一种机器来作弄我们了!”
玛尔凯路最后没有办法了,只得把叙拉古城团团围住,妄图把城里的人困死。他的这种办法,使得阿基米德也无能为力了。罗马 军队一直围困了八个月,最后乘叙拉古人欢度节日,而疏于防范的机会,从一个冷僻的城门偷袭进去,才把叙拉古攻陷。
当罗马军队冲进城的时候,玛尔凯路曾下令不要杀害这位伟大的物理学家。可是那时,阿基米德正在他的实验室里画他的图形。士兵冲进后,脚踏声惊扰了他。这种惊扰,使他惊醒过来,愤怒地喊道:“喂!你弄坏了我的图画,赶快跑开些!”结果,他的愤慨激怒了罗马士兵,阿基米德便死于刀下。
伟大的物理学家阿基米德虽然遇难了,但是,他在科学上给人类做出的贡献,是无法估量的!
❽ 为什么说楼市的牛市,其实是杠杆推动的
股市是杠杆牛,牛市如今的杠杆不比股市小,一般首付要3成,银行贷款7成,这就相当于1:2的配资,但首付的3成也不是所有人都有这笔钱的,一般也是亲戚朋友借出来的,还有通过民间金融首付贷平台借出来的,如果关系好的亲戚可能不要你利息,如果关系不好,或者外面借的钱,那么这个利息其实也不低。也就是说楼市的杠杆绝对不止1:2这么简单,和可能是1:5,甚至也是1:9配资。
之前我说过,现在很多开发商的房子根本不是拿来卖的,他们把房子拿到民间金融抵押,然后承诺第二年加价15%回购,然后第二年再找一家,依法炮制,不断滚动房价收回现金。而民间金融也乐此不疲,反正有开发商回购,他把这个东西理解成P2P资产,然后以每年10%的利率卖给老百姓,实际上做了一个风险巨大的风险错配游戏,所以你看到的房子总是紧缺,因为房子都变成了金融品,在金融的领域里空转。开发商在这过程中能卖就卖,不能卖也无所谓,反正转起来就好,房价不断涨,地价不断涨,他的市值在增加。但现在关闭了民间金融的P2P通道,掐死了B2C这条路的B段融资限额,让这一切即将停转,所以一大波风险即将到来。会发生去年股市的情况吗?还是房地产有新的花样死法?如果你置身P2P和房地产之外,那么一出好戏即将上演,如果你仍置于风暴之中,那么剩下的只能祈祷了。
❾ 杠杆原理在生活中的应用很普遍,你对杠杆原理有哪些了解呢
杠杆基本原理在日常生活中的运用普遍,省劲杠杆有羊角锤,解屏器,老虎钳,修枝剪刀等;费劲杠杆有木筷,医用镊子,鱼杆,扫把,船浆等;等臂杠杆有天平秤,滑轮组,翘翘板等。在应用杠杆时,为了更好地省劲,应当用动力臂比阻力臂长的杠杆;要想省间距,应当用动力臂比阻力臂短的杠杆。要想又省劲而又少挪动间距是无法完成的。
当外力于杠杆内部随意部位时,杠杆的回应是其实际操作体制;倘若外力的作用点是支点,则杠杆不容易发生一切响应。