什么是杠桿平衡的意思概念
什么是杠桿平衡的意思概念
要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力(動(dòng)力和阻力)的大小跟它們的力臂成反比。那么你對(duì)杠桿平衡了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是杠桿平衡的內(nèi)容，希望大家喜歡!
什么是杠桿平衡
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)力和阻力)的大小跟它們的力臂成反比。動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，用代數(shù)式表示為F1· L1=F2·L2。式中，F(xiàn)1表示動(dòng)力，L1表示動(dòng)力臂，F(xiàn)2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。
(1)在無重量的桿的兩端離支點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)不相等距離處掛上相等重量，距離遠(yuǎn)的一端將下傾;
(4)一個(gè)重物的作用可以用幾個(gè)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(gè)均勻分布的重物可以用一個(gè)懸掛在它們的重心處的重物來代替;似圖形的重心以相似的方式分布……正是從這些公理出發(fā)，在"重心"理論的基礎(chǔ)上，阿基米德又發(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。"
(5)杠桿保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)保持平衡
杠桿原理
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。阿基米德對(duì)杠桿的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進(jìn)行了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的桅般順利下水，在保衛(wèi)敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿原理制造了遠(yuǎn)、近距離的投石器，利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人，曾把羅馬人阻于敘拉古城外達(dá)3年之久。
阿基米德曾講：“'給我一個(gè)立足點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的杠桿，我就可以撬動(dòng)地球”。講的就是這個(gè)道理
但是找不到那么長(zhǎng)和堅(jiān)固的杠桿，也找不到那個(gè)立足點(diǎn)和支點(diǎn)。所以撬動(dòng)地球只是阿基米德的一個(gè)假想。
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 = 支點(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，不過表現(xiàn)尚可能有時(shí)要加上轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算。
擴(kuò)展閱讀：阿基米德的發(fā)現(xiàn)
是古希臘科學(xué)家阿基米德有這樣一句流傳千古的名言：給我一個(gè)立足點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的杠桿，我就可以撬動(dòng)地球”。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。
杠桿可分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。這幾類杠桿有如下特征：
省力杠桿：L1>L2, F1<F2 ,省力、費(fèi)距離。如拔釘子用的羊角錘、鍘刀，瓶蓋扳子等。
費(fèi)力杠桿： L1<L2, F1>F2,費(fèi)力、省距離，如釣魚竿、鑷子等。
等臂杠桿： L1=L2, F1=F2,既不省力也不費(fèi)力，又不費(fèi)移動(dòng)距離，如天平、定滑輪等。
幾乎每一臺(tái)機(jī)器中都少不了杠桿，就是在人體中也有許許多多的杠桿在起作用。拿起一件東西，彎一下腰，甚至翹一下腳尖都是人體的杠桿在起作用，了解了人體的杠桿不僅可以增長(zhǎng)物理知識(shí)，還能學(xué)會(huì)許多生理知識(shí)。 其中，大部分為費(fèi)力杠桿，也有小部分是等臂和省力杠桿。 點(diǎn)一下頭或抬一下頭是靠杠桿的作用(見圖)，杠桿的支點(diǎn)在脊柱之頂，支點(diǎn)前后各有肌肉，頭顱的重量是阻力。支點(diǎn)前后的肌肉配合起來，有的收縮有的拉長(zhǎng)配合起來形成低頭仰頭，從圖里可以看出來低頭比仰頭要省力。
當(dāng)曲肘把重物舉起來的時(shí)候，手臂也是一個(gè)杠桿。肘關(guān)節(jié)是支點(diǎn)，支點(diǎn)左右都有肌肉。這是一種費(fèi)力杠桿，舉起一份的重量，肌肉要化費(fèi)6倍以上的力氣，雖然費(fèi)力，但是可以省一定距離。 當(dāng)你把腳尖翹起來的時(shí)候，是腳跟后面的肌肉在起作用，腳尖是支點(diǎn)，體重落在兩者之間。這是一個(gè)省力杠桿(如圖)，肌肉的拉力比體重要小。而且腳越長(zhǎng)越省力。 如果你彎一下腰，肌肉就要付出接近1200牛頓的拉力。這是 由于在腰部肌肉和脊骨之間形成的杠桿也是一個(gè)費(fèi)力杠桿(如圖)。 所以在彎腰提起立物時(shí)，正確的姿式是盡量使重物離身體近一 些。以避免肌肉被拉傷。
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(shí)際應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)當(dāng)作"不證自明的公理"，然后從這些公理出發(fā)，運(yùn)用幾何學(xué)通過嚴(yán)密的邏輯論證，得出了杠桿原理。
阿基米德對(duì)杠桿的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進(jìn)了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的桅船順利下水。 這里還要順便提及的是，在我國(guó)歷史上也早有關(guān)于杠桿的記載。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的墨家曾經(jīng)總結(jié)過這方面的規(guī)律，在《墨經(jīng)》中就有兩條專門記載杠桿原理的。這兩條對(duì)杠桿的平衡說得很全面。里面有等臂的，有不等臂的;有改變兩端重量使它偏動(dòng)的，也有改變兩臂長(zhǎng)度使它偏動(dòng)的。這樣的記載，在世界物理學(xué)史上也是非常有價(jià)值的，而且墨子的發(fā)現(xiàn)比阿基米德早了約二百年。
看過“杠桿平衡的介紹“的人還看了：
1.初二物理杠桿教案
2.《杠桿的平衡條件》八年級(jí)物理導(dǎo)學(xué)案