本文解释了什么是杠杆。因此,您将了解杠杆在物理学中的组成、不同类型的杠杆以及解决杠杆问题的公式。此外,您还可以通过逐步解决的杠杆练习来练习理论。
什么是电梯?
杠杆是一种传递力和运动的简单机器。换句话说,杠杆是一种机械装置,用于增加施加到物体上的力、物体的速度或行进的距离。
一般来说,杠杆由一根可以绕支点(称为支点)旋转的刚性杆组成。
杠杆非常古老,实际上被认为是在史前时代发明的。事实上,杠杆机构制作起来非常简单,而且非常有用,因为它可以让您大大增加施加在物体上的力。
杠杆特点
给出了杠杆的定义,让我们看看这种简单机器的不同部分是什么:
- 支撑点或支点 (F) :这是杠杆上保持的部分。因此,它支撑着杠铃杆及其上方身体的全部重量。
- 作用力或功率 (P) :这是施加到杠杆上以抵消另一侧负载的力。
- 电荷或阻力 (R) :这是必须克服的力。
- 动力臂(BP) :这是动力与支点之间的距离。
- 阻力臂(BR) :是阻力与支点之间的距离。
杠杆定律
为了使一级杠杆保持平衡,必须满足以下方程:功率乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
因此,杠杆定律的公式如下:
金子:
-
是力量(或努力)。
-
是权力的武器。
-
是电阻(或负载)。
-
是抵抗的手臂。
杠杆类型
根据力、阻力和支点的相对位置,杠杆分为三种类型。因此,下面对每种类型的杠杆进行解释。
溢价杠杆
一级杠杆,也称为一类杠杆,是指两端各有一个重物且在中间位置为支点的杠杆。
因此,一级杠杆的主要特点是在作用力(或功率)和负载(或阻力)之间具有支点(或支点)。
例如,摇臂、剪刀、钳子或钳子都是主杠杆。当我们尝试举起重物时,甚至人体也可以充当一级杠杆。
此外,可以分析三种不同类别的一级杠杆:
- 支点居中的一级杠杆:支点位于杠杆的正中间,即支点到力点的距离与到阻力点的距离相同。
- 支撑点接近阻力的一级杠杆:支撑点距离阻力比离动力更近。因此功率臂比阻力臂长,因此功率比阻力小。
- 支点接近动力的一级杠杆:支点更接近动力而不是阻力。因此阻力臂比动力臂长,因此功率大于阻力。
二级杠杆
二级杠杆,又称二级杠杆,是一种载荷(或阻力)位于支点(或支点)与作用力(或功率)之间的杠杆。
因此,二度杠杆的支点位于杠杆的一端,而在另一端必须施加垂直向上的力来提升负载。
例如,独轮手推车、胡桃夹子和开瓶器都是二级杠杆。
因此,在二级杠杆中,动力臂始终大于阻力臂。因此,在二级杠杆中,力量总是小于阻力。
三级杠杆
三级杠杆又称三级杠杆,是在支点(或支点)与负载(或阻力)之间施加作用力(或力量)的杠杆。
也就是说,三度杠杆的一端是支点,另一端是阻力,力位于杠杆两端之间。
例如,钓鱼竿、镊子和指甲刀都属于三级杠杆。
因此,由于阻力总是比动力离支点更远,因此在三度杠杆中,阻力臂总是大于动力臂。因此,要实现的功率也大于电阻。
解决了杠杆练习
练习1
将 50 公斤重的身体放置在由 300 厘米刚性杆制成的一级杠杆旁边。如果负载和支点之间的距离为 180 厘米,则放置在杠杆另一侧的身体必须有多少重量才能保持平衡?
这个问题中的杠杆是一级杠杆,我们只知道阻力(50公斤)和阻力臂(180厘米)。但是,由于我们知道杆的长度,因此我们可以通过减去杆的总长度减去阻力臂的长度来计算功率臂:
因此,我们可以通过应用杠杆规则来确定功率的值:
我们将数据代入公式:
最后,我们求解方程中的未知数:
练习2
我们在独轮车中放置一个重 70 公斤、距支撑点 50 厘米的物体。如果手推车所在的部分距支点140厘米,我们必须付出多大的力才能用手推车运输物体?
独轮车是二级杠杆,因为阻力位于支点和动力之间。因此,要解决这个问题,我们必须运用杠杆定律:
我们将已知的数据代入等式中:
最后,我们求解方程中的未知数:
因此,您必须付出相当于举起 25 公斤的力量。
练习3
在三度杠杆中,必须施加相当于 60 N 的力来抵消距支点 80 cm 处 15 N 的阻力。计算所施加的功率距离支点多远。
在这个三级杠杆问题中,我们被要求确定力臂。因此,为了解决这个问题,我们必须应用杠杆方程:
我们将已知的数据代入等式中:
我们求解方程中的未知数:
因此,必须在距离支点 20 厘米处施加动力。