如何做一个杠杆的工作,它能做什么?

Man opening a paint can using a lever.

尼尔贝克曼/ Getty图像

杠杆就在我们身边,并在美国作为杠杆的基本物理原理是什么让我们的肌腱和肌肉来移动我们的四肢。体内,骨头充当梁和关节充当支点。

据传说,阿基米德(287-212 b.c.e.)十句名言:“给我一个支点,我将用它的乾坤挪移”当我发现的杠杆背后的物理原理。而这需要很长的杠杆,推动世界卫生组织赫克,声明是证明了它能够赋予机械优势的方式是正确的。是后来的作家,帕普斯归因于阿基米德的名言。这很可能阿基米德卫生组织从来没有说过。然而,杠杆的物理学是非常准确的。

如何做杠杆的工作?什么是管理其运动的原则是什么?

如何做杠杆的工作?

杠杆是 简单的机器 它由两个部分组成和材料的工作包括两个部分:

  • 梁或实心杆
  • 一个支点或枢轴点
  • 输入力(或 功夫)
  • 输出力(或 加载 要么 抵抗性)

光束被设置的位置,它的某些部分靠在支点。在一个传统的杠杆,支点保持在一个固定的位置,同时沿着某处梁的长度施加的力。然后围绕支点枢转梁,上施加某种对象的力输出要被移动的需求。

古希腊数学家和科学家阿基米德在早期通常归因随着第一已经揭开执政的杠杆,我在数学术语表达行为的物理原理。

在杠杆,因为它是这项工作的关键概念是固体光束,然后整体 扭矩 到所述杆的一个端部将表现为在另一端的等效转矩。进入解释ESTA一般规则之前,让我们来看一个具体的例子。

平衡在杠杆

想象一下,两个质量上跨支点的光束平衡。在这种情况下,我们看到,有四个关键的可以测量的数量(这些也有图片中所示):

  • M1 - 在支点的一端(力输入)的质量
  • a - 从支点到的距离 M1
  • M2 - 在支点的另一端上的质量(力输出)
  • b - 从支点到的距离 M2

ESTA基本情况照亮这些不同量的关系。它应该指出的是,这是一种理想化的杠杆,所以我们正在考虑的情况下,没有摩擦绝对梁和支点之间,并且没有其他力量会抛出平衡了平衡,如微风。

MOST ESTA设置是从基本的熟悉 ,用于在整个历史上称量物体。如果从支点的距离是相同的(如数学表达 a = b)然后,杆将要平衡掉如果权重是相同的(M1 = M2)。如果您在一端已知规模的使用权,可以告诉你的体重秤上的另一端。当杠杆平衡了。

情况变得更有趣,当然,当 a 不等于 b。在这种情况下,有什么发现阿基米德那有需要的数学关系 - 事实上,等价 - 大众的产品,并在杆两侧之间的距离:

M 1 a = M 2 b

ESTA使用公式,我们可以看到,如果我们两倍的杠杆一侧的距离,它采取一半的质量就平衡了,如:

a = 2 b
M 1 a = M 2 b
M 1(2 b)= M 2 b
2 M 1 = M 2
M 1 = 0.5 M 2

ESTA已-是基于例如在群众坐在杠杆的概念,但 可以被任何东西所取代了力施加在身体的杠杆,包括人的手臂推它。 ESTA开始给我们一个杠杆的潜在力量的一个基本的了解。如果0.5 M2 = 1000磅,然后变得清楚的是,你可以这种平衡不与在另一侧的500磅的重量只是通过在该侧加倍杆的距离。如果 a = 4b,然后平衡就可以只有1000磅,250磅的力。

如果是这种术语“杠杆”获取其共同的定义,以及外面经常应用物理学领域:采用功率更小的相对量(通常以金钱或影响力的形式),以获得对结果不成比例更大的优势。

杠杆类型

当使用杠杆来执行工作中,我们把重点放在群众,但上施加输入的概念 在杠杆(称为 努力),却得到了输出力(被称为 负载 要么 阻力)。因此,例如,当您使用撬棍撬开钉子,你正在发挥努力产生输出动力阻力,这是拉钉出来。

一个杠杆的四个组成部分可以以三种基本方式被组合在一起,在三个类杠杆RESULTING:

  • 杠杆类1:类似于上面论述的尺度,这是一个配置,其中支点是在输入和输出之间的力。
  • 第2类杠杆:电阻而来的输入力和支点之间,如在一个或独轮车开瓶器。
  • 3类杠杆: 支点是在一端与电阻的另一端,与在工作两者之间,比如用一对镊子的。

每个这些不同的配置具有用于通过杆提供的机械优点不同的启示。包括了解ESTA打破了这是第一次正式明白了“杠杆定律” 阿基米德.

杠杆定律

杆即从支点的距离的基本数学原理可以用于确定输入和输出的力如何彼此相关。如果我们把等式的平衡杠杆此前群众,并推广到输入力(Fi)和输出力(Fo),我们得到一个方程式这里面基本上说的扭矩会被保守当使用杠杆:

Fia = Fob

让我们ESTA配制产生 对于一个杠杆,它是输入力的力输出的比的“机械优势”:

机械优点= a/ b = Fo/ Fi

在本例中,此前在哪里 a = 2b,机械优势为2那这就意味着500磅的努力,余额可使用1000磅的阻力。

机械效益取决于之比 ab。类1杆,这可以以任何方式进行配置,但2级和3个杠杆把约束上的值 ab.

  • 一类2杆,电阻的努力和支点之间,这意味着 a < b。因此,一类2杆的机械优点是始终大于一。
  • 一类3杆,这种努力是电阻和支点之间,这意味着 a > b。因此,3类杆的机械优势是大于1总是以下。

实际杠杆

代表方程的 理想化的模型 的杠杆是如何工作的。有两个基本假设进入理想化这种情况,可以扔的东西掉在现实世界中:

  • 光束是笔直和不灵活
  • 支点没有摩擦随着光束

即使在最好的现实情况,这些只是近似正确的。支点可以设计具有非常低的摩擦,但它几乎零摩擦永远不会有一个机械杠杆。只要您联系梁与支,会有某种形式参与摩擦。

更成问题也许是假设梁是笔直的,不灵活。如果我们使用250磅重,以平衡1000磅重的召回情况早些时候。支点在这种情况下就必须支持所有的重量而不下垂或断裂。它取决于所用的材料是合理的假设是否ESTA。

杠杆的理解是在各种领域有用的技能,从机械工程技术方面发展自己最好的健身方案。