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力臂和杠杆的原理(机械臂的杠杆原理说明)

力臂和杠杆的原理(机械臂的杠杆原理说明)

更新时间:2024-11-15 03:27:52

力臂和杠杆的原理

杠杆原理,又称“杠杆平衡条件”,是一条物理学力学定理。其内容是: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。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1·L1=F2·L2。

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,使停放在沙滩上的船只顺利下水,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。

力是一个失量,有方向和大小

力臂:在杠杆当中,力的作用线,即那个有方向的线到支点的(垂直)距离,过支点向力作用线做垂线

重量:质量xG(9.8),离开地表引力没有重量的说法,不同的星球上重量也不同

重臂,即物体重力的力臂,重力作用线到支点的距离

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。即: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。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。天平、定滑轮等。

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