如何解釋槓桿原理?

時間 2021-06-02 10:23:37

1樓:劉自祿

從槓桿自身的微小形變產生力的角度可以直接推導出。能量守恆什麼的太不直觀了,用力矩平衡原理去解釋也不夠直觀,有點知其然,不止其所以然的感覺。

2樓:林光爵

請看圖的上半部,一根紅色短蠟燭頂著一條細棍子,細棍子兩端各一鐵球。蠟燭只是頂著不是黏著細棍子,所以細棍子可以旋轉。不論轉到哪個方向,細棍子不傾倒,因為空間各方向平等

而蠟燭承受的力是2倍鐵球的重量(細棍子重量忽略),因為重量可以相加

再看圖的下半部,找來一根黃木頭,長度和細棍子相等。把細棍子放在黃木頭的左端,再找兩顆鐵球用蠟燭頂著放在黃木頭的右端。對黃木頭而言,左右都承重2顆鐵球,所以左右平等不會傾倒。

即使細棍子旋轉也不會傾倒。

旋轉細棍子,使得其中一顆鐵球轉到三角墊的正上方。融化兩蠟燭, 讓細棍子貼合黃木頭,最後,把細棍子和黃木頭視為一體。

此時,左方有1鐵球在2倍遠,右方有2鐵球在1倍遠,1鐵球停在三角墊正上方,它不偏坦左,也不偏坦右。而黃木頭不傾。

所以,當黃木頭不傾的時候,必有左球重量乘距離 = 右球重量乘距離 。

所以,槓桿原理背後的原理就是 :空間各方向平等而且重量可以相加

3樓:鄒凱

我認為從不同的理論有不同的解釋方法,姑且可以將原理的原理理解為對原理的文字闡述。平衡大概就是一種原理的原理吧,對支點取距即可。

4樓:

槓桿的意義是分散,

就像你一次拿100斤公尺,拿不動。你可以先拿5斤,多跑幾趟。

但是總共還是那100斤公尺。區別只是單次拿得少了,比較符合你這個人的能力範圍而已。

總共需要出100單位力,你最多一次只能出10單位,顯然弄不動。

但是通過槓桿,把它分散,你可以連續出多次的10單位,積攢後就能弄得動。

5樓:吳大喵

別的答案中提到的能量守恆本身沒錯,但並不直觀,不能幫助題主理解這個問題。

其實如果不用公式又追求直觀的話,我也只能這樣作答:材料在轉動的同時為了維持自己形狀不變,在內力上幫了施力者一把,從而使力臂長的那一方出力少——就是這根槓桿因為足夠堅硬的緣故替你把額外的力出了。

想想撬棍,是會省力不錯,但用力過猛的話,撬棍是會斷的。因為你在省力的同時,撬棍在默默為你承受著。是不是很感動?o(≧v≦)o而問這個問題的題主卻直接將它無視了,是不是很慚愧?

分割線比較粗淺的過程大致是這樣的:

在這之前,我們需要一些質點運動的推論:

對於某個質點,我們定義其相對於某參照點所受力的力矩如下:

其中向量r是以該參照點為原點的位矢。

由牛頓第二定律:

得:我們把這個量定義為該質點的角動量,用向量L表示,所以有:

我們可以知道當力矩為0時,質點的角動量是守恆的。或者說,當我們把乙個質點和另乙個參考點當做乙個「槓桿」,它就符合槓桿的所謂力乘以力臂相等的特性,但是這種槓桿所謂「動力」和「阻力」的作用點都只能在同乙個點(該質點)上。

下面我們需要把質點的結論向剛體推廣:

剛體是由無數個質點組成的,各質點質量為,受到的合力矩為:

其中積分後,我們會得到乙個形式上和質點的結論很像的形式:

但這裡我們要注意的是:

因為m是r的函式,為了節約篇幅,我直接寫出處理後的結果:

其中,是慣量張量,高中會把它的某個分量叫做轉動慣量。而是角速度向量。

是剛體各點所受合力矩的加和,所以是剛體的合力矩。

寫到這裡,就已經很足夠了,作為剛體的合力矩,在剛體轉動平衡的時候是0.

6樓:風梳煙沐

小力不會等於大力,因為槓桿的支點被固定了,本身會在支點受到乙個約束力,最後是三個力相加為零。

然而剛體的平衡條件不只是受合外力為零,還需要合外力矩為零,這就是為什麼「動力乘動力臂等於阻力乘阻力臂」。

具體可以參考普通物理力學中「剛體」一章。

7樓:中二弈

不是力相等,是力矩相等且反向(為啥見力矩公式),導致角動量為零,所以不會轉動。(槓槓原理只涉及繞支點轉動,平移之類不考慮)

若是翹起什麼是因為,人手和物體重力都向下,力矩反向,但人手產生的力矩更大,疊加起來呈現出向裡的力矩(假設畫在紙上),從而會產生順時針轉動(手在右物在左),就把東西翹起來了。

這就是個普通的轉動,非要扯高深了啥角動量守恆就是空間轉動不變性,實在是沒必要

深究原理是好事,但是公式本身就能反映出很多的關係。公式就是數學表示式,其本質還是物理,拋開公式談物理總有種人家把飯都給你做好了,你還非要自己去種的感覺。

8樓:拿來主義

冒寫 ……你知道有乙個叫做支點的東西麼?如果學過物理知道那一點的平衡關係那我們可以看到兩端要做到平衡(相等)涉及到力和距支點的距離,就是一大一小的直觀感受。一段距離近就要費力另一段距離遠它就用的勁小些。

希望你可以明白意思就好了。

9樓:恩恩恩

這裡有十塊磚,從A點移到B點,我一次能搬十塊,我只要搬一次。乙個3歲小孩,每次只能搬一塊,他要搬十次。為什麼一次等於十次?為什麼我大力等於他小力?因為能量守恆。

10樓:「已登出」

首先,槓桿在支點兩邊轉動的【角度】是一樣的

假設你用三倍長的槓桿推乙個重物,你推槓桿轉乙個角度,你是重物移動距離的三倍。

因為移動距離多了,其實你是用了三份力氣,這三力氣就【累積】起來了。

11樓:請叫我talent薩瑪

題目描述的就有問題,什麼叫小力相當於大力?小重量的東西通過槓桿把大重量的東西舉起來,小重量還是小重量,並沒有變大,只是小重量的東西下降用的功與大重量的東西上公升用的功相當而已。不要說的那麼不專業,槓桿原理從來就不是力量相當,而是功相當。

12樓:hhkkyy

如果你問的是「省」或者「費」的力從何而來,我明確告訴你是支點進行補償的;而至於力矩平衡的問題,可以從剛體的假設出發,加上受力平衡得到。有興趣可以去翻翻理論力學前幾章,要碼這些東西我還是有點犯懶……

13樓:Clyne

同樣轉10度長桿槓比短桿扛需要更多行程。就和動滑輪一樣,想省力就要花更多行程(時間)。

所以小力並沒有等於大力,只是把大力分散成數個小力。

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