杠杆
看懂五要素与三类杠杆的平衡、功和能规律
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杠杆
看懂五要素与三类杠杆的平衡、功和能规律
阻力
阻力:定义、要点与典型应用
杠杆
撬棍明明没多大力气,为什么能撬起几百公斤?前页我们看到阻力让人望而却步——杠杆就是人类第一个对付阻力的「外挂」。
首付20%≈用1块钱撬动5块资产,和物理杠杆「小力换大力」同根同源
支点
上一节我们找到了阻力,它压在杠杆的一端。但杠杆被压下去时靠什么撑住?不是手,是底部那个不起眼的固定点——支点,杠杆三要素的最后一位登场。
两边孩子绕它上下摆动——它就是杠杆旋转的圆心
动力
上一页锁定了支点——杠杆绕谁转。现在问另一半:是什么让它转起来?答案是外力。这个力的方向、落点都由人说了算,这正是杠杆能「为我所用」的入口。
手握盘缘(远端)+ 推力沿切线方向——就是在做「方向垂直杆、作用点最远」
动力臂
上一节我们认识了动力——推动杠杆的力。但光是力气大还不够,还得看你「在哪儿」使力。把「力的位置」量化,就是今天要讲的概念。
门轴是支点,手离门轴越远越省力——这段距离就是动力臂
阻力臂
动力臂已经找到——支点到动力作用点的距离。那杠杆另一端的阻力,它的「臂」又在哪里?是沿杆量一段,还是另有讲究?
重物到支点的距离是阻力臂(短),手到支点的距离是动力臂(长)——撬棍省力的本质就是动力臂更长
杠杆平衡条件
认识完动力、阻力、动力臂、阻力臂四个量之后,自然会追问:什么样的搭配下杠杆能安安静静停住、不再转动?这就要为它立一条规矩——杠杆平衡条件。
重的人坐得离支点近,轻的人坐得远——体重×距离两边相等时板就平
省力杠杆
上节课我们学了杠杆平衡条件 F₁L₁ = F₂L₂。今天问一个新问题:能不能让动力比阻力小,也就是「省力」?答案是能——只要让动力臂比阻力臂长。
撬棍越长(动力臂越长),撬同一块石头用的力越小
费力杠杆
省力杠杆让我们用小力撬动重物,但有些杠杆反着来:你使劲摆动鱼竿,竿尖的小鱼饵却只挪动一点点。为什么有人故意要做「费力」的杠杆?
手指动一点点,筷子尖却能精确移过较大距离——费了力,赢了精度
本节要点
- ✓杠杆本质:动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
- ✓省力必费距离,省距离必费力
- ✓类型由支点、动力、阻力的位置排列决定
- ✓机械优势等于两力臂的比值
- ✓没有最好,只有最合适
课后思考
先独立思考再看参考答案,三题分别对应回顾、应用与迁移。
参考答案因为杠杆绕支点转动,效果取决于"力×力臂"即力矩。两边力矩相等才平衡,而不只是两端力相等。
参考答案手离螺丝越远,动力臂L1越长。由F1×L1=F2×L2,阻力与阻力臂不变时,L1增大所需的F1就减小。
参考答案费力杠杆省距离——动力端小位移,阻力端大位移。钓鱼要快速收线,镊子要精细夹取,换来速度与精度。