杠杆原理的历史

发布网友 发布时间：2022-04-23 03:07

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热心网友 时间：2023-08-02 04:56

槓杆存在的历史具有相当久远的历史，从我们的身体的骨骼运作，就是充满著许多槓杆原理的作用。槓杆原理是力学之中最基本的原理，从中国的秤，利用一根杆子两边装上重物与砝码，中间利用吊绳当支点来秤出物体的重量，以及跷跷板、开关、开罐器等都是在生活上应用的一种槓杆原理。古希腊物理学家阿基米德也曾经说过，他可以用极大的槓杆在某个之点将地球移动，更指的是利用槓杆原理用最少的力举起地球。槓杆作用充斥在我们日常生活应用或是机械的作用的应用，甚至童军活动所搭设的罗马炮也是应用槓杆原理。槓杆原理：槓杆的基本结构是由以一根棍材当成杆子，以及三个著力点所组成。在整体的棍材(槓杆)上有一个支撑点，这是可以让槓杆转动的点。 另一边为负荷点，就是要使物体运动的力点。 相反的另一边就是施力点，这就是我们要施力的点。 槓杆应用存在相反的形式：
槓杆原理在应用上主要分有两种不同的形式产生，一种为施力放大，主要是增加施力的力量的应用；另一种为力矩放大，此为让负荷端产生较大距离的移动。A.施力放大：就是支撑点与施力点间的距离，这距离要大於支撑点与负荷点的距离。 这是一般我们最常见的槓杆应用方式，这方式利用较长的力臂，增加施力所产生的力量输出到负荷端，是可以放大力量的槓杆，这是一种省力的装置应用，其优点是可以用较少的力量使负荷端移动。在我们的生活动很多工具都是施力放大的槓杆作用，例如，剪刀、老虎钳、开罐器等。B.力矩放大：就是支撑点与施力点间的距离，这距离要小於支撑点与负荷点的距离。力矩放大作用其优点是负荷端以较长的力臂，在施力点上利用较大的力量，使负荷端增加物体的速度与移动的距离。这种施力方式在一般常用的工具较少见，但是在自然界上最常见，像是在肌肉与骨骼连结运动方式，例如昆虫从的翅膀利用较短的肌肉产生高速度，驱动较长的翅膀摆动，或是罗马炮或重力式的投石器(Ballista)，利用重力瞬间产生极大的动力，让施力点移动较少的距离，使负荷端产生较大的移动距离，以增加物体加速的距离。这是另一种力矩放大的样式，常见於投石器(catapult)，在施力点上利用绳索绞紧时所产生的反作用力，或是挥动高尔夫球杆或是棒球杆时的动作，放开後产生的动力将负荷端的物体投射出去。让施力点用较高的力量，移动较少的距离，使负荷端产生较大的移动距离，使物体增加加速的距离。
槓杆原理在应用上几项重点：1.力臂越长投掷距离越远：A>B>C
相同的投射物品重量与施力大小，力臂越长投掷距离越远。2.施力越大投掷距离越远：A>B>C
相同的投射物品重量与相同的力臂，施力越大投掷距离越远。3.重量越轻投掷距离越远：A>B>C
相同的施力大小与相同的力臂，物体越轻投掷距离越远。

热心网友 时间：2023-08-02 04:56

杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1�6�1 L1=F2�6�1L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
　　古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言：“给我一个支点，我就能撬起地球！”这句话有着严格的科学根据.
　　阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。这些公理是：（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，使停放在沙滩上的桅般顺利下水，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。