掌握杠杆原理后,我们知道在使用杠杆时,若目的是省力,应当选择动力臂长度大于阻力臂长度的杠杆结构,这样可以用较小的动力克服较大的阻力。
杠杆的分类及应用有哪些?
费力杠杆虽然需要施加更大的力,但在生活中也很常见,比如吃饭用的筷子、医疗用的镊子、钓鱼时使用的鱼竿、扫地用的扫帚以及划船用的船桨都属于此类。
必须明确一点,根据能量守恒定律,既想要省力又想要少移动距离的情况是不可能实现的,因为省力必然会导致动力作用点移动更长的距离,二者不可兼得。
在日常生活中,省力杠杆的应用非常普遍,例如我们常用的羊角锤、开瓶器、老虎钳以及修枝剪刀等工具,它们都能帮助使用者以更小的力气完成工作。
杠杆根据力学特性主要被划分为三种基本类型,分别是省力杠杆、费力杠杆以及等臂杠杆,这是物理学中对杠杆进行分类的基础框架。
等臂杠杆的典型代表包括实验室用的天平、改变力的方向的定滑轮以及 playground 里常见的跷跷板,这类杠杆的特点是动力臂和阻力臂长度相等。
如果使用者的主要需求是节省移动的距离,那么应该选用动力臂比阻力臂短的杠杆,这种情况下虽然费力,但动力作用点移动较小的距离就能让阻力作用点移动较远的距离。