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杠桿在我們周圍和我們內(nèi)部，因為杠桿的基本物理原理是允許我們的肌腱和肌肉移動我們的四肢。在體內(nèi)，骨骼充當(dāng)梁，關(guān)節(jié)充當(dāng)支點(diǎn)。

根據(jù)傳說，阿基米德（公元前287-212年）曾經(jīng)著名地說過"給我一個地方站立，我將用它移動地球"當(dāng)他發(fā)現(xiàn)杠桿后面的物理原理時。雖然實際移動世界需要一個長長的杠桿，但這種說法是正確的，證明了它可以賦予機(jī)械優(yōu)勢。著名的引文歸功于后來的作家亞歷山大的帕普斯阿基米德。阿基米德人可能從來沒有說過它。但是，杠桿的物理特性非常準(zhǔn)確。

杠桿如何工作？管理他們行動的原則是什么？

杠桿如何工作？

杠桿是一臺簡單的機(jī)器，由兩個材料部件和兩個工作部件組成：

梁或?qū)嵭臈U
支點(diǎn)或樞軸點(diǎn)
輸入力（or努力）
輸出力（or負(fù)載或電阻）

梁的放置使得它的某些部分靠在支點(diǎn)上。在傳統(tǒng)的杠桿中，支點(diǎn)保持在靜止位置，同時沿著梁的長度在某處施加力。光束然后圍繞支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，在需要移動的某種物體上施加輸出力。

古希臘數(shù)學(xué)家和早期科學(xué)家阿基米德通常被認(rèn)為是第一個揭示控制杠桿行為的物理原理的人，他用數(shù)學(xué)術(shù)語表達(dá)了這一點(diǎn)。

杠桿工作的關(guān)鍵概念是，由于它是一個堅固的梁，那么杠桿一端的總扭矩將表現(xiàn)為另一端的等效扭矩結(jié)束。在將其解釋為一般規(guī)則之前，讓我們看看一個具體的例子。

杠桿上的平衡

想象兩個質(zhì)量平衡在一個支點(diǎn)上的梁上。在這種情況下，我們看到可以測量四個關(guān)鍵數(shù)量（這些也顯示在圖中）：

M-支點(diǎn)一端的質(zhì)量（輸入力）
a-支點(diǎn)到M距離>
M-支點(diǎn)另一端的質(zhì)量（輸出力）
b-支點(diǎn)到M

這個基本情況說明了這些不同數(shù)量之間的關(guān)系。應(yīng)該指出的冷知識科普是，這是一個理想化的杠桿，所以我們重新考慮梁和支點(diǎn)之間**沒有摩擦的情況，并且沒有其他力量會使平衡失去平衡，就像一個風(fēng)。

從基本尺度來看，這種設(shè)置是最熟悉的，在整個歷史中用于稱量物體。如果距支點(diǎn)的距離相同（數(shù)學(xué)上表示為a=b），那么如果權(quán)重相同（M），杠桿將平衡。=M）。如果您在秤的一端使用已知的重量，當(dāng)杠桿平衡時，您可以輕松地說出秤另一端的重量。

當(dāng)然，當(dāng)a不等于b時，情況變得更加有趣。在這種情況下，阿基米德發(fā)現(xiàn)質(zhì)量的乘積與杠桿兩側(cè)的距離之間存在**的數(shù)學(xué)關(guān)系-實際上是等價關(guān)系：

108 M 109 110 a 111 112 M 113 114 b 115

使用這個公式，我們可以看到，如果我們將杠桿一側(cè)的距離加倍，則需要一半的質(zhì)量來平衡它，例如：

a=2b
Ma=Mb
M（2b）=Mb
2M=M
M=0.5M

這個例子是基于群眾坐在杠桿上的想法，但是群眾可以被任何對杠桿施加物理力的東西所取代，包括推動杠桿的人的手臂。這開始使我們對杠桿的潛在力量有了基本的了解。如果0.5M=1000磅，那么很明顯，只需將桿在該側(cè)的距離加倍，就可以在另一側(cè)以500磅的重量平衡它。如果a=4b，則只能用250磅的力平衡1000磅。

這就是術(shù)語"杠桿"獲得其共同定義的地方，通常在物理領(lǐng)域之外應(yīng)用得很好：使用相對較少的權(quán)力（通常以金錢或影響力的形式）獲得不成比例的更大優(yōu)勢結(jié)果。