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如何计算杠杆受力(深度解析“杠杆原理”力臂的正确性)

初中物理学过杠杆力臂越长越省力,这个结果是正确的,但是过程是不正确的。

地球是个球形,所以我们可以拿个篮球做个假设。我们把一根牙签放在篮球顶部,这时牙签的中部与篮球顶部相交点为切点。而当你把牙签一端下压时,另一端就会上升。

造成这种结果的是因为,这时牙签与篮球的切点(相交点)往下压的那个方向移动。切点的改变导致结果的不同。

我把杠杆与地球的切点称为“始点”,始点受到地球的力是最大的。而从这个点往两边移动,在杠杆两侧的点到始点的距离如果相等,那么这两个点受到的力是相等的。

所以,两侧点受到的力,与点到始点的距离成反比,如果有个常数C,则F(点力)=C/L(始点到点距离)。

现在分析杠杆省力的原因。

物体重力为F(物),物体在杠杆左端,所以受到的总力为F(物)+G(左点)。而杠杆右端受力为F(人)+G(右点)。

当人用力时,杠杆与地球的切点往右移动。

这时始点与左点的距离变长,始点与右点的距离变短。而力与距离成反比,所以这时杠杆左端的总力变小,杠杆右端的总力变大,因此人才觉得省力。

当然这是从力臂距离分析,之前从重力高低分析,依旧是这个结果,原理都是正确的。

有人疑问,如果在宇宙有个支点就不能找到类似地球环境的因素吗?

首先,在地球上主要受地球重力影响,发力主体是地球。

而太阳系中的发力主体是旋转的星云,主体不一样,如何能有在地球一样的效果。

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