維基少年:事物工作原理/槓桿

槓桿是一種與支點或“支點”一起使用的物體,用於放大施加在另一個物體上的力。槓桿通常又長又細,由堅硬的材料製成。槓桿是六種簡單機械之一。

槓桿存在於自然界。實際上,你的手臂和下巴都是槓桿的例子。無法確定誰發明了第一個機械槓桿。人類從石器時代就開始使用機械槓桿。
關於槓桿的最早的現存著作可以追溯到公元前 3 世紀,由阿基米德提供。“給我一個立足點,我就能撬動地球。”是阿基米德的名言,他是第一個用數學方式描述槓桿如何放大力的。
在 古埃及,建築工人使用槓桿來移動和抬起重達 100 多噸的方尖碑。沙都夫是一種在埃及使用的槓桿。它是一根杆子,一頭有一個重物。它用於從井或河中汲取灌溉用水。它在公元前 2000 年就已經普遍使用。它至今仍在非洲和亞洲的許多地區用於汲水。

槓桿使人們能夠使用更小的力來完成工作。槓桿通常用於移動或抬起物體。有時它用於推動物體,但不實際移動它們。槓桿可以透過在一端施加較小的力,在較大的距離內施加較小的力,來在一端在較短的距離內施加較大的力。

它的力量來自作用於它的外部力量。為了成功地使用槓桿並實現其機械優勢,你必須將力量施加到這個簡單的機器上。施加在槓桿一端的力會傳遞到槓桿的另一端。槓桿的真正力量來自機械優勢。槓桿允許在移動物體時消耗更少的能量,但有一個權衡。物體移動的距離比施加力的個人或事物短。例如,撬棍可以用來撬起一塊木板,因為當使用撬棍的人在更大的距離內使用更小的力時,它在短距離內施加很大的力。另一個例子是彈弓。你將負載放在彈弓上,拉回彈弓,它會將物體扔到它們需要去的地方。這種簡單的機器在古代也得到了使用。
槓桿有兩個重要的部分。槓桿本身和支點。支點的位置決定了槓桿物體移動的距離以及移動它所需的力。
如果一個重物放在槓桿上,一個人可以透過按下另一側的槓桿來抬起重物。該人離支點越遠,所需施加的力就越小。為了將重物抬升相同的距離,必須在更長的距離內施加力。在科學中,我們將移動某個物體一定距離所需的努力稱為“功”。對於槓桿,無論你的槓桿有多長,你始終做相同的功。但是,如果你移動槓桿的距離更遠,那麼你就不必那麼用力就能做相同的功。
槓桿很危險,因為它們會放大力。但是每個人都一直在使用槓桿,從來沒有想過它們很危險。每次你開門時,你都在使用槓桿。我們使用的大多數槓桿都是安全的。但在整個人類歷史上,槓桿也曾被用作武器。一些槓桿武器的例子包括雙節棍、彈弓和投擲器。
實際上有三種槓桿!它們被稱為一類槓桿、二類槓桿和三類槓桿。

蹺蹺板是一類槓桿的例子。在一類槓桿中,支點位於向下推力的力 - 輸入力 -(在蹺蹺板中,即向下走的人)和輸出力(向上走的人)之間。
獨輪車是二類槓桿的例子。在二類槓桿中,阻力位於力點和支點之間。輸入力將是把手,你需要向上拉才能抬起車廂中的重物。支點位於前輪的軸上。

棒球棒是三類槓桿的例子。在三類槓桿中,力點位於支點和阻力之間。以棒球棒為例,你在手柄處施加力透過揮動球棒。球棒較重的一部分是阻力。在這種情況下,球棒末端的力實際上會減小,但速度會增加。球棒末端的運動速度快於施加力的握把,從而獲得更大的動量,使其擊中球的力度更大。
槓桿極大地改變了我們的工作方式。它幫助我們用更少的資源完成更多工作。它在農業發展中發揮了重要作用。它還在建造住所和其他型別的建築物中發揮了至關重要的作用。事實上,槓桿非常有用且普遍,以至於它們在每一個其他技術進步中都發揮了作用。
槓桿是六種簡單機械之一。它們不需要任何先前的發明。人類發明的第一個機器很可能就是槓桿。