杠杆原理是物理中最基本的原理之一,是指两个力平衡时,杠杆的转动惯量M、动力矩P及作用在轴上的力F都等于该力的平衡力臂。从几何学来看,可将杠杆分解成两个平行四边形,即为支点、动力臂和阻力臂。也就是说,如果不考虑摩擦力等因素,杠杆处于平衡状态时,其转动惯量只与动力矩有关。杠杆原理在生活中也有很广泛的应用。比如:在我们做手工时用到的纸带轮、拉拽小木条时使用到的小木棒、体育器材上使用到的把手、制作家具时使用到的螺丝等都是杠杆原理的应用。下面我们就来介绍一些生活中的例子。
自行车
自行车的结构由车轮、车轴、链条、飞轮、前叉、车架等组成。其中车轮是自行车的主要传动部件,是车子的“脚”。车轮在转动时,通过轮毂与飞轮相互啮合,并通过链条使后轮产生一种向前的推动力,从而使自行车行驶。由于轮轴的质量很大,所以轮上所受的总作用力也很大。由于轮轴上有很多齿轮,所以当一个轮子转动时,就会带动其它轮子一起转动。同时在轮轴上还有许多“轴承”,它们在转动时也会带动其他轮子一起转动。这样车轮就会跟着轮转,所以说自行车是依靠车轮来做动力的。我们平时骑的自行车,就是靠两个轮子来带动车子移动的。
汽车
汽车上的离合器,是由杠杆原理设计出来的。它主要利用了两个支点和动力臂来工作。
离合器由离合块(飞轮)和离合器轴(飞轮)组成,离合器轴上装有离合轴,离合器的动力来自于离合块。当汽车起步时,离合块受到阻力F,动力臂受阻力F’,离合器轴上的飞轮受到阻力F’,与发动机输出功率成正比。
梯子
梯子是最常见的一种工具,它可以把人们从一个地方运送到另一个地方。当人们要爬上梯子时,会先把双手伸直,然后用力往上拽。我们也可以利用这个杠杆原理制作一种简易的梯子。在梯子的中间放上一块木板,木板下面固定一个滑轮,人们站在滑轮上,两手紧紧抓住木板,用力向上拉。这时滑轮会带动木板向上移动,木板上的人就可以爬到高处了。当我们往下跳时,也可以借助梯子的作用来进行。这时我们站在梯子上,两手紧紧抓住木板下面的横木,用力向下跳时,就会感到脚下有东西在使劲向上拉。这时我们就可以借助梯子来进行跳起了。
洗衣机
洗衣机的原理就是利用杠杆原理,用一个杠杆做动力,拉动衣服的动力臂使洗衣桶转动起来。其中的动力臂就是杠杆的支点。我们可以将洗衣机看作一个杠杆,下面就是动力臂了,在这个动力臂上,有衣物、水和衣服上面的水在滚动。
以上就是我们生活中经常接触到的一些例子。利用杠杆原理可以大大提高我们的生活效率。比如:使用杠杆可以轻松地将一辆汽车从A点移动到B点;用滑轮可以将一个重物从地面移动到高处等。