『壹』 輪軸(還有省力杠桿)工作原理可以用角動量解釋么~
定義
杠桿平衡是指杠桿處於靜止狀態下或者勻速轉動的狀態下。
怎樣使杠桿保持平衡
動力×支點到動力作用線的距離=阻力×支點到阻力作用線的距離
即
動力×動力臂=阻力×阻力臂
即F1×l1=F2×l2
1.省力杠桿L1>L2,F1F2,費力、省距離,如釣魚竿、鑷子,筷子,船槳
裁縫用的剪刀
理發師用的剪刀等。
3.等臂杠桿L1=L2,F1=F2,既不省力也不費力,又不多移動距離,如天平、定滑輪等。
『貳』 關於杠桿的.
上面的答案不完全正確,物理專業的人應該很容易看出破綻,我再總結一下:
1、蹺蹺板的列子是對的。從提問的問題我猜測樓主應該年紀不大,至少是沒正經學過杠桿。首先,杠桿的支點並不總是在兩個受力點之間,比如撬棒撬起石塊。其次,決定杠桿轉動與否的直接因素是力矩是否平衡,而不是力是否平衡。只有力矩的大小相等方向相反時杠桿才會靜止(或勻速轉動),單純只考慮力的大小和方向不能說明杠桿能否轉動。研究杠桿是屬於「剛體力學」的范疇,不同於質點力學。你還可以回憶一下桿秤是怎麼工作的,用同一個稱砣,通過改變它在秤桿上的位置,就能稱出不同重量的物品。同時,這也是個「動力和阻力的方向相同」的例子。
2、先說力矩。力矩就是力和力臂的乘積,力臂是支點到力的作用線的距離。注意是距離(幾何學上的點都直線的距離),不是連線。這種乘積在幾何上其實是個「面積」,所以你也可以想像力矩的物理意義就是,力通過力臂掃過的面積。其實,「矩」在物理學中專門表示矢量與其法向距離臂的乘積,除了力矩,還有速度矩(通常稱為角動量)、偶極矩等等。
舉個例子給你說明一下「矩」是「面積」的含義。想像一下在地球繞日運行的橢圓形軌道上,有一條連接太陽和地球的連線,隨著地球每天的運行,這條連線每天都會在地日之間掃出一個小扇型,這個扇形的大小就是這個「矩」的大小,這里的「矩」是速度矩(速度×距離)。地球的公轉速率並不是始終相同的。在近日點速率最大,遠日點最小。但無論何處,單位時間內掃過的面積都是一樣的(即速度矩不變),這就是「角動量守恆定律」,它在剛體力學中重要性相當於質點力學中的動量守恆定律。
再說不倒翁。不倒翁的底盤一般都是球形,並且重心很低。如果把底盤延展成以個完整的球,並找出球心,會發現重心一定在球心的下方。只有這樣,才能使不倒翁在直立時重心最低,歪倒時則重心會升高。從能量最小化的角度看,重心越低重力勢能越低,體系具有的能越低則體系越穩定。所以,當不倒翁歪倒時能量是升高的,為了達到穩定,只有回復到第能量的狀態。
那麼能不能用杠桿原理解釋呢?可以。支點為與地面接觸的點。以這點為界將歪倒的不倒翁豎直分成兩份,每份可以找到各自的重心,可以得出各自部分的重力大小;根據重力到支點的距離有可得到各自力臂大小,進而得到動力矩和阻力矩。這兩個力矩一定是不等大的(否則一直保持歪倒狀態了),一定是底部那個部分的力矩大,所以才會恢復到直立。直立後,兩部分重心以及支點處在同一條豎直線上,此時力臂為0,從而力矩也為0——動力矩於阻力矩「等大反向」,達到穩定狀態。
『叄』 一道物理的杠桿題(自招):如何理解
T左*L左=T右*2L右 這個方程是對輕桿給出的。 因為輕桿角動量自然總是0咯. M外就為0
『肆』 角動量的計算
描述物體轉動狀態的量。又稱動量矩。如質點的質量為m,速度為v,它關於O點的矢徑為r,則質點對O點的角動量L=r·mv。角動量是矢量,它通過O 點某一軸上的投影就是質點對該軸的角動量(標量)。質點系或剛體對某點(或某軸) 的角動量等於其中各質點的動量對該點(或該軸)之矩的矢量(或代數)和。一個質量為m的質點繞O點作半徑為r的勻速圓周運動,轉動角速度為ω,則質點對O點的角動量L=r·mv=r·mrω= mr2ω=I0ω,式中I0為質點對圓心O的轉動慣量。 以角速度ω繞定軸z轉動的剛體,其中各點都分別在與z 軸垂直的各平面上作勻速圓周運動,而它們的圓心就是各平面與 z軸的交點。因此,剛體繞z軸轉動的角動量 L=ri·mivi=ri·mi riω=mi ri2ω=Izω , 式中Iz=mi ri2為剛體對z軸的轉動慣量;ri、vi、mi分別為第i 個作圓周運動的質點的半徑 、 速度和質量 。 角動量的量綱為L2MT-1,其SI單位為kg·m2/s。
『伍』 杠桿原理與動量守恆定律有關嗎
運用能量守恆定律。杠桿在平衡時才得出你提問的那個平衡公式。而力所做的功(該力產生的能量)等於:力的大小*力的方向移動的距離。杠桿左右兩端只能做圍繞支撐點(可以看作圓心)作圓弧運動,凡是經過支撐點(圓心)的力都不做功,因為支撐點是固定的,力通過該點都不產生位移,能量也為零。所以,運用力的分解原理,杠桿一端所受的力都可以分解成垂直於杠桿的力與平行於杠桿的力,該兩個力中,平行於杠桿的力(實際就是沿著杠桿方向的力)因為通過圓心而不做功,而垂直杠桿的力要達到兩邊平衡(能量守恆):力*位移 兩邊要相等。位移的大小就是圓弧的長度,因為杠桿兩端只能作標准圓周運動:由數學得知,圓弧長度只與半徑成正比,那就得出了:力*半徑 要兩半相等,而該垂直力的力臂就是半徑的長度,由此得出該公式的成立。
『陸』 有關杠桿的角動量守恆的題目(大學物理)
『柒』 子彈射入桿的角動量問題
系統的角動量守恆,用哪個表達式都可以。
等式左邊用的是rxp,右側用的是Jω。
『捌』 剛體繞動軸轉動時的角動量守恆表達式是怎樣的
角動量L=轉動慣量J*角速度ω
所以角動量守恆表達為J1ω1=J2ω2
『玖』 杠桿支點受力
杠桿原理也稱為「杠桿平衡條件」,要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力矩專(力與力臂的乘積屬)大小必須相等。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數式表示為F1·L1=F2·L2。式中,F1表示動力,L1表示動力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
在使用杠桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;如果想要省距離,就應該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力,也可以省距離。但是,要想省力,就必須多移動距離;要想少移動距離,就必須多費些力。
杠桿的支點不一定要在中間,滿足下列三個點的系統,基本上就是杠桿:支點、施力點、受力點。
(9)杠桿的角動量擴展閱讀:
在「重心」理論的基礎上,阿基米德發現了杠桿原理,即「二重物平衡時,它們離支點的距離與重量成反比。」阿基米德對杠桿的研究不僅僅停留在理論方面,而且據此原理還進行了一系列的發明創造。
使停放在沙灘上的船隻順利下水,在保衛敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰斗中,阿基米德利用杠桿原理製造了遠、近距離的投石器,利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人,曾把羅馬人阻於敘拉古城外達3年之久。