⑴ 关于杠杆平衡只能列一个方程的理解问题
可以从因果律去考虑这个问题。
所谓的唯一的结果是力的作用效果,因此原因是受力情况,而结果是平衡状态。
平衡状态的物体需要同时满足力矩平衡和受力平衡两个条件。
然而力矩平衡有多组内在联系,需要同时符合,才能推出唯一的条件。
力矩平衡所有条件满足+受力平衡条件就是物体平衡的充要条件。
如果物体受到三个力平衡,那么就有三个未知数,但是三个力会对应三个支点,因此有3组力矩平衡方程+一个受力平衡方程。如果这三个力全是未知数,那么我们不可能求出这三个力当中任何一个力的大小。这就意味着四组方程中有两组是重复的,即可以化简成一个力矩平衡方程和一个受力平衡方程,这两个方程式独立存在的。同理四个力的时候,你必须知道至少一个力,才能求出物体的受力情况,所以5个方程中,两个力矩平衡方程和一个受力平衡方程式不重复的……以此类推。
⑵ 怎样从数学的角度解释杠杆原理最好有图示
杠杆又分称费力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆,杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1· L1=F2·L2。式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。从上式可看出,要使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,阻力就是动力的几倍。
中文名
杠杆原理
外文名
lever principle
别 称
杠杆平衡条件
表达式
F1· L1=F2·L2.
提出者
阿基米德
提出时间
公元前245年左右
应用学科
物理科学
适用领域范围
杠杆力学
适用领域范围
建筑,物理,机械
原理提出
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传很久的名言:“给我一个支点,我就能撬起整个地球!”,这句话便是说杠杆原理。
阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“不证自明的公理”,然后从这些公理出发,运用几何学通过严密的逻辑论证,得出了杠杆原理。
阿基米德
这些公理是:
(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量,它们将平衡;
(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量,重的一端将下倾;
(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量,距离远的一端将下 倾;
(4)一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替,只要重心的位置保持不变。相反,几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替
(5)相似图形的重心以相似的方式分布……
正是从这些公理出发,在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。”阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进行了一系列的发明创造。据说,他曾经借助杠杆和滑轮组,使停放在沙滩上的船只顺利下水,在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
这里还要顺便提及的是,在中国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨子曾经总结过这方面的规律,在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的,有不等臂的;有改变两端重量使它偏动的,也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载,在世界物理学史上也是非常有价值的。
概念分析
编辑
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如果想要省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离,是不可能实现的。
杠杆的支点不一定要在中间,满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。
其中公式这样写:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1×L1=F2×L2这样就是一个杠杆。
动力臂延伸
杠杆也有省力杠杆跟费力的杠杆,两者皆有但是功能表现不同。例如有一种用脚踩的打气机,或是用手压的榨汁机,就是省力杠杆 (动力臂 > 阻力臂);但是我们要压下较大的距离,受力端只有较小的动作。另外有一种费力的杠杆。例如路边的吊车,钓东西的钩子在整个杆的尖端,尾端是支点、中间是油压机 (力矩 > 力臂),这就是费力的杠杆,但费力换来的就是中间的施力点只要动小距离,尖端的挂勾就会移动相当大的距离。
两种杠杆都有用处,只是要用的地方要去评估是要省力或是省下动作范围。另外有种东西叫做轮轴,也可以当作是一种杠杆的应用,不过表现尚可能有时要加上转动的计算。
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:"假如给我一个支点,就能撬起地球"这句话不仅是催人奋进的警句,更是有着严格的科学根据的。
⑶ 另一种状态的杠杆平衡方程
F1*L1=F2*L2!
⑷ 杠杆尺平衡原理
L1F1=L2F2
L1(动力臂)F1动力L2阻力臂F2阻力
⑸ 杠杆支点受力
杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”,要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩专(力与力臂的乘积属)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1·L1=F2·L2。式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如果想要省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。
杠杆的支点不一定要在中间,满足下列三个点的系统,基本上就是杠杆:支点、施力点、受力点。
(5)用平衡方程表示杠杆原理扩展阅读:
在“重心”理论的基础上,阿基米德发现了杠杆原理,即“二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。”阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面,而且据此原理还进行了一系列的发明创造。
使停放在沙滩上的船只顺利下水,在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中,阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
⑹ 杠杆原理基础,帮帮忙,是方程
X*n=(L/2-r)
不妨设一枚棋子的重量为1(也可以为Z,反正约掉了)
右边放n枚棋子时,杠杆平衡(不考虑尺子自身的力矩,因为支点始终在中间,自身始终是平衡的):
右边力臂为X,力矩为X*n;
左边力臂为(L/2-r),力矩为(L/2-r)*1,两边平衡,二者相等,即列出一次方程。X*n=(L/2-r)
⑺ 试用平衡方程将杠杆原理表达出来
X*n=(L/2-r) 不妨设一枚棋子的重量为1(也可以为Z,反正约掉了)右边放n枚棋子时,杠杆平衡(不考虑尺子自身的力矩,因为支点始终在中间,自身始终是平衡的):右边力臂为X,力矩为X*n;左边力臂为(L/2-r),力矩为(L/2-r)*1,两边平衡,二者相等,即列出一次方程。X*n=(L/2-r)
⑻ 杠杆平衡原理中,r通常表示什么
r有时表示力臂。
⑼ “杠杆原理”即竹竿平衡的规律是
简单说,这个题如果不考虑竹竿重力的影响,那么显然杠杆是平衡的。但是如果考虑了竹竿重力的影响,那么如果竹竿是均匀的,那么竹竿将在重力、支持力和两个物块的压力的作用下作逆时针旋转。总之,你搞不清楚这个问题的原因是不明确是否要考虑竹竿的重力,而以上两个人的回答都没有考虑竹竿的重力、
⑽ 杠杆的平衡条件,就是有个公式是什么来着
杠杆原理 亦称“杠来杆平衡条件”。源要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1· L1=F2·L2。式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。