A. 杠杆原理的历史
杠杆原理历史简介
1.《墨子》一书记述了类似秤的杠杆原理。这是最早的杠杆原理理论。
2.古希腊科学家阿基米德在《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”。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,使停放在沙滩上的桅杆顺利下水,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。
“给我一个支点,我就能撬起整个地球!”——这是一句流传千古的阿基米德的名言
B. 杠杆原理的历史故事
阿基米德将自己锁在一间小屋里, 正夜以继日地埋头写作《浮体论》.这天突然闯进一个人来,一进门就连忙喊道:“哎呀! 老先生原来您躲在这里.国王正调动大批人马全城四处找你呢.'阿基米德认出他是朝廷的大臣,心想:外面一定出了大事.他立即收拾起羊皮书稿,伸手抓过一顶圆壳小帽, 随大臣一同出去,直奔王宫。
当他们来到宫殿前阶下时, 就看见各种马车停了一片,卫兵们银枪铁盔, 站立两行,殿内文武满座, 鸦雀无声。国王正焦急地在地毯上来回踱步。由于殿内阴暗,天还没黑就燃起了高高的烛台。灯下长条案上摆着海防图、陆防图。阿基米德看到这一切就知道!他最担心的战争终于爆发了。
原来地中海沿岸在古希腊衰落之后,先是马其顿王朝的兴起, 马其顿王朝衰落后,接着是罗马王朝兴起。罗马人统一了意大利本土后向西扩张, 遇到另一强国迦太基.公元前264 年到公元前241 年两国打了23 年仗,这是历史上有名的“第一次布匿战争”,罗马人取得胜利。公元前218 年开始又打了4 年, 这是“第二次布匿战争”,这次迦太基起用一个奴隶出身的军事家汉尼拔,一举擒获罗马人5 万余众。地中海沿岸的两个强国就这样连年争战, 双方均有胜负。叙拉古,则是个夹在迦、罗两个强国中的城邦小国, 在这种长期的战争风云中,常常随着两个强国的胜负而弃弱附强, 飘忽不定。阿基米德对这种外交策略很不放心,曾多次告诫国王, 不要惹祸上身。可是现在的国王已不是那个阿基米德的好友亥尼洛。他年少无知,却又刚愎自用。当“第二次布匿战争”爆发后, 公元前216 年,眼看迦太基人将要打败罗马人, 国王很快就和罗马人决裂了,与迦太基人结成了同盟, 罗马人对此举很恼火。现在罗马人又打了胜仗,于是采取了报复的行动, 从海陆两路向这个城邦小国攻过来,国王吓得没了主意。当他看到阿基米德从外面进来, 连忙迎上前去,恨不得立即向他下跪, 说道:“啊,亲爱的阿基米德, 你是一个最聪明的人,先王在世时说过你都能推动地球。”
关于阿基米德推动地球的说法, 却还是他在亚历山大里亚留学时候的事。当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到启发,发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的, 而且发现,手握的地方到支点的这一段距离越长, 就越省力气。由此他提出了这样一个定理:力臂和力(重量)的关系成反比例。这就是杠杆原理。用我们现在的表达方式表述就是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。为此,他曾给当时的国王亥尼洛写信说: `我不费吹灰之力,就可以随便移动任何重量的东西;只要给我一个支点, 给我一根足够长的杠杆,我连地球都可以推动.'可现在这个小国王并不懂得什么叫科学, 他只知道在大难临头的时候,借助阿基米德的神力来救他的驾。
可是罗马军队实在太厉害了.他们作战时列成方队, 前面和两侧的士兵将盾牌护着身子,中间的士兵将盾牌举在头上, 战鼓一响这一个个方队就如同现代的坦克一样,向敌方阵营步步推进, 任你乱箭射来也丝毫无损。罗马军队还有特别严明的军纪,发现临阵脱逃的立即处死, 士兵立功晋级,统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋仪式。这支军队称霸地中海,所向无敌, 一个小小的叙拉古哪里放在眼里。况且旧恨新仇,早想进行一次彻底清算。这时由罗马执政官马赛拉斯统帅的四个陆军军团已经挺进到了叙拉古城的西北。现在城外已是鼓声齐鸣, 杀声震天了。在这危急的关头,阿基米德虽然对因国王目光短浅造成的这场祸灾非常不满, 但木已成舟,国家为重, 他扫了一眼沉闷的大殿,捻着银白的胡须说:“如果单靠军事实力, 我们决不是罗马人的对手。现在若能造出一种新式武器来,或许还可守住城池, 以待援兵。”国王一听这话,立即转忧为喜说:“先王在世时早就说过, 凡是你说的,大家都要相信.这场守卫战就由你全权指挥吧。”
两天以后, 天刚拂晓,罗马统帅马赛拉斯指挥着他那严密整齐的方阵向护城河攻来。今天方阵两边还预备了铁甲骑兵, 方阵内强壮的士兵肩扛着云梯。马赛拉斯在出发前曾口出狂言:“攻破叙拉古,到城里吃午饭去。”在喊杀声中, 方阵慢慢向前蠕动。照常规,城头上早该放箭了。可今天城墙上却是静悄悄地不见一人.也许是几天来的恶战使叙拉古人筋疲力尽了吧。罗马人正在疑惑, 城里隐约传来吱吱呀呀的响声,接着城头上就飞出大大小小的石块, 开始时大小如碗如拳一般,以后越来越大, 简直有如锅盆,山洪般地倾泻下来。石头落在敌人阵中, 士兵们连忙举盾护体,谁知石头又重, 速度又急,一下子连盾带人都砸成一团肉泥。罗马人渐渐支持不住了, 连滚带爬地逃命。这时叙拉古的城头又射出了密集的利箭,罗马人的背后无盾牌和铁甲抵挡, 那利箭直穿背股,哭天喊地, 好不凄惨。
阿基米德到底造出了什么秘密武器让罗马人大败而归呢? 原来他制造了一些特大的弩弓——发石机.这么大的弓,人是根本拉不动的, 他就利用了杠杆原理.只要将弩上转轴的摇柄用力扳动,那与摇柄相连的牛筋又拉紧许多根牛筋组成的粗弓弦, 拉到最紧时,再突然一放, 弓弦就带动载石装置,把石头高高地抛出城外, 可落在1000 多米远的地方。原来这杠杆原理并不是简单使用一根直棍撬东西。比如水井上的辘轳吧,它的支点是辘轳的轴心, 重臂是辘轳的半径,它的力臂是摇柄, 摇柄一定要比辘轳的半径长,打起水来就很省力。阿基米德的发石机也是运用这个原理.罗马人哪里知道叙拉古城有这许多新玩艺儿。
就在马赛拉斯刚被打败不久, 海军统帅古劳狄乌斯也派人送来了战报。原来,当陆军从西北攻城时, 罗马海军从东南海面上也发动了攻势。罗马海军原来并不十分厉害,后来发明了一种舷钩装在船上, 遇到敌舰时钩住对方,士兵们再跃上敌舰, 变海战为陆战,占一定的优势。今天克劳狄乌斯为了对付叙拉古还特意将兵舰包上了一层铁甲, 准备了云梯,并号令士兵, 只许前进,不许后退。奇怪的是, 这天叙拉古的城头却分外安静,墙的后面看不到一卒一兵, 只是远远望见几副木头架子立在城头。当罗马战船开到城下,士兵们拿着云梯正要往墙上搭的时候, 突然那些木架上垂下来一条条铁链,链头上有铁钩、铁爪, 钩住了罗马海军的战船。任水兵们怎样使劲划桨都徒劳无功,那战船再也不能挪动半步.他们用刀砍, 用火烧,大铁链分毫无损。正当船上一片惊慌时.只见大木架上的木轮又`嘎嘎'地转动起来, 接着铁链越拉越紧,船渐渐地被吊起离开了水面。随着船身的倾斜, 士兵们纷纷掉进了海里,桅杆也被折断了。船身被吊到半空后, 这个大木架还会左右转动,于是那一艘艘战舰就像荡秋千一样在空中摇荡, 然后有的被摔到城墙上或礁石上,成了堆碎片;有的被吊过城墙, 成了叙拉古人的战利品。这时叙拉古的城头上还是静悄悄的,没有人射箭, 也没有人呐喊,好像是座空城, 只有那几副怪物似的木架,不时伸下一个个大钩钩走一艘艘战船。罗马人看着这`嘎嘎'作响的怪物, 吓得全身哆嗦,手腿发软, 只听到海面上一片哭喊声和落水碰石后的呼救声。克劳狄乌斯在战报中说:“我们根本看不见敌人,就像在和一只木桶打仗。”阿基米德的这些怪物原来也是利用了杠杆原理, 并加了滑轮。
C. 古代的投石机是什么杠杆
http://ke..com/view/283971.htm 两种一种是依靠重力 一种是力矩与力避的关系http://ke..com/view/282817.htm
玩过帝国时代的都知道
具体原因是
投石机那是用杠杆原理做的
杠杆(投石机)的支撑点不在中心,而是在杠杆的1/8或1/9处,比数越大,用的力量和达到的速度就越大,相对的石头的重量就越小。
投石机(杠杆)的短处绑头非常重的东西(虽然这边短,但重,所以杠杆失去平衡短这一边往下垂),长端顶处有一长绳和一个放石头碗,拉长绳把碗拉下来,绳子绑好固定,把石头放在碗处,必要时砍断绳子,短端的重力把长端讯速往上扬,把石头抛出去。
很简单的比喻就是跷跷板,
当一个胖子坐在一边,另一边可以要三个小朋友一起坐上才能和胖子平衡,但是如果其中两个小朋友突然走开,只有一个小朋友坐着,那那个坐着的小朋友一定会被弹飞的。
也就是,胖子就像是投石机那个固定绑在头面的重物,小朋友就是坐在投石机放石头的碗那里,三个小朋友能与拦子衡就像那根长绳(板机),两个小朋友突然走开(砍断绳子)。。
D. 古人是如何使用杠杆原理的
物理学中把在力的作用下可以围绕固定点转动的坚硬物体叫作杠杆。我国古代的农业、手工业、建筑业和运输业是比较发达的,因此简单机械的成就也是辉煌的,杠杆的应用非常广泛。
杠杆的使用可以追溯到原始人时期。石器时代,人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆绑在一起,或者在石器上钻孔,装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
桔槔在春秋时期就相当普遍,是我国农村历代通用的旧式提水器具。是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶,用于汲水。
杠杆是最简单的机械,杠杆的使用或许可以追溯至原始人时期。当原始人拾起一根棍棒和野兽搏斗,或用它撬动一块巨石,他们实际上就是在使用杠杆原理。
石器时代人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆束在一起;或者在石器上钻孔,装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
杠杆在我国的典型发展是秤的发明和它的广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点,一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以称量物体的重量。
南朝宋时的画家张僧繇所绘的《二十八宿神像图》中,就有一人手执一根有个支点的秤。
可变换支点的秤是我国古代劳动人民在杆秤上的重大发明,表明了我国古人在实践中已经完全掌握了杆秤的原理。
迄今为止,考古发掘的最早的秤是在湖南省长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。它是公元前4世纪至公元前3世纪的制品,是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。
E. 什么叫做杠杆
初中物理学中把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。
杠杆是一种简单机械。
在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
在生活中根据需要,杠杆可以做成直的,也可以做成弯的,但必须是硬的物体。
跷跷板、剪刀、扳子、撬棒、钓鱼竿等,都是杠杆。
滑轮是一种变形的杠杆,定滑轮的实质是等臂杠杆,动滑轮的实质是阻力臂是动力臂一半的杠杆。
在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。
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。这些公理是:⑴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;⑵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;⑶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;⑷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;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,阿基米德又发现了杠杆原理,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,使停放在沙滩上的桅船顺利下水。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。
杠杆在古代就已被应用
这里还要顺便提及的是,关于杠杆的工作原理,在中国历史上也有记载过。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律,在《墨经》中就有关于天平平衡的记载:“衡木:加重于其一旁,必锤——重相若也。“这句话的意思是:天平衡量的一臂加重物时,另一臂则要加砝码,且两者必须等重,天平才能平衡。这句话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。
F. 什么叫"杠杆称"
杠杆秤
申请号/专利号:
93210721
一种用于称量砂、石、水泥、粮食等物料的杠杆秤,包括传力杠杆,固定框架,连接钩,力点刀、环,刀承等。其特征在于:由4根第一传力杠杆、一根第二传力杠杆和一根第三传力杠杆以及秤斗,显示重量的表头构成,它通过杠杆原理,将所需秤量的物料重量依次通过力传递到第一传力杠杆上,再传递到第二、第三传力杠杆上,最后在表头上显示出来重量,它具有称量精确、结构简单,可适用于建筑、运输、仓储、港口等行业称量物料之用。
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G. 中国古代的杠杆叫什么名字
在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家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
H. 古人是用的杠杆有哪些
1、当原始人拾起一根棍棒与野兽搏斗、或用它撬动一块巨石,他们实际上就是在使用杠杆。石器时代人们所用的石刃、石斧,都以天然绳索将它们和木柄捆束在一起;或者在石器上凿孔,装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
2、杠杆在中国的典型发展是秤的发明及其广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点,其一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以秤量物体的重量。古代人称它为“权衡”或“衡器”。“权”就是砝码或秤锤,“衡”是指秤杆。
I. 杠杆是指什么
物理学上,把能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒),叫杠杆
J. 中国古代对杠杆原理的运用有哪些
物理学中把在力的作用下可以围绕固定点转动的坚硬物体叫作杠杆。我国古代的农业、手工业、建筑业和运输业是比较发达的,因此简单机械的成就也是辉煌的,杠杆的应用非常广泛。
杠杆的使用可以追溯到原始人时期。石器时代,人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆绑在一起,或者在石器上钻孔,装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
桔槔在春秋时期就相当普遍,是我国农村历代通用的旧式提水器具。是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶,用于汲水。
杠杆是最简单的机械,杠杆的使用或许可以追溯至原始人时期。当原始人拾起一根棍棒和野兽搏斗,或用它撬动一块巨石,他们实际上就是在使用杠杆原理。
石器时代人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆束在一起;或者在石器上钻孔,装上木柄。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
杠杆在我国的典型发展是秤的发明和它的广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点,一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以称量物体的重量。
南朝宋时的画家张僧繇所绘的《二十八宿神像图》中,就有一人手执一根有个支点的秤。
可变换支点的秤是我国古代劳动人民在杆秤上的重大发明,表明了我国古人在实践中已经完全掌握了杆秤的原理。
迄今为止,考古发掘的最早的秤是在湖南省长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。它是公元前4世纪至公元前3世纪的制品,是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。
唐宋时期,民间出现一种铢秤,它有两个支点即两根提绳,可以不需置换秤杆,就可称量不同重量的物体。这是我国人在衡器上的重大发明之一,也表明我国先民在实践中完全掌握了杠杆原理。
《墨经》一书最早记述了秤的杠杆原理。《墨经》把秤的支点到重物一端的距离称作“本”,今天通常称“重臂”;把支点到杆一端的距离称作“标”,今天称“力臂”。
《墨经•经下》记载:称重物时秤杆之所以会平衡,原因是“本”短“标”长。
它指出,第一,当重物和权相等而衡器平衡时,如果加重物在衡器的一端,重物端必定下垂;第二,如果因为加上重物而衡器平衡,那是本短标长的缘故;第三,如果在本短标长的衡器两端加上重量相等的物体,那么标端必下垂。
墨家在这里把杠杆平衡的各种情形都讨论了。他们既考虑了“本”和“标”相等的平衡,也考虑了“本”和“标”不相等的平衡;既注意到杠杆两端的力,也注意到力和作用点之间的距离大小。
虽然他们没有给我们留下定量的数字关系,但这些文字记述肯定是墨家亲身实验的结果,它比阿基米德发现杠杆原理要早约200年。
桔槔也是杠杆的一种,是古代的取水工具。作为取水工具,一般用它改变力的方向。为其他目的使用时,也可以改变力的大小,只要把桔槔的长臂端当做人施加力的一端就行。
桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶。一起一落,吸水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后,由于杠杆末端的重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。
桔槔早在春秋时期就已相当普遍。如下两条记载反映了春秋战国时使用桔槔的地区主要是经济比较发达的鲁、卫、郑等国。
桔槔的结构,相当于一个普通的杠杆。在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根直杆与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时,石头位置较低;当要汲水时,人则用力将直杆与吸器往下压。
与此同时,另一端石头的位置则上升。当汲器汲满后,就让另一端石头下降,石头原来所储存的位能因而转化,通过杠杆作用,就可能将汲器提升。这样,汲水过程的主要用力方向是向下。
这种提水工具,由于向下用力可以借助人的体重,因而给人以轻松的感觉,也就大大减少了人们提水的疲劳程度。桔槔延续了几千年,是我国古代社会的一种主要灌溉机械。这种简单的汲水工具虽简单,但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。