杠杆类型

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引言

为了提升或移动任何材料，可以使用杠杆。有时杠杆有助于抵住材料，但实际上并没有移动它们。它通常用于减少移动负载所需的力。所有杠杆都提供机械优势，但更长的杠杆提供更大的机械优势。它们还可以用于在一端施加较大的力作用于较短的距离，而在另一端施加较小的力作用于较长的距离。杠杆可用于各种用途，例如提升重物、拔出嵌入木材中的钉子，甚至切割物体。

什么是杠杆？

杠杆使提升重型材料的过程更容易。它还有助于从坚硬的表面上移除紧固的物体，如钉子。日常生活中常用的杠杆有几种类型。像锤子爪这样的杠杆基本上用于拔出嵌入木材中的钉子（Letstalkscience，2020）。独轮车也被称为杠杆，因为它有助于将重物从一个地方运输到另一个地方。剪刀也被认为是一种杠杆，经常用来分离或切割材料。镊子也是一种杠杆，有助于去除或提升重物或轻物。

杠杆的组成部分

杠杆有三个主要部分，有助于将重物从一个地方运输到另一个地方。这些部分如下所述。

• 支点：杠杆在此点旋转。

• 动力：在此部分，力作用于杠杆。

• 阻力：在此部分，负载力作用于杠杆。

  

图1：杠杆的组成部分

杠杆梁是一块长木板，可以由金属、木材或任何其他耐用材料制成。放在支点上的梁被称为杆上产生枢轴的点（Barger，2019）。向下推杠杆的一端会对其施加动力，而位于支点上的杠杆枢轴会在负载上产生动力。

杠杆：工作原理

杠杆有助于减少移动材料甚至提升重物或轻物所需的力。借助杠杆，力作用的距离会增加。因此，它通过将力分散到更远的距离来使工作更高效且更容易。

图2：杠杆机构公式

通常发现，当两个等效的力沿相反方向（逆时针和顺时针）作用时，它们适用于与支点距离相同的均匀杠杆。它们也相互抵消，并在杠杆中形成平衡状态。根据力矩理论，可以说明，为了用较小的力克服较大的距离，杠杆被用在离支点较远的距离。

杠杆类型

杠杆主要分为三类：第一类杠杆、第二类杠杆和第三类杠杆。这三类杠杆之间存在一些差异，完全取决于施加的力、支点和负载的位置。杠杆的工作公式可以写成：F₁ X D₁ = F₂ X D₂。第一类杠杆的支点位于负载和力之间。

例如，使用螺丝刀时，可以从施加力的距离大于负载的点提起盖子。这里，支点表示为靠近负载的锡的边缘，需要对负载施加更大的力才能打开锡。

图3：杠杆的类别

在第二类杠杆中，负载位于动力和支点之间。独轮车是第二类杠杆的常见例子。这里，动力移动更大的距离以提升重物，并且具有轮轴作为支点。在第三类杠杆的情况下，动力位于支点和负载之间。烧烤钳是第三类杠杆的常见例子之一。其他第三类杠杆的例子包括扫帚、飞镖和钓鱼竿。这里，负载移动速度快于动力，由于机械效率低，因此难以对负载施加更大的力。

结论

可以用来增强力的机器被称为杠杆。它们有两个主要部分，即支点和手柄。杠杆的杆或手柄表示为在对负载施加力或运输负载时被拉动或推动的臂。支点是杠杆支撑、平衡或旋转的点。日常生活中使用各种形式的杠杆。这些是剪刀、跷跷板、坚果钳、钳子、开瓶器、扫帚、独轮车、球棍和棒球棒。

常见问题

Q1. 在物理学中，杠杆是什么意思？

A1. 杠杆被定义为一个长而坚固的物体，它依靠被称为支点的支撑物。它是一个刚体，能够自行围绕特定点旋转。一些常用的杠杆包括剪刀、锤子爪、独轮车和镊子。

Q2. 杠杆有哪些不同的类别？

A2. 根据负载、动力和支点的位置，杠杆分为三类。杠杆的三大类是：第一类杠杆：支点位于负载和动力之间；第二类杠杆：负载位于动力和支点之间；第三类杠杆：动力位于负载和支点之间。

Q3. 杠杆的主要组成部分是什么？

A3. 杠杆主要有三个主要部分：支点、负载和动力。支点被认为是杠杆发生反应的点，负载是输出力，动力是施加到杠杆上的输入力。

Q4. 杠杆的机械优势是什么意思？

A4. 杠杆通常被称为具有机械优势的装置，它有助于在力与其运动之间进行权衡。杠杆的机械优势公式由动力或负载表示。