杠杆原理是什么,杠杆有什么作用?

好久没写问答了,今天偶然看到这个问题,翻看一下,竟然没有科学领域的作者留下专业的回答杠杆原理是什么。不知道是不是他们都觉得这个问题太简单了,毕竟只是一个初中物理的内容,然而在我眼里这个问题虽然简单,但是普适的。我们经验中的所有机械、大到宇宙、小到量子都符合杠杆原理。下面就来详细说说。

杠杆有什么作用?

什么是杠杆杠杆原理是什么?这有什么好说的吗?给我一个支点,就能撬起整个地球,阿基米德的这句话尽人皆知。最简单的杠杆就是跟不容易发生形变的横梁再加上一个坚固的支点,它的特点是,垂直作用于杆两端的作用力与该端到支点距离的乘积相等(或者是力与力到作用点的垂直距离的积),用数学表示就是F1×L1=F2×L2。

杠杆有什么作用?

杠杆的用途我们日常生活中处处都有杠杆的影子,毫不夸张地说,有机械的地方就有杠杆的存在。比如撬棍杠杆原理是什么、起钉子的八路,扳手、螺丝刀、瓶起子、跷跷板、杆秤等等,这些是杠杆原型的直接应用。还有一些杠杆的变形、比如滑轮组、从井里提水的辘轳、自行车的链条传动系统、汽车发动机的曲轴都是杠杆的应用。

杠杆有什么作用?

其实所有的旋转也要用到杠杆原理杠杆原理是什么,比如车轮、门轴等等。可能有小伙伴会奇怪,车轮旋转哪里用到杠杆原理了能,支点在哪?其实车轮是有一个虚拟支点的,那就是车轮圆心处。真实的车轴不可能是一根没有粗细的线,必然是一根有直径的圆棒,车轴的中心与车轮的圆心重合。车轴边缘与车轮边缘就形成了一个杠杆。所以为了减少车轴的摩擦力,就会在车轴和车轮之间装上轴承。

杠杆有什么作用?

这里小结一下,所有的传动机构都是杠杆原理或者是杠杆原理的推广应用杠杆原理是什么。因为这些都是常见的杠杆机械,大家也容易理解和分析,这里就不多解释了。我们来看一下其它的杠杆变形。

杠杆有什么作用?

杠杆与宇宙前面我们把杠杆用数学公式表示出来了,即,F1×L1=F2×L2,这是初中物理的杠杆表达式,到了高中物理我们就知道力与力臂的乘积叫做力矩,这个力矩,对天体运行的影响巨大。以我们的月球为例,我们现在都知道,月球总是以固定的那面对着地球,其原因就是自转周期与公转周期相等。这在天文学上叫做潮汐锁定。

杠杆有什么作用?

潮汐锁定(或同步自转、受俘自转),其根本原因就是地球和月球都不是一个标准的球体,当月球围绕地球公转并且自转时,如果自周期与公转周期不相等,则月球受到地球引力对自转轴产生的力矩就不为零。结果就是这个力矩让月球越转越慢,直到自转与公转同步。

其实同样的事情也发生在地球和宇宙中所有的天体上,地球同样在越转(自转)越慢。

杠杆与量子力学我这里的杠杆不再是传统意义上的杠杆,而是数学抽象的那个杠杆,即有一对物理量的乘积恒等,在量子力学中就是量子纠缠的动量。我们可以让两个电子发生相互作用,它们就会沿着直线分开,不论任何时候,我们测量其中一个电子的动量(质量与速度的乘积)都会知道另外一个电子的动量与测量值大小相等方向相反。

这样的物理量在量子力学中还有很多。你可能会问,为什么在宏观和微观中都会出现这种物理量的现象呢?这是因为物理定律的对称性导致的。关于对称性我们不多说了,跑题了。

结束语如果我们把杠杆的概念展开,事实上杠杆原理几乎能解决我们日常生活中遇到的所有问题,从钟表(仪器)中的摆线齿轮、再到用尺规作图,背后其实都是杠杆原理。这个看似简单的原理其实蕴含着深刻的空间、时间、运动的规律。

有小伙伴可能会说,老郭你就不要故弄玄虚了,把这么一个简单原理弄那么复杂干什么?事实上并不是我要把它弄复杂,而是大道至简,物理学的是朴素的,但它能解决的问题可不简单。

标签

发表评论