先鋒工程第一級

項目符號 槓桿原理

槓桿是六種簡單機械原理(斜面,輪軸,槓桿,滑輪,螺旋及楔子)之一。大英百科指槓桿是「用於增大力的簡單機械」[2]。物理學中把「在力的作用下可以圍繞固定點轉動的堅硬硬物體」叫做槓桿 [18]。固定點又稱支點。

 

上圖的槓桿系統是處於平衡狀態,原因是左右物件的重力一樣,而支點在橫桿的中央。從力的角度來看,左右的力距是相等的。

Fa(左)=Fa(右)

但如果把支點移往左邊,整個系統就變得不平衡了。若要兩邊平衡,左邊的物體就要增加重量直至支點兩邊的力距相等,即Pb=Fc(下圖左)。又或者把右邊物體的重量減少直至支點兩邊的力距相等,即 Fb=Qc(下圖右)。

 

從以上得知在一個槓桿系統內,我們可用較小的力去平衡一個較大的力(上圖右),但亦可能用較大的力去平衡較小的力(上圖左)。

 

日常生活中我們會常常用到槓桿這簡單機械,如剪刀、開瓶器、胡桃鉗、麵包鉗等。右圖是一枝鐵撬棍利用槓桿原理用較小的力去移動一件重物。

 

槓桿上施力的位置稱為力點;支撐槓桿的位置或槓桿的轉動中心稱為支點;槓桿負荷的位置稱為重點。如果上圖用的力只有被移動重物的重量的十份之一,這摃桿系統的機械增益就等於十;在同一系統重物移動的距離是施力移動的距離的十份之一,這系統的速比就等於十。以下是機械增益和速比的定義:

 

 

機械增益 = 重力 / 施力 ;

速比 = 施力移動的距離 / 施力移動的距離

 

力點與支點的距離比重點與支點的距離長,我們便可以用較小的力去移動物件。力點距離支點愈遠,所用的力便愈小(如剪刀、開瓶器、胡桃鉗等)。一些利用槓桿原理的工具,力點與支點的距離比重點與支點的距離短,使用這樣的工具是不能省力的,但可方便工作(如麵包鉗,炭鉗)。

 

槓桿可分三類: 日常利用槓桿實例:
第一類是支點在中間;

 

第一類

第二類是重點在中間;

 

第二類

第三類是力點在中間。

 

第三類

 

 

 

 

 

 

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