杠杆
可以让“小力”做出“大力”能做的功
。任何机械所输出的能量,都不可能比输入它的能量还多,这是“
能量守恒定律
”的要求。因此,对于一个理想的机械,它的“能量输出”最多与“能量输入”是相等的,这个时候,机械所输出的功,等于输入它的功。可以想象一个用杠杆来翘起物体的例子。在过程中,杠杆所输出的功,是“物体的重量”与“物体被抬起的高度”(或者说“输出距离”)的乘积。而输入杠杆的功,则是人所施加的“力”与“向下压的距离”(或者说“输入距离”)的乘积。
在理想的情况下,“输出的功”与“输入的功”相等,也就是“物体的重量”与“输出距离”的乘积,等于“力”与“输入距离”的乘积。这就意味着,在物体的重量一定的前提下,“力”的大小取决于“输入距离”与“输出距离”的比例。
通过调整“力”和“物体”与“支点”的相对远近,使“输入距离”大于“输出距离”,或者对于上面的例子来说,只要让下压的距离稍大于物体需要被抬起来的距离,那么用“小力”所做出来的功,便完全可以等同于一个“大力”所做的功。能够看出,这就是杠杆省力的背后的原因。
换句话说,像杠杆这样的简单机械,可以使一个作用在长距离上的“小力”,等效于一个作用在短距离上的“大力”,让“小力”完成原本需要一个“大力”来完成的任务。需要注意的是,杠杆不会让所要做的功的总量减少,只是可以允许力的大小与距离相互“权衡”。
图片来源:
http://plaza.ufl.edu/luzmaria/LEVERS/class1levers.html
(有改动)