指甲剪的杠杆原理图视频

如题所述

物理学中,将能够在力的作用下围绕固定点转动的硬物体称作杠杆。杠杆的五个要素包括动力、阻力、动力臂、阻力臂和支点。
1. 支点:杠杆的固定点,通常用O表示。
2. 动力:驱使杠杆转动的力,用F1表示。
3. 阻力:阻碍杠杆转动的力,用F2表示。
4. 动力臂:支点到动力作用线的垂直距离,称为动力臂,用L1表示。
5. 阻力臂:支点到阻力作用线的垂直距离,称为阻力臂,用L2表示。
杠杆原理,也称为“杠杆平衡条件”,指出要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用力点、支点和阻力点)的大小与它们的力臂成反比。即动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,用代数式表示为F1·l1=F2·l2。这个公式表明,为了达到平衡,动力臂必须是阻力臂的几倍,而动力则是阻力的几分之一。
指甲剪的工作原理涉及两个杠杆。拇指按下的3号片是一个省力杠杆,以小轴为支点,以拇指按压处为力点,以3号片和2号片的接触点为重力点。3号片的长度是力臂,而从小轴到2、3号片接触点的距离是重力臂。由于力臂远大于重力臂,因此这是一个省力杠杆。
另一个杠杆是2号片,以1、2号片固定在指甲剪尾端的支点,以2、3号片的接触点为力点,以剪指甲的刀片为重力点。2号片的长度是重力臂,而2、3号片接触点到尾端的距离是力臂。由于重力臂比力臂略长,所以这是一个费力杠杆。
总体来看,3号片的力臂远长于重力臂,而2号片的力臂只略短于重力臂,因此整体上,指甲剪能够节省大量力量。为了更好地理解这一原理,可以尝试卸下3号片,仅用手指捏住1、2号片去剪指甲,会发现剪起来很困难,这是因为去除了3号片的省力杠杆,仅剩下2号片的费力杠杆。
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