《全国青少年机器人技术等级考试(一级)》课程,本系列课程以机器人相关的物理力学、机械原理、基础电子知识为主要内容,将孩子们带入一个妙趣横生的充满技术知识的机器人世界!
什么是跷跷板跷跷板是我国一种民间游戏所用的器材,是由一块中间有横轴的条形厚木板架在支柱上,两人对坐两端,轮流用脚蹬地,使一端跷起,另一端下落,如此反复。
在玩跷跷板的时候,我们会发现一种现象:越是重量大的人越容易压下来,而体重轻的人就不太容易压下来把对方翘起来。重量轻的人可能会发现,当他努力往后坐的时候,就能够把比自己重的人翘起来。
本节课程知识点杠杆的起源:
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传很久的名言:“给我一个支点,我就能撬起整个地球!”这句话便是对杠杆原理的阐述。
关于阿基米德撬到地球的说法,是他在亚历山大留学时候的事。当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍受到启发,发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的,同时还发现手握的地方到支点的这一段距离越长,就越省力气。由此他提出了这样一个定理:力臂和力(重量)的关系成反比例。这就是杠杆原理,用现在的表达方式表述就是:动力 X 动力臂 = 阻力 X 阻力臂。为此,阿基米德曾给当时的国王亥尼洛写信说:“我不费吹灰之力,就可以随便移动任何重量的东西。只要给我一个支点,给我一根足够长的杠杆,我连地球都可以推动。”
杠杆原理
杠杆是能绕某一固定点转动的杆。在杠杆结构中,那个固定的点称为支点。支点两边力的关系是:
一边的重量 x 物体到支点的距离 = 另一边重量 x 另一边物体到支点的距离。
杠杆原理的公式是:F1L1 = F2L2
杠杆原理的五要素
动力点:使杠杆转动的力叫做动力,施力的点叫动力作用点。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离叫做动力臂。
支点:杠杆绕着转动的固定点叫做支点。
阻力点:阻碍杠杆转动的力叫做阻力,施力的点叫阻力作用点。
阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离叫做阻力臂。
说明:通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线。
杠杆的分类
生活中的杠杆按照施加动力的大小分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。
说明:省距离、费距离中的距离指的是力的作用点运动的距离,而不是力到支点的距离。
杠杆的应用
在杠杆结构中要想省力,就必须多移动距离;要想少移动距离,就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离,是不可能实现的。
我们列举一些生活中常见的杠杆结构。
费力杠杆:费力杠杆的应用主要是为了省距离。例如:镊子、钓鱼竿、筷子等。