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杠桿原理
lever principle
定義：杠桿原理也稱為杠桿平衡條件。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力矩（力與力臂的乘積）大小必須相等。
學(xué)科：物理學(xué) 力學(xué) 工程設(shè)計(jì) 土木工程_橋梁工程 _橋梁設(shè)計(jì)
相關(guān)名詞：功 能量 能量守恒定律
圖片來(lái)源：視覺中國(guó)
【延伸閱讀】
剪刀、起子、鑷子、筷子、鉗子、桿秤……這些工具都用到了杠桿原理。利用杠桿原理，我們可以用很小的力撬起很重的物體，也可以把短距離移動(dòng)放大為長(zhǎng)距離移動(dòng)。正因如此，杠桿原理在我們生活中的應(yīng)用十分廣泛。
據(jù)說(shuō)，最早發(fā)現(xiàn)杠桿原理的是古希臘的阿基米德。他曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起整個(gè)地球?！卑⒒椎聭?yīng)是十分中意于這種用途廣泛的杠桿原理，他的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進(jìn)行了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說(shuō)，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的船只順利下水，在保衛(wèi)敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿原理制造了遠(yuǎn)、近距離的投石器，利用它射出各種投擲物攻擊敵人。
在杠桿原理中，我們把杠桿固定的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)稱為“支點(diǎn)”。要想舉起重物，就要把支點(diǎn)置于盡量靠近物體的地方。例如，在撬動(dòng)地球儀的場(chǎng)合，假設(shè)人施加力的點(diǎn)（動(dòng)力點(diǎn)）與支點(diǎn)之間的距離達(dá)到支點(diǎn)與使物體移動(dòng)的點(diǎn)（阻力點(diǎn)）之間距離的五倍。那么，要想撬起地球儀，只需要用地球儀五分之一重量（重力）的力按壓木板即可。
你可能覺得通過(guò)杠桿原理就能用輕微的力氣撬起物體，不會(huì)吃什么虧，只有好處而沒(méi)有壞處。但其實(shí)并非如此。如果你想靠施加很小的力就撬起重物，那么相應(yīng)地，持續(xù)施力的距離就要加大。在撬動(dòng)地球儀的例子中，你就不得不用地球儀移動(dòng)距離的五倍幅度來(lái)按壓木板。
反過(guò)來(lái)說(shuō)，把支點(diǎn)置于動(dòng)力點(diǎn)的附近，結(jié)果又會(huì)如何？雖說(shuō)撬起物體花費(fèi)了很大的力，但是物體移動(dòng)的距離就能比按壓木板的距離長(zhǎng)。換言之，如果此時(shí)迅速地按壓木板，物體的移動(dòng)速度也就可以隨之迅速增加。古代戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的投石機(jī)就利用了這個(gè)性質(zhì)，將石塊投到了很遠(yuǎn)的地方。
將杠桿原理看作以支點(diǎn)為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就比較容易理解了。動(dòng)力點(diǎn)或阻力點(diǎn)的移動(dòng)距離是由以支點(diǎn)為中心的圓的半徑?jīng)Q定的。半徑越長(zhǎng)，這個(gè)點(diǎn)移動(dòng)的距離就越長(zhǎng)，因?yàn)檫@個(gè)點(diǎn)就得沿半徑更長(zhǎng)的圓移動(dòng)了。
距離變化的同時(shí)，也伴隨著力的增減。這是因?yàn)閱渭兊母軛U原理是通過(guò)以下公式成立的：作用于動(dòng)力點(diǎn)的力乘以動(dòng)力點(diǎn)移動(dòng)的距離等于作用于阻力點(diǎn)的力乘以阻力點(diǎn)移動(dòng)的距離?！傲Τ艘粤ψ饔玫木嚯x”在物理學(xué)中叫做“功”（能量），即人做的功和物體被做的功是相等的（能量守恒定律）。
換言之，利用杠桿原理撬起重物，或使物體發(fā)生長(zhǎng)距離移動(dòng)，人花費(fèi)的能量跟直接使其移動(dòng)所需的能量是相同的。
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