杠杆原理是谁发明的(哪种剪刀是省力杠杆)

9 阿基米德是吹牛吗

古希腊的科学家阿基米德说过这样一句话:“给我一个支点,我就能举起地球!”他认为:“一定大小的力可以移动任何重量。”

物理故事三百篇(阿基米德是吹牛吗——杠杆问题)

地球重60000亿亿吨,一个人的力量有多大呢,能够移动这么重的地球吗?你可能认为阿基米德在吹牛。其实,他的话有一定的道理,因为力通过机械,可以“放大”。

原始人为了保护自己的洞穴,常常用大石头堵住洞口。他们是怎样搬动大石头的呢?几千公斤的大石头不是轻易能搬动的,一定是工具帮了他们的忙。可能是这样,几个原始人拿一根结实的树干想撬石头。他们把树干的一端放在大石头下面,在靠近这一头的树干下垫了一块小石头。当他压下树干另一端的时候,没花多大的力气,把大石头给撬起来了。

第一个这样做的原始人,决不会意识到自己竟是大发明家。他发明了我们称做“杠杆”的机械。这种机械可以节省力气。

原始人虽然知道用杠杆搬动大石块,但是并不知道为什么。阿基米德是总结出杠杆原理的第一个人。任何杠杆都有三个着力的地方:支持杠杆的地方叫做支点,用力的地方叫做动力点,接触载荷物的地方叫做阻力点。从支点到动力点的作用线的垂直的距离叫动力臂;从支点到阻力点作用线的垂直距离叫阻力臂。阿基米德仔细研究了杠杆之后,发现杠杆的动力臂越长,举起重物需要的力量越小。它们之间的关系是这样:

动力×动力臂=阻力×阻力臂

因此,只要有足够长的动力臂,任何小的动力可以举起任何重的物体。大概由于这个规律太重要,当时人们把它称做“黄金法则”。

阿基米德夸口说,他能用杠杆移动地球。在理论上,这是正确的;在实际上,这是办不到的。因为:第一,需要一根长得难以想象的杠杆,它的动力臂应该是阻力臂的一千万万万万万倍。这样长的杠杆是无法找到的。第二,宇宙间的天体都在不停地运动着,找不到一个相对不动的支点。

第三,即使上面两个条件能够办到,把地球举起1厘米,人必须在杠杆的动力臂一端,按下十万万万万公里长的一条弧。按照一秒钟按下一米的速度计算,需要三十万万万年的时间。谁的寿命有这么长。

利用杠杆能够省力,但是有时候反而费力。譬如划桨,动力臂短,阻力臂长,动力就大于阻力。划船虽说费力,但是节省了距离。划桨的时候手移动的距离短,桨叶在水中移动的距离长,使船行得更远。

又例如剪刀,剪刀也是一种杠杆,它的两片刀叶钉在同一支点上,称做双杠杆。用途不同的剪刀,形状也就不同。剪铁皮的剪刀,刀把长,刀口短,这样可以省力。理发用的剪刀,刀把短,刀口长,这样虽然费力,却省了距离。剪发不需要多大力气,刀口长,手指不用移动很大距离,就能剪很多头发,并且剪得整齐。

上面说的杠杆,有一个共同的特点,就是支点在动力点和阻力点的中间。这类杠杆称为第一类杠杆。它既有省力的,也有费力的,主要由支点的位置决定。

说撬棍是一种杠杆,你容易理解;说铡刀也是杠杆,你的脑子也许转不过弯来。但是稍加思索就不难明白。它和第一类杠杆不同的地方,是它的阻力点在动力点和支点中间。我们称这一类杠杆为第二类杠杆。

这类杠杆有一个明显的特点:动力臂总是大于阻力臂,所以它总是省力的。独轮小车,起瓶盖的扳子,都属于这类杠杆。

还有一类杠杆,它的动力点在支点和阻力点之间,如用铁锹向卡车上装土。这一类杠杆称为第三类杠杆。这类杠杆也有一个显著的特点:动力臂总是比阻力臂短。所以使用这类杠杆总是费力,然而能够节省距离。你看,往卡车上装土,手的动作不大,铁锹移动的距离却相当大,可以把土送到很高的地方。用两只手拿长扫帚扫地,钓鱼的时候往上提钓竿,都是在利用第三类杠杆。

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