簡單機械 - 最基本的機械;是機械的重要組成部分
簡單機械,是最基本的機械,是機械的重要組成部分。簡單機械是人運用力的基本機械元件,在人類最早期的偉大發(fā)明發(fā)現(xiàn)中,對工具、火與語言的掌握,使得人類最終從一般動物中脫離出來。而簡單機械,則是人在改造自然中運用機械工具的智慧結(jié)晶,是牛頓力學(向量力學)研究的重要對象。不論使用哪一類簡單機械都必須遵循機械的一般規(guī)律——功的原理。
專業(yè)名詞解釋
簡單機械
凡能夠改變力的大小和方向的裝置,統(tǒng)稱“機械”。利用機械既可減輕體力勞動,又能提高工作效率。機械的種類繁多,而且比較復雜。根據(jù)伽利略的提示,人們曾嘗試將一切機械都分解為幾種簡單機械,實際上這是很困難的,通常是把以下幾種機械作為基礎來研究。例如,杠桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面、螺旋、劈等。前四種簡單機械是杠桿的變形,所以稱為“杠桿類簡單機械”。后三種是斜面的變形,故稱為“斜面類簡單機械”。不論使用哪一類簡單機械都必須遵循機械的一般規(guī)律——功的原理。
杠桿
用剛性材料制成的形狀是直的或彎曲的桿,在外力作用下能繞固定點或一定的軸線轉(zhuǎn)動的一種簡單機械。其上有支點(用O表示),動力(F)作用點,阻力(W)作用點,杠桿的固定轉(zhuǎn)軸就是通常所說的“支點”,從轉(zhuǎn)軸到動力作用線的垂直距離叫“動力臂”,從轉(zhuǎn)軸到阻力作用線的垂直距離叫“阻力臂”。上述就是通常所講的三點兩臂。由于杠桿上三點的位置不同,即產(chǎn)生不同的受力效果。
杠桿原理
亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力(動力和阻力)的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數(shù)式表示為
F1·L1=F2·L2
式中,F(xiàn)1表示動力,L1表示動力臂,F(xiàn)2表示阻力,L2表示阻力臂。從上式可看出,欲使杠桿達到平衡,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。在使用杠桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;如欲省距離,就應該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力,也可以省距離。但是,要想省力,就必須多移動距離;要想少移動距離,就必須多費些力。要想又省力而又少移動距離,是不可能實現(xiàn)的。
分類法
第一種分類法
第一類杠桿:是動力F和有用阻力W分別在支點的兩邊。這類杠桿
不省力也不費力。例如,剪金屬片用的剪刀,刀口很短,它的機械利益遠大于1。這是因為金屬板很硬,刀口短,刀把長,即動力臂大于阻力臂,可以少用力。屬于這種情況的杠桿還有克絲鉗等。家庭裁衣剪布用的剪刀,把與刃基本是等長的,即動力臂等于阻力臂,屬于不省力也不費力的類型。因為布的厚度較薄,不需太大的力,剪布要直故刀口要長些,為此用力不大,布剪的也直。屬于這種類型的還有物理天平。又如理發(fā)用的剪刀,刀口很長,即動力臂小于阻力臂,它的機械利益小于1。這是因為剪發(fā)本來不需要多大的力,刀口長一些,能夠剪得快一些和齊一些。
第二類杠桿:是支點和動力點分別在有用阻力點的兩邊。這類杠桿的動力臂大于阻力臂,其機械利益總是大于1,所以總是省力的。例如,用鍘刀鍘草、獨輪車等都是這類杠桿。
第三類杠桿:是支點和有用阻力點分別在動力點的兩邊,這類杠桿的動力臂小于阻力臂,其機械利益總是小于1,所以總是費力的。例如,縫紉機的腳踏板、夾食品的竹夾子都屬于這類杠桿。
第二種分類法
第一類杠桿:是省力的杠桿,即動力臂大于阻力臂。例如,羊角錘、木工鉗、獨輪車、汽水板子、鍘刀等等。
第二類杠桿:是費力的杠桿,即動力臂小于阻力臂。如鑷子、釣魚桿、理發(fā)用的剪刀。
第三類杠桿:不省力也不費力的杠桿,即動力臂等于阻力臂。其機械利益等于1。如天平、定滑輪等。
