简单机械

简单机械

最基本的机械;是机械的重要组成部分
简单机械,是最基本的机械,是机械的重要组成部分。简单机械是人运用力的基本机械元件,在人类最早期的伟大发明发现中,对工具、火与语言的掌握,使得人类最终从一般动物中脱离出来。而简单机械,则是人在改造自然中运用机械工具的智慧结晶,是牛顿力学(向量力学)研究的重要对象。不论使用哪一类简单机械都必须遵循机械的一般规律——功的原理。
    中文名:简单机械 外文名: 别名: 英文名:simple machine 领域:物理学 遵循规律:功的原理

专业名词解释

简单机械

凡能够改变力的大小和方向的装置,统称“机械”。利用机械既可减轻体力劳动,又能提高工作效率。机械的种类繁多,而且比较复杂。根据伽利略的提示,人们曾尝试将一切机械都分解为几种简单机械,实际上这是很困难的,通常是把以下几种机械作为基础来研究。例如,杠杆、滑轮、轮轴、齿轮、斜面、螺旋、劈等。前四种简单机械是杠杆的变形,所以称为“杠杆类简单机械”。后三种是斜面的变形,故称为“斜面类简单机械”。不论使用哪一类简单机械都必须遵循机械的一般规律——功的原理。

杠杆

用刚性材料制成的形状是直的或弯曲的杆,在外力作用下能绕固定点或一定的轴线转动的一种简单机械。其上有支点(用O表示),动力(F)作用点,阻力(W)作用点,杠杆的固定转轴就是通常所说的“支点”,从转轴到动力作用线的垂直距离叫“动力臂”,从转轴到阻力作用线的垂直距离叫“阻力臂”。上述就是通常所讲的三点两臂。由于杠杆上三点的位置不同,即产生不同的受力效果。

杠杆原理

亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为

F1·L1=F2·L2

式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。从上式可看出,欲使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。在使用杠杆时,为了省力,就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆;如欲省距离,就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距离。但是,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。

分类法

第一种分类法

第一类杠杆:是动力F和有用阻力W分别在支点的两边。这类杠杆

不省力也不费力。例如,剪金属片用的剪刀,刀口很短,它的机械利益远大于1。这是因为金属板很硬,刀口短,刀把长,即动力臂大于阻力臂,可以少用力。属于这种情况的杠杆还有克丝钳等。家庭裁衣剪布用的剪刀,把与刃基本是等长的,即动力臂等于阻力臂,属于不省力也不费力的类型。因为布的厚度较薄,不需太大的力,剪布要直故刀口要长些,为此用力不大,布剪的也直。属于这种类型的还有物理天平。又如理发用的剪刀,刀口很长,即动力臂小于阻力臂,它的机械利益小于1。这是因为剪发本来不需要多大的力,刀口长一些,能够剪得快一些和齐一些。

第二类杠杆:是支点和动力点分别在有用阻力点的两边。这类杠杆的动力臂大于阻力臂,其机械利益总是大于1,所以总是省力的。例如,用铡刀铡草、独轮车等都是这类杠杆。

第三类杠杆:是支点和有用阻力点分别在动力点的两边,这类杠杆的动力臂小于阻力臂,其机械利益总是小于1,所以总是费力的。例如,缝纫机的脚踏板、夹食品的竹夹子都属于这类杠杆。

第二种分类法

第一类杠杆:是省力的杠杆,即动力臂大于阻力臂。例如,羊角锤、木工钳、独轮车、汽水板子、铡刀等等。

第二类杠杆:是费力的杠杆,即动力臂小于阻力臂。如镊子、钓鱼杆、理发用的剪刀。

第三类杠杆:不省力也不费力的杠杆,即动力臂等于阻力臂。其机械利益等于1。如天平、定滑轮等。

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