9 阿基米德是吹牛吗
古希腊科学家阿基米德说:“给我一个支点,我就能托起地球!”他认为:“一定的力可以移动任何重量。”
地球重60000亿吨。一个人有多强大,能搬动这么重的地球吗?你可能认为阿基米德在吹牛。其实他说的也有一定道理,因为力是可以通过机械“放大”的。
为了保护洞穴,原始人经常用大石头堵住洞口。他们如何移动大石头?几千公斤的大石头不容易搬动,一定是工具帮了他们。也许是这样,一些原始人拿着一个结实的树干,试图撬开石头。他们把树干的一端放在大石头下,在靠近这一端的树干下放一块小石头。当他压下树干的另一端时,没花多少力气就撬起了大石头。
第一个这样做的原始人永远不会意识到他是一个伟大的发明家。他发明了我们所说的“杠杆”机器。这种机器可以节约能源。
原始人知道如何用杠杆移动大石头,但不知道为什么。阿基米德是第一个总结杠杆原理.的人任何杠杆都有三个发力的地方:它支撑杠杆的地方叫支点,它发力的地方叫发力点,它接触负载的地方叫阻力点。支点到发力点作用线的垂直距离称为力臂;支点到阻力点作用线的垂直距离叫阻力臂.在仔细研究杠杆后,阿基米德发现杠杆的动力臂越长,举起重物所需的力就越小。它们之间的关系如下:
功率功率臂=电阻电阻臂
因此,只要有足够长的力臂,任何小的力量都可以举起任何重物。大概是因为这条规则如此重要,当时人们称之为“黄金法则”。
阿基米德夸口说他能用杠杆移动地球。理论上,这是正确的;实际上,这是不可能的。因为:第一,它需要一个难以想象的杠杆,它的力臂应该是阻力臂的千万倍。这么长的杠杆找不到。第二,宇宙中的天体是不断运动的,没有相对固定的支点。
第三,即使能达到以上两个条件,要抬起地球1厘米,必须在杠杆的动力臂一端按下一个10万公里长的弧线。按照每秒一米的速度,需要三十万年。谁有这么长的寿命?
杠杆可以省力,但有时也很费力。比如划船,如果力臂短,阻力臂长,那么力量就大于阻力。划船很费力,但能节省距离。划船时,手移动一小段距离,桨在水中移动一段距离,使船走得更远。
再比如剪刀,也是杠杆的一种。它的两个刀片被钉在同一个支点上,称为双杠杆。不同用途的剪刀有不同的形状。剪铁皮的剪刀手柄长,边缘短,可以省力。剪发用剪刀手柄短,边缘长,费力但节省距离。剪头发不需要太多力气,刀片长,不用长时间移动手指,就能把很多头发剪得整整齐齐。
上面提到的杠杆有一个共同的特点,那就是支点在发力点和阻力点之间。这种杠杆称为第一种杠杆。既省力又劳动密集,这主要是由支点的位置决定的。
你很容易理解,撬棍是一种杠杆;说铡草机也是杠杆,你的脑子可能转不过弯。但稍加思考也不难理解。它和第一杠杆的区别在于它的阻力点在发力点和支点之间。我们称这种杠杆为第二种杠杆。
这种杠杆有一个明显的特点:力臂总是比阻力臂大,所以总是省力。手推车和提起瓶盖的扳手都属于这种杠杆。
还有一种杠杆,它的发力点在支点和阻力点之间,比如用铁锹给卡车装土。这种杠杆被称为第一三类杠杆.这种杠杆还有一个显著的特点:力臂总是比阻力臂短。因此,使用这种杠杆总是费力的,但它可以节省距离。你看,往卡车里装土的时候,手不怎么动,但是铲子移动很远,可以把土送到很高的地方。双手拿着长扫帚扫地,钓鱼时提起鱼竿,都是用第三种杠杆。