一个有名的古希腊人曾说: ”给我一个支点,我可以撬动地球。“ 这可不是哪个巫师在吹他的通天大法 这是数学家阿基米德 对杠杆的基本原理的描述 一个人能撬动这么大的质量 可能听起来不可思议 但其实你很可能在日常生活中已经看到过了 其中一个最好的例子你在儿童游乐园 就可能看出来 那就是跷跷板 假如你和你朋友想要玩跷跷板 如果你倆儿一样重 你就可以上上下下自如运动 但如果你朋友比你重呢? 那你只能一直停在上面 幸好,你估计知道怎么做 只需要向后移一点,你就下来了 这看上去好像简单到你生下来就会 但是你实际上已经在使用杠杆 举起平时举不起的重物了 杠杆是我们所称的简单机械的一种 他们都巧妙的运用了基本物理原理 减少了完成任务所需的能量 让我们来看看这背后的原理 每一个杠杆都主要由三部分组成 动力臂,阻力臂和支点 在跷跷板的例子中,你的重力是动力 你朋友的重力是阻力 阿基米德发现,力的大小 与到支点的距离之间有着重要的关系 杠杆的平衡条件是: 动力与动力臂的乘积 与阻力和阻力臂的乘积相等 原因是一条基本物理原理,即 以焦耳计量的功等于力与力的作用距离的乘积 杠杆不能减少提起重物所需的功 但是你可以拿距离换力,即 增加做功距离,减小作用力 无须直接把重物举起来 杠杆可以把重量分散到整个力臂上, 从而降低了工作难度 所以如果你朋友是你的两倍体重 你需要坐到离支点两倍远的距离才能把他翘起来 同样的,他那个只有你四分之一重的小妹妹 也可以坐到四倍距离处把你翘起来 有趣的跷跷板背后隐藏的是深刻的 杠杆的原理和可能用途 你可以用一个足够大的杠杆举起很重的东西 一个150磅(68千克)重的人可以用一根仅仅3.7米长的杠杆 举起一辆小轿车 或者用10米长的杠杆举起一块2.5吨的石块 跟建金字塔的那些差不多 如果你想举起埃菲尔铁塔,你的杠杆恐怕得长一点 大概40.6公里长 那阿基米德的那个著名牛皮呢? 当然,理论上是有可能的 地球重6乘以10的24次方千克 而离距地球384400公里的月亮 刚好成为一个支点 所以要举起地球,你只需 一根一千万亿光年长的杠杆便可 等于到仙女座星系距离的一百五十万倍 当然了,你还需要一个站的地方 所以别看它只是个简单机械, 杠杆可是能做很多神奇的事情呢 而杠杆等简单机械里的基本元素 也可见于生活中的各种器械和工具中 人类和其他动物用它们来求生存 或求便捷 说到底,是这些工具背后的数学原理 支配着这大千世界