杠桿原理在生活中的應(yīng)用

王乾

【摘 要】杠桿原理是物理學(xué)中一個被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的典范，例如吊機(jī)挖土機(jī)剪刀等。阿基米德說給我一個支點(diǎn)我能撬動地球。杠桿分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿三類。本文分析了杠桿原理及在社會現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，具有重要的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】杠桿原理 省力杠桿 費(fèi)力杠桿 等臂杠桿

一、杠桿原理概述

1.杠桿的構(gòu)成要素

通俗地講，杠桿就是一根在力作用下能夠繞固定點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動的硬棒。杠桿有五大要素，分別是支點(diǎn)、動力、阻力及阻力臂和動力臂。如下圖1所示。動力是指使杠桿轉(zhuǎn)動的作用力，一般用F1表示；阻力是指阻礙杠桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動的力，一般用字母F2來表示；支點(diǎn)是杠桿達(dá)到平衡時的一點(diǎn)即圍繞轉(zhuǎn)動的點(diǎn)，一般用字母O來表示；動力臂是指動力和支點(diǎn)之間的距離，一般用字母M來表示；阻力臂是指阻力到支點(diǎn)之間的距離，一般用字母L2來進(jìn)行表示。

2.杠桿原理及分類

在現(xiàn)實(shí)生活中利用杠桿原理時，要選好目的是為了省力還是節(jié)省距離。如果是為了省力應(yīng)當(dāng)使動力臂大于阻力臂；如果目的是節(jié)省距離，應(yīng)當(dāng)使動力臂小于阻力臂。根據(jù)不同的目的來選取不同的杠桿，因?yàn)楦軛U無法做到既省力又省距離。只要滿足支點(diǎn)、受力點(diǎn)和施力點(diǎn)這三個條件就形成了一個杠桿，支點(diǎn)不在中間也可以形成一個杠桿。

杠桿分為三類，分別是省力杠桿費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。不同的杠桿具有不同的特征并被用于不同的場景。省力杠桿比較省力但是費(fèi)距離。省力杠桿包括道釘撬、手推車、老虎鉗、起子、瓶蓋起、羊角錘、修枝和剪鐵皮刀等工具。費(fèi)力杠桿包括人手臂、理發(fā)剪刀、裁衣剪刀、船槳、掃帚、腳踏板、釣魚竿、鑷子和筷子等費(fèi)力杠桿在生活中也是被廣泛應(yīng)用的。定滑輪、天平等等臂杠桿既不省力也不費(fèi)力，是一種比較均衡的狀態(tài)，也沒有多移動距離。

二、杠桿原理在生活中的運(yùn)用

2008年我國發(fā)生了一件震驚世界的大事，西南四川發(fā)生了8級強(qiáng)烈地震。許多建筑物頃刻之間變?yōu)閺U墟，造成了極大的人員和物質(zhì)損失。由于當(dāng)?shù)氐牡匦卧颍匦途仍畽C(jī)械不能在第一時間趕到救援現(xiàn)場，在這種緊急情況下武警戰(zhàn)士通過利用木頭撬開水泥板等方式搶救了大量的受災(zāi)人員。杠桿原理在生活中應(yīng)用廣泛，即使不太懂杠桿原理具體細(xì)節(jié)的廣大老百姓在日常生活中也知道利用杠桿原理來達(dá)到省時省力的效果，理論來源于生產(chǎn)并最終服務(wù)于生產(chǎn)。

1.在生產(chǎn)生活工具方面

杠桿原理的重點(diǎn)在于省力。在我們的日常生活中不知不覺中已經(jīng)使用到了了杠桿原理。

在我們的日常生活中有很多利用杠桿原理的工具。自行車作為人們短途出門最方便最常用的的交通工具，它的制造結(jié)構(gòu)和使用很多用到了杠桿原理和其他自然科學(xué)方面的知識。自行車在使用過程中不像電車汽車一樣耗電耗油，它是基于機(jī)械的簡單組合上利用力學(xué)平衡原理來進(jìn)行行走的。輪軸裝置是大小飛輪、腳踏板與后輪共同組成的，當(dāng)把動力作用在軸上就比較費(fèi)力，只有動力作用在輪上才可以省力。車把手省力的方式是阻力臂小于動力臂，因?yàn)樗谵D(zhuǎn)動時是一個省力杠桿，通過這種方式可以省力。剎車閘也是一個杠桿，利用阻力臂小于動力臂的方式進(jìn)行省力。

膠把鋼絲鉗是日常生活維修中的重要工具。它的制造也有效地利用了杠桿原理。膠把是絕緣塑料，對于觸電事故等事件有預(yù)防作用，同時膠把表面設(shè)計(jì)了凹凸花紋，能夠有效增加摩擦，防止手滑等使手臂的力量得到最大限度的發(fā)揮。整把鉗利用杠桿原理中的省力杠桿達(dá)到最佳的省力效果。

2.在思考和學(xué)習(xí)方面

在我們的學(xué)習(xí)過程中，遇到解不開的題目時我們不是一味地悶頭自己死摳，而是會求助于周圍優(yōu)秀的同學(xué)或者老師來幫我們進(jìn)行解答，這也是利用了杠桿原理。萬事萬物都有自己的規(guī)律，我們不是自己親身去摸索實(shí)踐和探路，而是利用前人已經(jīng)探索出來的已經(jīng)被證實(shí)了的正確規(guī)律，采用拿來主義為我所用。比如學(xué)習(xí)和高考，已經(jīng)有很多優(yōu)秀的學(xué)習(xí)方法和解題規(guī)律，我們要積極地學(xué)習(xí)和采用。

在現(xiàn)代發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)社會，日常生活中我們有疑問和問題時我們都會利用電腦或者手機(jī)通過百度谷歌等搜索方式進(jìn)行查看。有一個詞叫做“搜商”，就是在眾多的網(wǎng)絡(luò)信息中進(jìn)行搜索和整合從而迅速找到自己需要的資料的能力。這也是杠桿原理在信息社會中的應(yīng)用和發(fā)展。

3.在體育訓(xùn)練方面

在體育各項(xiàng)目中極大地利用了杠桿原理來省力，在體育訓(xùn)練上一樣采用了杠桿原理通過加大阻力臂縮小力臂或者縮短阻力臂和加大力臂來達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)動效果。因?yàn)榱Ρ墼介L就使發(fā)出的動力可以更多地克服阻力，縮短阻力臂同理。在生活中我們都有這樣的體會，在提水的時候，水桶越靠近身體越省力氣，水桶離身體越遠(yuǎn)越吃力，這是因?yàn)樗半x身體近時阻力臂比較小從而更省力，水桶離身體遠(yuǎn)的時候阻力臂就比較大。同時，我們在聯(lián)系舉重提拉杠鈴時，要特別注意讓杠鈴離身體盡可能地貼近，從而使阻力臂縮短。利用省下來的力量可以舉起更重的杠鈴。

練習(xí)肌肉力量的重要方法之一是發(fā)展肌肉力量，利用杠桿原理通過加大阻力或者增加阻力臂的超量聯(lián)系可以達(dá)到這一目的。利用仰臥起坐可以訓(xùn)練骼腰肌和腹肌，把手放在頭上所達(dá)到的訓(xùn)練效果要超過手放在腦前，因?yàn)榍罢叩难∝?fù)荷量比較大，所以達(dá)到的訓(xùn)練效果就更好，因?yàn)槭直矍恍厍昂褪直鄯旁谏砼运惺艿呢?fù)荷不同。根據(jù)同樣道理，伸膝舉腿會使腰肌和骼腰肌承受更大的負(fù)荷，比屈膝舉腿更好地訓(xùn)練骼腰肌和腰肌，即肋木舉腿。

三、結(jié)束語

杠桿原理是日常生活中比較常見常用的簡單機(jī)械，理解杠桿原理中的支點(diǎn)、動力、阻力及動力臂，并能理解省力杠桿和費(fèi)力杠桿及等臂杠桿在生活中的使用，利用杠桿原理分析解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題，努力做到省時省力，對我們具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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