杠杆原理是谁发明的谁发现的(阿基米德:给我一个支点我能撬起地球。)
在我们中学时代就学过杠杆原理,杠杆定律的发现者就是古希腊著名的物理学家、数学家等各种家的阿基米德。
阿基米德
虽然我国很早就在利用杠杆作用原理,当一直没有科学化、定量化的研究。而阿基米德崇尚科学的严密性、准确性,要求对每一个问题都进行精确的、合乎逻辑的证明,在发现了杠杆省力的现象之后,进行系统科学的研究,并最终得到杠杆定律。
发现了杠杆原理的阿基米德曾说过一句我们耳熟能详的话——“给我一个支点,我能撬起地球。”
这句话只是阿基米德虽然只是作的一个形象的比喻,但是充分肯定了杠杆原理所蕴含的巨大能量。那么,我们来作一个有趣的讨论:在假设一个理想的情况下,所有条件都给阿基米德准备好了,让他来撬动地球一厘米,将会发生什么呢?
在做这个思想实验时,我们先来回顾一下杠杆原理
杠杆原理
杠杆原理表明在支点的两端力与力臂的乘积相等,例如下图
杠杆原理
要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂
对于上图中,力F1的力矩为L1,F2的力矩为L2,因此于是会有
力与力矩是成反比的,因此,我们在利用杠杆原理撬动比较重的物体时,只要让我们用力这边的杆长大于受力那边的杆长就会更省力了,杆子长几倍,力就能少几倍。生活中我们常用的扳手,门把手等等都是利用这个原理,利用杠杆原理我们确实可以“四两拨千斤”。
扳手的杠杆示意图
在通过杠杆原理我们还能够知道,在省力杠杆中,虽然需要的力量变小了,因为能量是守恒的,所以需要摆动的距离也变长了,从下面这个图中我们就能够清楚的理解
因此,当你省了几倍的力,运动的距离就要增加多少倍。当我们理解了这个概念之后,来做阿基米德的这个思想实验就不难理解了。
阿基米德撬地球
下面我们就开始分析这个实验,首先地球的准确质量为5.965*10^24千克,为了更好的 计算,我们就算作6*10^24,相差也并不大。如果展开来写那就是
6000000000000000000000000kg(假设地球的重力与我们在地球上受的重力公式一样),那么再假设阿基米德拥有能提起60kg重物的力量,因此他在杠杆另一边用的力算为60KG重物所受的重力。
这个是否杠杆两边的力已经确定了,这个杠杆两边的力相差100000000000000000000000倍,因此他们运动的距离就相差这么多倍,当地球翘起来一厘米,那么另外一边就要运动100000000000000000000000厘米,也就是1000000000000000000KM即10^18KM,并且我们取的是垂直的距离,实际上这个轨迹是一段弧形,距离实际会比10^18KM更大,10^18KM这个距离是什么概念?我只能说非常大,要是你问非常大是多大?
那我得这样给你形象的解释:
我们知道光速是每秒30万公里,即3*10^5KM/s,这个速度是非常快的,那么光走这段距离要多久?
如果这个时间转换成年的话,那就是
也就是光也要走10万多年,这个数字是不是很恐怖?所以即使给你这个条件撬动地球,使它发生一个肉眼可见的变化也简直是天方夜谭。
以上内容仅仅只是做一个趣味性的探讨,并没有认真的意思。
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