我是一名小学五年级学生。统考的其中一科目是科学。想向大家请教一下杠杆、斜面、滑轮、轮轴、定滑轮、动滑轮的原理、在生活中的用处。谢谢!
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一、杠杆原理
杠杆又分称费力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆,杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”。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,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,要使杠杆达到平衡,动力臂是阻力臂的几倍,阻力就是动力的几倍。
二、斜面原理
斜面(inclined plane)是一种倾斜的平板,能够将物体以相对较小的力从低处提升至高处,但提升这物体的路径长度也会增加。斜面是古代希腊人提出的六种简单机械之中的一种。
假若斜面的斜率越小,即斜面与水平面之间的夹角越小,则需施加于物体的作用力会越小,但移动距离也越长;反之亦然。假设移动负载不会造成能量的储存或耗散,则斜面的机械利益是其长度与提升高度的比率。
在日常生活中,时常会使用到斜面。行驶车辆的坡道是一种常见的斜面;卡车装载大型货物时,常会在车尾斜搭一块木板,将货物从木板上往上推,所应用的也是斜面的理论。
三、滑轮原理
滑轮主要的功能是牵拉负载、改变施力方向、传输功率等等。多个滑轮共同组成的机械称为“滑轮组”,或“复式滑轮”。滑轮组的机械利益较大,可以牵拉较重的负载。滑轮也可以成为链传动或带传动的组件,将功率从一个旋转轴传输到另一个旋转轴。
四、轮轴原理
轮轴的实质是可以连续旋转杠杆.使用轮轴时,一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切,因此,它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径.
由于轮半径总大于轴半径,因此当动力作用于轮时,轮轴为省力费距离杠杆(下面的第一幅图),实际的例子:有自行车脚踏与轮盘(大齿轮)是省力轮轴.当动力作用于轴上时,轮轴为费力省距离杠杆,实际的例子有:自行车后轮与轮上的飞盘(小齿轮)、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用。
五、定滑轮原理
使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向.杠杆的动力臂和阻力臂分别是滑轮的半径,由于半径相等,所以动力臂等于阻力臂,杠杆既不省力也不费力。
定滑轮不能省力,而且在绳重及绳与轮之间的摩擦不计的情况下,细绳的受力方向无论向何处,吊起重物所用的力都相等,因为动力臂和阻力臂都相等且等于滑轮的半径。
六、动滑轮原理
动滑轮省1/2力多费1倍距离,这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半,而且不能改变力的方向。实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆:图中,O是支点,F1是提升物体的动力,F2是物体的重力(也可理解为不用机械时提升物体用的力)。