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杠桿原理
lever principle
定義：杠桿原理也稱為杠桿平衡條件。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力矩（力與力臂的乘積）大小必須相等。
學(xué)科：物理學(xué) 力學(xué) 工程設(shè)計 土木工程_橋梁工程 _橋梁設(shè)計
相關(guān)名詞：功 能量 能量守恒定律
圖片來源：視覺中國
【延伸閱讀】
剪刀、起子、鑷子、筷子、鉗子、桿秤……這些工具都用到了杠桿原理。利用杠桿原理，我們可以用很小的力撬起很重的物體，也可以把短距離移動放大為長距離移動。正因如此，杠桿原理在我們生活中的應(yīng)用十分廣泛。
據(jù)說，最早發(fā)現(xiàn)杠桿原理的是古希臘的阿基米德。他曾經(jīng)說過：“給我一個支點，我就能撬起整個地球?！卑⒒椎聭?yīng)是十分中意于這種用途廣泛的杠桿原理，他的研究不僅僅停留在理論方面，而且據(jù)此原理還進行了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。據(jù)說，他曾經(jīng)借助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的船只順利下水，在保衛(wèi)敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿原理制造了遠、近距離的投石器，利用它射出各種投擲物攻擊敵人。
在杠桿原理中，我們把杠桿固定的旋轉(zhuǎn)點稱為“支點”。要想舉起重物，就要把支點置于盡量靠近物體的地方。例如，在撬動地球儀的場合，假設(shè)人施加力的點（動力點）與支點之間的距離達到支點與使物體移動的點（阻力點）之間距離的五倍。那么，要想撬起地球儀，只需要用地球儀五分之一重量（重力）的力按壓木板即可。
你可能覺得通過杠桿原理就能用輕微的力氣撬起物體，不會吃什么虧，只有好處而沒有壞處。但其實并非如此。如果你想靠施加很小的力就撬起重物，那么相應(yīng)地，持續(xù)施力的距離就要加大。在撬動地球儀的例子中，你就不得不用地球儀移動距離的五倍幅度來按壓木板。
反過來說，把支點置于動力點的附近，結(jié)果又會如何？雖說撬起物體花費了很大的力，但是物體移動的距離就能比按壓木板的距離長。換言之，如果此時迅速地按壓木板，物體的移動速度也就可以隨之迅速增加。古代戰(zhàn)爭中使用的投石機就利用了這個性質(zhì)，將石塊投到了很遠的地方。
將杠桿原理看作以支點為中心的旋轉(zhuǎn)運動，就比較容易理解了。動力點或阻力點的移動距離是由以支點為中心的圓的半徑?jīng)Q定的。半徑越長，這個點移動的距離就越長，因為這個點就得沿半徑更長的圓移動了。
距離變化的同時，也伴隨著力的增減。這是因為單純的杠桿原理是通過以下公式成立的：作用于動力點的力乘以動力點移動的距離等于作用于阻力點的力乘以阻力點移動的距離。“力乘以力作用的距離”在物理學(xué)中叫做“功”（能量），即人做的功和物體被做的功是相等的（能量守恒定律）。
換言之，利用杠桿原理撬起重物，或使物體發(fā)生長距離移動，人花費的能量跟直接使其移動所需的能量是相同的。
責(zé)任編輯：張鵬輝
