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跷跷板的秘密

小个子怎么翘起大胖子?一根棍子加一个支点就够了。

5-8岁6分钟物理 · 杠杆 · 简单机械
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公园里的跷跷板你一定玩过。一头坐个大人,另一头坐个小朋友,小朋友居然能把大人翘起来!明明大人重得多,怎么会被小朋友“举”到半空呢?这要感谢一种叫“杠杆”的简单机械。两千多年前,科学家阿基米德说过一句大话:“给我一个支点,我就能撬动地球。”他说的就是杠杆的力量。

你知道吗

你知道吗?阿基米德还真让国王见识过——他利用一组滑轮和杠杆,一个人就把一艘大船拉进了海里。杠杆的奇妙之处在于:只要支点放对位置,小小的力也能搬动重重的东西。

杠杆的三件套

一个杠杆要有三个东西:一根能转的棍子、一个让棍子转的“支点”、还有一个你要搬的“重物”。关键就在支点的位置。支点离重物越近、离你用力的地方越远,你就越省力。跷跷板上,小朋友坐得离中间远一点,大人坐得离中间近一点,小朋友就能翘起大人。

我们来试试。把一根尺子架在一支铅笔上当支点。尺子一头放一块橡皮(重物),另一头用手指往下按(用力)。先让支点在尺子正中间,按起来挺费劲。再把支点挪到靠近橡皮的那头,按起来一下就轻松了!这就是“省力杠杆”:用力的一边长,重物的一边短,省力又方便。

  • 开瓶器:支点在瓶口,手柄长就省力
  • 剪刀:支点是中间的螺丝,剪东西很轻松
  • 扫帚:手在上端动一点,下端扫一大片
  • 胡桃夹子:支点在头,夹坚果不费力
  • 撬棍:长长的铁棍撬石头,一个人就能干

杠杆有“省力”的,也有“省距离”的。比如夹子、镊子,用力的一边短、夹东西的一边长,虽然费点力,但夹得又准又快。我们手臂本身也是个杠杆:肘关节是支点,二头肌用力,手拿东西。我们的身体里藏着好多机械原理呢。

动手试试

动手做杠杆:找一根直尺、一支圆柱笔(当支点)、几个硬币。把支点放中间,两边各放几枚硬币试试能不能平衡。再把支点往一边挪,看看硬币要怎么放才能平衡。记下“左边硬币数×到支点的格数”和“右边硬币数×到支点的格数”——平衡时这两个数一样!这就是杠杆的“力矩平衡”定律。

给我一个支点,我能撬动地球。——阿基米德