杠杆与滑轮的知识归纳

     杠杆和滑轮都是日常生活中十分常见的物品，但还是有很多人搞不清楚它们的工作原理，那现在就带着你复习一遍吧！

杠杆 

     杠杆，如图所示的三种常见杠杆，依次是省力杠杆、等臂杠杆、费力杠杆。

      省力杠杆，即动力臂大于阻力臂的杠杆，比如撬棍、开瓶器等，它们的优点是省力，但缺点也很明显，那就是费距离。

      等臂杠杆，即动力臂等于阻力臂的杠杆，比如跷跷板、天平等，它们的特点既不省力，也不费距离。

      费力杠杆，即动力臂小于阻力臂的杠杆，比如筷子、镊子等，它们的优点是省距离，但缺点也很明显，那就是费力。

      从中我们可以很容易地得出杠杆平衡的条件：

              用字母表示也就是

                    

       在不计摩擦力的情况下，杠杆的机械效率为100%，但不存在既省力又可以省距离的杠杆。

滑轮

      滑轮是一个中间有槽，能绕轴转动的小轮，分为两种，动滑轮和定滑轮，它们都有各自的特点。

      如左图，定滑轮即轴固定不动的小轮，实质是一个的等臂杠杆，因此它不省力也不费距离，但它可以改变力的方向。

      定滑轮特点（不计摩擦力）：

                                                           

      如右图，动滑轮即跟随物体移动的小轮，实质是一个的省力杠杆，因此它可以省一半力，但费距离，也不可以改变力的方向。

      动滑轮特点（不计摩擦力）：

                                              

      定滑轮可以改变力的方向，动滑轮可以省里，我们可以通过滑轮组将两者的优点结合起来，做到既省力也可以改变力的方向，但不存在既省力又可以省距离的滑轮。

      滑轮组特点（不计摩擦力）：

                                          

注：“n”表示承担物重绳子的段数。 

      往往定滑轮的机械效率要比定滑轮高，同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。

机械效率

      在上文中多次提到了机械效率，那什么是机械效率呢？

      机械效率，是衡量机械系统执行效率的指标。它通常是机械系统提供的功率与提供给它的功率的比率，并且由于摩擦，该效率始终小于1。对于简单的机器，例如杠杆和千斤顶，效率是提升的实际负载除以传递的理论力。

      机械效率是一个物体在单位时间内做的有用功与总功的比值，其中用“η”表示机械效率，“W有”表示有用功，“W总”表示总功，那么机械效率可用这个表示：

                                                         %

      此外，这个式子在计算滑轮（组）竖直提升重物时还可以变形为：

                              %       %

注：不计绳重、轮重和摩擦。

      在计算斜面摩擦力时，可以变形为：

                                                             %

      在实际生活中，我们可以通过降低摩擦力等方法来提高机械效率，但无论如何都无法大于等于1。

参考资料：

http://nyq.cn/xkbk_view.asp?xk=6&id=54&xkjx=3

https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%95%88%E7%8E%87#:~:text

https://www.britannica.com/technology/mechanical-efficiency

https://baike.sogou.com/v1068033.htm

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