用撬棍能轻松抬起石头,用滑轮组能省力吊重物——但不能省功:省力往往要多移动距离,功的总量不变(理想情况)。
支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
平衡条件(初中):动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂,即 F₁L₁ = F₂L₂。
动力臂 > 阻力臂,如撬棍、瓶 opener——省力费距离。
动力臂 < 阻力臂,如镊子、筷子——费力省距离。
定滑轮:改变力的方向,不省力(理想情况下 F = G)。
动滑轮:理想情况下省一半力(F = G/2),费距离。
滑轮组:几段绳承担动滑轮和重物,理想情况下 F = G / n(n 为承担总重的绳段数)。
你可以试试:切换杠杆 / 滑轮模式。杠杆模式下拖支点看力臂变化;滑轮模式下对比1 段绳 vs 3 段绳的拉力与绳端距离。
拖支点:动力臂变长则更省力,但要压下去更远。
理想机械:动力做的功 = 有用功,即 W动 = W阻,F₁s₁ = F₂s₂。
省力必费距离;省距离必费力。真实机械有摩擦,W动 略大于 W有用。