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槓桿還會平衡嗎?

2023年08月26日

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我們知道,槓桿的平衡條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂,用公式表示就是F1L1=F2L2。如果一個槓桿平衡後,其中一些條件發生相對應的改變,槓桿還會平衡嗎?
一、槓桿兩邊同時增加大小相等的力,槓桿還會平衡嗎?
如圖,槓桿剛好在水平位置平衡。如果在槓桿兩端再加上相同的力,槓桿還會平衡嗎?如果不會,會向哪一端傾斜?
根據槓桿的平衡條件,由圖可得出這樣一個結論:GALA=GBLB,同時我們還可以觀察出LA>LB、GA<GB
我們假設槓桿兩端增加的力就是兩個相同重量的重物即G,則現在槓桿的左端就變成了(GA+G)LA,槓桿的右端是(GB+G)LB,現在我們就是要比較這兩個式子之間的大小關係。如何比較呢,其實也很簡單。我們把這兩個式子分別拆開,就可以得到,左端:GALA+GLA,右端:GBLB+GLB,因為LA>LB,所以GLA>GLB且GALA=GBLB,因此可以得出結論就是GALA+GLA>GBLB+GLB,也就是說槓桿的左端要下沉。
反過來,如果槓桿兩端同時減小相等的力呢,它會向哪邊傾斜呢?
這時,槓桿的左端就是(GA-G)LA,右端(GB-G)LB我們還是把這兩個式子分別拆開變成了GALA-GLA和GBLB-GLB,這兩個式子放在一起,我們一看就知道應該是GALA-GLA<GBLB-GLB,則槓桿的右端會下沉了。
這兩個類型都是槓桿兩端加減相同的力,也有同時改變力臂從而影響槓桿平衡的,這類題我們又該怎麼去分析呢?
如果我們再深入地去討論和探究,不難發現其中的規律。那就是:
槓桿兩端增加相同的力,力臂長的那端會下沉;
槓桿兩端減小相同的力,力臂短的那端會下沉。
二、槓桿兩端同時向支點移動相同的距離,槓桿還會平衡嗎?
我們還用上圖來分析。如圖,槓桿在水平位置平衡,如果將重物同時向槓桿支點移動相同的距離,槓桿還會平衡嗎?如果不會,會向哪一端傾斜?
根據槓桿的平衡條件,由圖可得出這樣一個結論:GALA=GBLB,同時我們還可以觀察出LA>LB、GA<GB
假設同時向支點移動的距離都為L(如圖),則這時槓桿的左端的就變成了GA(LA-L),槓桿的右端是GB(LB-L),這兩個式子的大小關係是什麼呢?我們還是把它們拆開來進行比較,也就是左端GALA-GAL,右端GBLB-GBL,因為GA<GB,所以GAL<GBL且GALA=GBLB,則GALA-GAL>GBLB-GBL,也就是說槓桿的左端偏重會下沉。
如果重物同時向遠離支點的方向移動相同的距離,槓桿又會向哪端傾斜呢?
依照題意,這時槓桿的左端就變成了GA(LA+L),右端是GB(LB+L)。我們仍然把這兩個式子分別拆開了來進行比較。也就是比較GALA+GAL和GBLB+GBL之間的大小關係,因為GAL<GBL且GALA=GBLB,我們很容易就能看出GALA+GAL<GBLB+GBL,那麼槓桿的右端會下沉了。
你能不能像上一種類型那樣,那這種題型的結論總結出來呢?自己試試吧!
關於槓桿的某個量發生變化後槓桿是否還會平衡的問題還有幾個類型,比如都浸沒在某種液體中時由於受到向上的浮力而引起的變化等,這我們在熟練掌握這幾點知識以及我們今後學到浮力後我們會再進行一次匯總。先來對我們今天所講到的問題來來試試自己的掌握情況吧。
小練習:
1.一根輕質槓桿,在左右兩端分別懸掛200N和300N的重物時,槓桿恰好平衡。若將兩邊物重同時增加50牛,則槓桿( )
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然平衡 D.無法確定
2.槓桿兩邊同時如圖所示,槓桿上分別放著質量不相等的兩個球,槓桿在水平位置平衡,如果兩球以相同速度同時勻速向支點移動,則槓桿( )
A.仍能平衡 B.不能平衡,大球那端下沉
C.不能平衡,小球那端下沉 D.無法判斷
3.如圖,槓桿在水平位置平衡,若將左右兩端的物體向支點移動相等的距離後,槓桿( )
A.仍然平衡 B.左端下沉 C.右端下沉 D.無法判斷
答案:1.A 2.C 3.C





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