Рычаг

Мы объясним, что такое рычаг, какие силы он использует и какие переменные необходимо учитывать. Также типы рычага и примеры
Рычаг способен изменять или генерировать силу и передавать перемещение

Что такое рычаг?

Рычаг – это простая машина, то есть устройство, способное изменять или создавать силу и передавать перемещение. Он состоит из жесткого стержня из умеренно прочного материала, который свободно вращается вокруг точки опоры

Рычаг можно использовать для увеличения механической силы, приложенной к объекту, увеличения его скорости или расстояния, которое он проходит, за счет приложения пропорционально меньшей силы

В зависимости от близости или удаленности точки опоры по отношению к перемещаемому телу, требуется большее или меньшее усилие и достигается больший или меньший эффект

На рычаг одновременно действуют три силы:

• Питание (P). Сила, добровольно приложенная на конце рычага для того, чтобы вызвать реакцию. Она может выполняться вручную или с помощью гири , или даже электрических или паровых двигателей.
• сопротивление (R). Это сила, которую необходимо преодолеть, то есть вес, оказываемый на рычаг телом, которое мы хотим переместить, и который по закону действия и реакции будет равен весу, оказываемому на него рычагом.
• Силы поддержки . Это сила, оказываемая точкой опоры на рычаг, равная и противоположная двум предыдущим, так как брусок поддерживается без перемещения над точкой опоры.

В свою очередь, в данном случае необходимо учитывать еще две переменные:

• Power arm (Bp) . Это расстояние между точкой опоры и точкой приложения силы.
• Resistance arm (Br) . Расстояние между точкой опоры и перемещаемым грузом или телом.

Все вышесказанное связано через следующую формулу:

P x Bp = R x Br, мощность на плечо равна сопротивлению на плечо

Рычаг был изобретен в доисторические времена , и еще в месопотамской древности есть записи о его использовании для орошения зигзагов. Первое письменное упоминание о рычаге принадлежит Паппусу Александрийскому в его ‘Математическом сборнике’ (340 г.), где мы находим знаменитую цитату грека Архимеда: ‘Дайте мне рычаг, и я сдвину мир’

Типы рычагов

В рычагах первой степени точка опоры находится между силой и сопротивлением.

Существует три типа рычагов, в зависимости от взаимного расположения точки сопротивления, силы и точки опоры. Каждый из них имеет свои характеристики и оказывает относительно разный эффект

• рычаг первой степени. Точка опоры находится между мощностью и сопротивлением, так что приложенная мощность может быть намного меньше преодолеваемого сопротивления, т.е. она максимизирует мощность. Однако при этом в жертву приносится скорость передачи и расстояние, пройденное телом.
• рычаг второй степени . Сопротивление находится между силой и точкой опоры, поэтому сила всегда будет меньше сопротивления, даже если при этом не достигается большее перемещение или пройденное расстояние (но экономия энергии чрезвычайно полезна).
• рычаг третьей степени. Приложенная сила находится между точкой опоры на одном конце и сопротивлением на другом. Приложенная сила больше результирующей силы, но передаваемая скорость или пройденное телом расстояние увеличиваются.

Примеры левериджа

Некоторые повседневные примеры левериджа могут быть такими:

• Первая степень. Качели, ножницы, плоскогубцы, пассатижи, катапульты.
• Вторая степень. Каталка, орехокол, гребная лодка, носилки для медсестер, тренажер для подъема.
• третий класс. Удочка, приспособление для снятия зажимов, пинцет для бровей или височно-нижнечелюстной сустав человеческого тела.