例1: 判断下列说法是否正确,并说明理由。
(1) 使用杠杆时,动力臂越长,一定越省力。
(2) 使用定滑轮不省力,是因为定滑轮没有动力臂和阻力臂。
(3) 使用滑轮组提升重物时,既省力又能改变力的方向。
解答:
(1) 错误。使用杠杆时,动力臂越长,若动力也越大,则不一定省力。是否省力取决于动力与阻力的关系,即动力小于阻力时,杠杆才省力。
(2) 错误。定滑轮也有动力臂和阻力臂,它们相等,都是滑轮的半径。使用定滑轮不省力,是因为动力臂等于阻力臂,所以动力等于阻力。
(3) 正确。使用滑轮组时,由于有滑轮的存在,动力可以通过滑轮传递给重物,从而起到省力的作用。由于滑轮组的设置,力的方向也可以改变。使用滑轮组提升重物时,既省力又能改变力的方向。
例2: 已知一个杠杆的动力臂是阻力臂的3倍,要使杠杆平衡,动力是阻力的几分之几?
解答:
设动力为F₁,阻力为F₂,动力臂为L₁,阻力臂为L₂。根据杠杆平衡条件,有:
F₁ × L₁ = F₂ × L₂
已知L₁ = 3L₂,代入上式得:
F₁ × 3L₂ = F₂ × L₂
整理得:F₁ = F₂/3
要使杠杆平衡,动力是阻力的三分之一。
例3: 有一个杠杆,动力臂是20cm,阻力臂是8cm,要使杠杆平衡,动力是阻力的几倍?
解答:
设动力为F₁,阻力为F₂,动力臂为L₁=20cm,阻力臂为L₂=8cm。根据杠杆平衡条件,有:
F₁ × L₁ = F₂ × L₂
代入已知数值,得:
F₁ × 20cm = F₂ × 8cm
整理得:F₁ = 0.4F₂
要使杠杆平衡,动力是阻力的0.4倍,即动力是阻力的五分之二。