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力臂

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力的作用線到轉動軸的垂直距離。與動力對應的力臂叫動力臂,與阻力對應的力臂叫阻力臂
中文名
力臂
注意處
力臂可為零
類似臂
槓桿臂(lever arm)
動力臂
動力作用線到轉動軸的垂直距離

力臂槓桿力臂

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從支點到力的作用線的距離叫“力臂”。

力臂動力臂

動力作用線到轉動軸的垂直距離為L1。
從支點到動力的作用線的距離L1叫作“動力臂”。把從動力點到支點的棒長距離作為動力臂的認識是錯誤的,這是對動力臂的概念認識不清所致。 [1] 

力臂阻力臂

阻力臂支點到阻力作用線的垂直距離為L2。
同理,從支點到阻力的作用線的垂直距離L2叫作“阻力臂”。把從阻力點到支點的棒長距離作為阻力臂的認識是錯誤的,這同樣是對阻力臂的概念認識不清所致。

力臂槓桿的平衡條件

槓桿的平衡條件即為動力×動力臂=阻力×阻力臂公式(F1×L1=F2×L2

力臂關於力臂的注意點

1、力臂是支點到力的作用線的距離,力臂的數學模型就是點到直線的距離。其中“點”為槓桿的支點;“線”是力的作用線,即通過力的作用點沿力的方向所畫的直線。需要引起注意的是:千萬不能把力臂理解為“支點到力的作用點的長度”。
2、作用在同一個點上的幾個力,若它們的方向不同,那麼力臂一般不同。
3、若力的作用線通過支點,那麼這個力的力臂就一定為零。 [2] 

力臂力臂的作法

欲作力臂找支點,
再作二力延長線,
經過支點作垂線,
動阻力臂再分辨。
可簡記為:一找點,二劃線,三作垂線段,四標符號。
具體方法:
1、首先在槓桿的示意圖上,確定支點。
2、畫好動力作用線及阻力作用線,畫的時候要用虛線將力的作用線適當延長。
3、在從支點向力的作用線作垂線,在垂足處畫出直角,從支點到垂足的距離就是力臂。用三角板的一條直角邊與力的作用線重合,讓另一條直角邊通過交點,從支點向力的作用線畫垂線,作出動力臂和阻力臂。
4、把支點到垂足的距離用大括號括出或帶有箭頭的線段勾出。

力臂應用

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力臂自行車

自行車從結構上來説是簡單機械的組合,驅動時應用力學平衡原理,所以能行走。自然科學知識的應用:
1、車把手在轉動時是一個省力槓桿,當動力臂大於阻力臂時可以省力。
2、剎車閘在使用時是一個槓桿,當動力臂大於阻力臂時可以省力。
3、腳踏板與大飛輪,小飛輪與後輪組成輪軸裝置,當動力作用在輪上可以省力,作用在軸就費力。

力臂膠把鋼絲鉗

鋼絲鉗是利用省力的槓桿原理製成的:
1、剪口,用力相同時,剪口面積小,可以增大壓強剪斷鐵絲。
2、整把鉗是省力槓桿,可以省力。
3、膠把,表面凹凸花紋,可以增大有益摩擦
4、膠把是絕緣塑膠,可以防止發生觸電事故。 [3] 
參考資料
  • 1.    槓桿原理與平面向量問題 李逸珈; 虞關壽 中學生數學 2017-11-01
  • 2.    “阿基米德原理適用於氣體”的實驗研究 吳文建; 許新勝 課程教育研究 2017-09-22
  • 3.    運用認知衝突法突破物理教學難點——以“力臂”概念建立為例 晉康; 羅豔琳 湖南中學物理 2017-10-15