杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

 

在一级的杠杆中,很容易看到负载和作用力之间的平衡。如果支点在负载和作用力之间等距,并且两侧施加的力大小相同,则两侧保持平衡,不会发生移动(图1)。

 

我们说系统处于平衡状态。我们也可以说,每一个力围绕支点产生的力矩(一个力的度量,它倾向于使物体绕一个特定的点或轴旋转)等于该力的大小乘以它与支点之间的距离。我们通常将力作用于支点的距离称为力臂。

 

杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

在图1所示的等距布置中,只有负载的大小或作用力的大小才会引起移动。然而,这种情况很少发生在解剖学中,在解剖学中,更常见的是看到支点更靠近或更远离负载或作用力。

当等力作用于不同的距离时,它们会产生不同的力矩。考虑这样一种情况,作用力距离支点是负荷距离支点的两倍。它将产生两倍于负载的支点力矩:因此,梁将朝作用力方向倾斜(图2)。

 

杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

在上面的例子中,负载和作用力相等,作用力距离支点的距离是负载距离支点的两倍。我们说作用力的杠杆作用是负载的两倍。

如果负载和作用力的大小相等,而负载距离支点是作用力距离支点的三倍。负载的力矩将是作用力的三倍。横梁会朝着负载的方向倾斜:它有三倍的杠杆(图3)。

 

杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

最终,从支点或支点施加的力越大,其大小(优势)就越大。有了这个相同的概念,我们可以看到将力减半,同时将距离增加一倍,如何有利于提高效率(图4)。

 

杠杆解剖,第2部分:杠杆和力矩

当我们考虑其他类型的杠杆时,我们应该记住,杠杆运动的方向取决于力矩,而不是肌肉产生的绝对力或施加的绝对负荷。


平衡且无移动的情况:
负载力x距支点的距离=肌肉力x距支点的距离

 

施加于作用力方向的移动:
负载力x距支点的距离<肌肉力x距支点的距离

 

施加于负载方向的移动:
负载力x距支点的距离>肌肉力x距支点的距离

 


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