物理中槓桿原理的實質是什麼？

01-04

RT，我明白簡單機械不省功，但為什麼會存在這樣一種省力的方式，省下的力去哪了？

槓桿放在支點上，支點要承受槓桿重力、物體重力和你往下壓的力…

所以最苦的是支點好嘛…

換成了距離或者時間。

槓桿原理主要是增加移動距離降低所需力。

對剛體而言，力的平衡的條件不只所受合力為0，因為受力點可以不同。此時力的平衡是由虛功原理決定的，簡單來說就是系統在受到一系列力的情況下任意活動時如果能量不變（這些力在活動的時候對系統做的功為0）則處於力學平衡。對槓桿來說，擺動時桿上每個點的位移與力臂成正比，所以作用在每個點的力所做的功正比於力乘以力臂，即力矩。故力學平衡即力矩平衡。

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回到題主的描述，題主知道功是省不了的。為什麼呢，因為你是通過做功來交換對象的能量，因為能量守恆，做的功不算耗散至少得是所需的能量增量，所以省不了功。

什麼又叫省錢呢？因為買賣的要義是等價交換，所以原則上付一定的錢就拿到等量的商品。但是等價交換不像能量守恆一樣是顛撲不破的物理定律，所以交換常常不等價，才有「省錢」的空間可尋。

可是力既不是拿去交換什麼東西的，也沒有什麼守恆律，像「省功」「省錢」這樣的一套邏輯在這裡本來就行不通，「省力」是一種不科學不嚴格的日常說法，它僅僅代表兩個不同的力學過程中力的比較而已。

如何比較？上面說了，力矩要平衡，所以力乘以力臂要相等，力臂短的用力大，力臂長的用力小，不理解的再讀一遍第一段。

同樣的功，被分散在更長的運動距離當中了，自然每一單位距離所需要用的力比較小。

角動量守恆

同學你好，

「原理」的「原」字就是「本原的、最初的」意思。

因此，所謂「原理」，都是人們根據觀察到的自然現象總結出來的，最原始的規律。是物理規律往外延伸的起點。

可以認為：

「原理」本身就是本質。

無論是槓桿原理，角動量守恆，開普勒三定律，這些與空間有關的問題，學一點場論可能會有助於理解……槓桿原理研究的是力矩，只要你還接受力這個概念，就只能解釋到這，再深究就得反思所謂的力是什麼了……

實質是角動量的問題。中學接觸的運動問題都是直線上的問題，很少處理轉動的問題。有機會接觸大學的力學，學到轉動慣量、力矩之類的，就會習慣處理角向的問題了。

本質是能量守恆，能量與做功緊密關聯，也就是說做功效果守恆。

省下來的力支點幫你出了。

或者說，你其實在給支點添亂，因為支點還得負擔你的力（你的力和物體重力相同是向下的）。

當然，也不能怪你，畢竟你的力提供了另一種維持平衡的條件（力矩），而這個支點是給不了的（距離為零，力矩為零）。

有個名詞叫力矩，你省力了但是運動距離變長了。比如10：1的槓桿，你撬起來100公斤重物到20cm高只用了10公斤力，但是你的運動距離有200cm高。重物的重量和你用的力氣，同時施加在支點上，不考慮槓桿自身重量的話，這個支點受力總共110公斤力。

力矩公式：力矩M=力F*力臂L

槓桿支點兩端力矩是相等的，假設重物F1，力臂長L1，你用的力F2，力臂長L2，因此

F1*L1=F2*L2

一根固定支點的槓桿，其兩端長度比是固定的，如本例中的10：1，就是

F1*L1=F2*10L1

因此F1=10F2，你使用的力氣F2等於重物重量F1的1/10。

為什麼你運動的距離會是10倍呢？這個用簡單的中學幾何就能證明。或者你可以用木棍做一個槓桿來測量。

懶得折算成牛頓，學霸們不要在意這些細節。

守恆的是能量，不是力。

現代物理裡面力只是一個很表象化的東西，為的是描述背後的能量這些更深刻的東西，沒有什麼更深的原理。所以看本質還是要看能量動量這些。

不妨讓我們把（直）槓桿設立在 $xOy$ 坐標平面上，並且讓原點落在支點上。

定義： $au =xF_{y} -yF_{x}$ ，並將其稱為轉矩。

試考慮其在外力作用下,作用點為 $left( x ,y ight)$ .轉過了一個微小角度 $d heta$

則其 $x$ 軸方向的分位移為 $dx$ , $y$ 軸方向的分位移為 $dy$

顯然，外力做功 $dw=F_{y} dy+F_{x} dx$

最終得到 $dw= au d heta$

從上式看出，轉動就必須產生一定的轉矩 $au$

或者說

槓桿平衡條件為 $sum_{}^{}{ au } =0$

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現在讓我們來尋找不依賴於坐標系的轉矩公式。

不妨將槓桿設立在 $xOy$ 坐標平面上，並且讓原點落在支點上。

並且槓桿與x軸重合，則 $y=0$ . 記力的作用點與支點間距離為r

顯然，此時 $au =xF_{y} =rF_{y} =rFsin heta$

顯然， $rsin heta =L$ 稱為力臂。

通常情況下，為了處理問題的簡便性，我們定義矢量：

$au =r imes F$

由 $sum_{}^{}{ au } =0$

可知 $au _{1} + au _{2}=0$

即 $F_{1} L_{1} =F_{2} L_{2}$

雖然我不懂原理，但是不覺得有什麼不好理解的。

舉個例子吧，要搬10L水除了用10L的水桶一次性搬完還有什麼辦法？

還可以用1L的水桶搬10次。

剩下的力去哪了？

謝邀。

省力不省時。

如果題主能夠明確功是能量轉換的量度，那麼就沒有這個問題了。W＝F×s距離增加，功不變，力變小。

不邀自來，滿意就加個關注唄。( ??? ? ??? )

問題中「省力」二字的意思其實是「省功」，然而並不是。並沒有省功，所以並沒有省力！

謝邀。

做受力分析就會知道，省下的力是支點出了。

時間流逝的本質是什麼？

我明白時間，空間，光速之間的關係。

但是為什麼會存在這樣一種時間流逝的過程，

消失的分分秒秒去哪兒了？

你把那個硬質桿替換成一個有彈力的橡膠桿，為了對支點處的桿的截面施加同樣的拉抻的力使左邊彈起（想像撕扯一塊橡皮的畫面），需要達到相同的形變（積攢同樣的彈性勢能）（左半部分只知道有塊橡皮拉扯自己，右半部分只知道自己在拉扯一塊橡皮，它倆互相不知道對方的存在），這樣力臂長的地方力作用點走的就遠（約等於相似三角形，彈性係數越大越接近硬質桿就越相似），勢能/距離=力就會變小。

將就看吧，個人理解，算不上是本質，只是一種更容易理解的變形。

你要是問我w=f·s，s大了，省下的f去哪了，就好像問多走的那段s是從哪來的，從阿古斯？我也不知道。