力学与机械课,咱们今儿就把核心概念和日常生活中怎么用的事儿给大家聊个透。先来说说弹力,这股子看不见的“回弹”之力。物体被压瘪或者拉伸,都想变回原样,这就产生了弹力,形变得越厉害劲儿就越大。你把手按在桌子上感受的那种被顶回来的劲儿,就是弹力,它总是垂直于接触面。要想产生弹力,“接触”、“挤压”还有“发生弹性形变”这三样一个都不能少,生活中常见的拉力、压力还有支持力都算弹力的一种。 接着说说重力,这是地球给咱们的一个无形“拥抱”。地上的物体之所以会往下掉,就是因为被地球吸引。计算重力有公式G=mg,g大约是9.8牛每千克。重力的方向是直往下的,你拿个重锤线一照就能知道墙是不是直的。至于重心嘛,形状规则、密度均匀的物体重心就在几何中心;如果失去了重力,你扔出去的东西就会飘在空中不落下来。 摩擦力这东西就像只“隐形手”,专门阻碍物体动。两个物体接触又要动或者已经在动的时候,接触面上就会有这种力出现,它的方向正好跟物体想动的方向相反。要是物体还没动那就是静摩擦,这时候根据二力平衡就能算出来;要是已经在滑动了就拿弹簧测力计拉着木块匀速走,测力计的示数就是摩擦力的大小。总结一下就是:接触面一样粗的情况下,压得越狠摩擦力越大;压力不变的时候接触面越糙摩擦力也就越大。 要想把摩擦力变大或者变小也有办法。使劲压、把接触面弄得更粗糙就能把摩擦力变大;反过来减小压力、磨平接触面、变滑动为滚动或者给轴上点油都能减小摩擦力。 再来看杠杆,这就是根会“绕点转动”的硬棒。它有支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂这五大要素。画力臂的时候先找出支点来,再看力是从哪里作用的,最后从支点向那条作用线作条垂线就行了。 杠杆平衡的时候可以看成是静止的或者匀速转动的状态。平衡条件就是F1乘l1等于F2乘l2,或者F1比上F2等于l2比上l1。做实验前记得先调平衡螺母让杠杆在水平位置保持平衡,这样读数才准。 要是想让力用得最小就得找个动力臂最长的地方用力。阻力和阻力臂的乘积是固定值的时候,只要找个离支点最远的点连起来并垂直地往下用力就行。 杠杆按省力程度分成了三类:省力杠杆的动力臂比阻力臂长,能省力气但手要多走点路;费力杠杆正好相反动力臂短一些但省距离;等臂杠杆两边一样长不省也不费力气。 动滑轮其实就是个动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆。理想状态下要提起重物只需要用一半的力F等于二分之一G;要是滑轮本身也有重量那公式就是F等于二分之一括号G加G0。拉动绳子的那头移动的距离S是重物上升高度h的两倍。 滑轮组组合起来的优势就是既省力又能改变拉力的方向。理想公式是F等于n分之一G,这里的n是连着动滑轮的绳子段数;自由端移动的距离S是重物上升高度h的n倍。组装滑轮组的时候要记住个原则:绳子段数是奇数先挂定滑轮;是偶数先挂动滑轮。