六种简单机械完全解析

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杠杆

围绕一个固定点(支点)转动的刚性杆,能够通过在更长的距离上施加较小的力,来移动较短距离上更大的负载——跷跷板、撬棍和剪刀都是它的例子。

轮轴

一个中心连接着一根较小的杆(轴)的轮子,用相对较小的力转动较大的轮子,能在轴上产生大得多的转动力——常用于门把手、方向盘和螺丝刀。

滑轮

边缘带有凹槽、绳索或缆绳绕过其上的轮子,用于改变施加力的方向;在多滑轮组合系统中,还能减少提起重物所需的力。

斜面

一个平坦的倾斜表面,通过将做功分散到更长的距离上,来减少将物体抬升到一定高度所需的力——斜坡是日常生活中最常见的例子。

楔子

本质上是两个背靠背连接的斜面,通过将施加在其钝端的力转化为沿其薄边的分裂力,用来劈开或切割材料——斧头和刀是常见的例子。

螺旋

一个以螺旋形式缠绕在圆柱体上的斜面,能将旋转力转化为直线力,使螺丝能以远小于直接施力所需的力量被拧入材料中。

简单机械如何使工作更省力——而非减少总工作量

简单机械并不能减少移动物体所需的总功量(物理学意义上的"功"),但它们能让人用更小的力、在更长的距离上完成这项工作,这正是它们能让体力繁重的任务感觉更容易应付的原因。

常见问题

现代复杂机械只是这六种简单机械的组合吗?

很大程度上是的——从自行车到汽车引擎,大多数复杂的机械装置最终都是由这六种基本简单机械组合协作而成的,即使整体机构看起来极为复杂精密。

哪种简单机械提供的机械效益最大?

这没有单一的答案——每种类型的机械效益在很大程度上取决于其具体的设计和尺寸(例如杠杆臂的长度或斜面的坡度),而不是某种机械类型本身天生就比其他类型提供更大的效益。