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2023国家公务员考试行测常识判断:“可以撬动地球”的杠杆

2022-07-25 14:16:39| 来源:天津中公教育

行测常识判断考点广泛,其中不乏科技常识类知识点,比如赫赫有名的阿基米德,“给我一个支点,我就能撬起地球!”,这是古代发现杠杆原理的阿基米德说的话。这就是今天中公教育给大家分享的内容——杠杆。

一、理论发现和研究

杠杆原理是古希腊科学家阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中提出来的,当时阿基米德在理论层面上对杠杆原理进行了解释,并且应用到了军事领域。相传阿基米德依据该原理制作出来了制造了远、近距离的投石器,利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人,曾把罗马人阻挡于叙拉古城外达3年之久。

但对于这个问题的思考并不仅仅局限于古希腊人,早在战国时期我国的墨子(“科圣”)已经对杠杆有所观察,在《墨子 · 经说下》中说“衡,加重于其一旁,必捶,权重相若也。相衡,则本短标长。两加焉重相若,则标必下,标得权也”。这句话的意思是:在秤杆(衡)的一头增加重量,这头必定下垂,因为秤锤和所称的物重量比例相等。秤杆的物(重点)和权(力点)互相平衡,那么就要本短(支点到重点间距离短)标长样长(支点到秤锤这个力点的距离长)。如果在秤钩(重点)和秤锤(力点)各增加重量相等的物件,那么标支点到秤锤这段必定下垂,因为标这头得到的秤锤重量(比例不当)。这两句话对杠杆表述得很全面,阐明了杠杆里面有等臂的,有不等臂的;可以通过改变两端重量使它偏动的,也可以改变两臂长度使它偏动。

二、原理详解

故杠杆又分为费力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用公式表示为F1·L1=F2·L2。公式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。

1.省力杠杆

L1>L2,F1

如撬棍、扳手、钳子、拔钉器、开瓶器、钢丝钳、指甲剪等。

2.费力杠杆

L1F2,费力、省距离。

如钓鱼竿、镊子、筷子、船桨裁缝用的剪刀、理发师用的剪刀等。

3.等臂杠杆

L1=L2,F1=F2,既不省力也不费力,又不多移动距离。

如天平、定滑轮、跷跷板等。

关于省力杠杆和费力杠杆常用的判断方法

1. 从“力臂长度”角度:利用这种方法其本质就是“点到直线的距离”,所以需要大家对工具的结构有清晰的了解,能找准支点并画出动力臂和阻力臂。为了保证正确,有条件的可以画简易图。不过我们常规的常识考察还是会以生活中的这几种最为常见,需要我们进行理解识记。

2. 从“力的大小”角度:用较小的动力能克服较大是省力杠杆;用较大的动力只能克服较小的阻力是费力杠杆。利用这种方法要求大家最好有一定的工具使用经验。例如:判断撬石头的撬棒、剪铁丝的钳子时,我们可以利用这种方法。如果不使用这些工具我们很难完成或者根本无法完成工作(阻力太大),使用这些工具可以省力,所以是省力杠杆。

三、练习题

练习1

(单选)杠杆是我们日常生活中最常见的简单机械。下列属于费力杠杆的是

A.鱼竿 B.定滑轮

C.撬棍 D.指甲剪

【中公答案】A。鱼竿阻力臂远大于动力臂,B错误,定滑轮阻力臂等于动力臂属于等臂杠杆,CD均动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,不符合题目要求。故本题答案为A。

练习2

(多选)人们使用杠杆的目的是为了省力,以下工具中利用了杠杆原理的是

A.扳手 B.天平

C.带花纹的车轮 D.水银体温计

【中公答案】AB。A正确,扳手属于省力杠杆,B正确,天平属于等臂杠杆,C错误,带花纹的车轮更多体现了摩擦力,D错误,水银体温计体现了热胀冷缩原理。故本题答案为AB。

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(责任编辑:冯月焓)

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