定义:
平衡状态:物体保持静止状态或匀速直线运动状态;
悬挂着的电灯、放在桌面上的书、在平直公路上做匀速直线运动的汽车、在空中匀速直线下降的降落伞都处于平衡状态。如下图:
平衡力:物体在受到几个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,这几个力称为平衡力。即这几个力的合力为零,作用效果相互抵消。
悬挂着的电灯能保持静止,是因为电灯受到的重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力(图甲);在平直公路上做匀速直线运动的汽车,受到向前的牵引力和地面、空气对它的向后的阻力,这时牵引力和阻力是一对平衡力(图乙)。桌面上的书保持静止,书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力(图丙)。
平衡力和相互作用力:
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作用力和反作用力 |
相互平衡的两个力 |
相同点 |
大小 |
相等 |
相等 |
方向 |
相反,且在同一直线上 |
相反,且在同一直线上 |
区别 |
作用对象 |
分别作用在两个物体上 |
共同作用在同一个物体上 |
作用时间 |
同时产生,同时消失 |
一个力消失另一个力可以存在 |
力的作用效果 |
作用力和反作用力分别作用在不同的物体上,一般产生不同的效果 |
两个力共同作用在同一个物体上,使物体保持平衡 |
生活中常见的杠杆:
(1)省力杠杆:钉锤、手推车、剪树枝的剪刀等(如图)。
(2)费力杠杆:人的前臂、钓鱼竿、裁缝用的剪刀等 (如图)。
(3)等臂杠杆:天平
自行车中的杠杆:
自行车(如图)由许多的简单机械构成,其中就包括各种各样的杠杆:
(1)控制前轮转向的杠杆——车把。这是一个省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行车前轮,达到控制自行车运动方向和平衡的目的。
(2)控制刹车闸的杠杆——车把上的闸把。这也是一个省力杠杆,人们用很小的力就能拉动车闸,使其以比较大的压力压到车轮的钢圈上,与钢圈产生一定的摩擦力,使钢圈转速变慢或停止转动,从而达到减速的目的。
(3)支持人重和货重的杠杆——三角杠、货架、前叉、后三角杠。这里的杠杆的主要目的是形成车身和承重。
另外,在自行车上还有卡下杆的变形——轮轴。例如,自行车中轴上的脚蹬和花盘齿轮组成省力轮轴,因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径;车把与前叉轴组成省力轮轴,因为手握车把的半径大于前叉轴的半径;自行车后轴上的齿轮和后轮组成费力轮轴,因为齿轮的半径小于后轮的半径。
杆秤: 杆秤是利用杠杆平衡条件制成的。如图所示,秤杆上提绳的D点为支点,由于支点不在秤杆(包括秤钩)的重心B点上,在不称物体时,手提绳,秤杆不能平衡于水平位置,此时必须把秤砣挂在适当的位置D点上,才能使秤杆平衡。D点就是杆秤的零刻度线,通常叫定盘星。(如图所示)
秤杆上从定盘星开始刻度是均匀的,用等分法可以确定杆秤的刻度。
根据杠杆的平衡条件,改变支点的位置(即在秤钩处加上一个提绳),这样又可以用上面的方法刻出新的刻度来。一般的杆秤都备有两个提纽,两套刻度.大大增加了秤的称量范围。