Question

Во сколько раз можно получить выигрышь в силе с помощью рычага?

Answer 1

С помощью рычага можно получить выигрыш в силе, то есть меньшей силой можно уравновесить большую силу в зависимости от длины плеча. 

Правило равновесия рычага (установлено Архимедом): при отсутствии трения в оси рычага рычаг находится в равновесии, когда действующие на него силы (F₁, F₂) обратно пропорциональны плечам сил (l₁, l₂): F₁/F₂ = l₂/l₁ или F₁l₁ = F₂l₂.

Если F₁ не изменяется (F₁ = const), то значение F₂ зависит от отношения l₁/l₂. Если нужно увеличить F₂, то нужно уменьшить l₁ и/или увеличивать l₂.

При увеличении l₂ на промежутке (0; ∞), то приложенная к рычагу сила F₂ будет уменьшаться на промежутке (0; ∞) ⇒ выигрыш в силе (отношение F₁/F₂) будет увеличиваться на промежутке (0; ∞), так как F₂ уменьшается.

Answer 2

По правилу равновесия рычага, - рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил:

             F₁/F₂ = L₂/L₁     =>     F₂ = F₁L₁/L₂

При постоянной F₁ значение F₂ зависит от соотношения L₁/L₂.

Для уменьшения F₂ нужно уменьшать L₁ и(или) увеличивать L₂.

Так как увеличение L₂ можно производить (теоретически) до бесконечности, то и прикладываемая к рычагу сила F₂ будет до бесконечности уменьшаться, неограниченно близко приближаясь к нулю.

Выигрыш в силе (соотношение F₁/F₂) будет, таким образом, до бесконечности увеличиваться.

Answer 3

Для вычисления выигрыша с помощью рычага используется понятие механического преимущества, также известного как механическое усиление или просто преимущество рычага. Механическое преимущество рычага определяется как отношение длины отрезка рычага, к которому прикладывается усилие (рабочая часть рычага), к длине отрезка рычага, на котором приложен выходной результат (нагрузка).

Формула механического преимущества рычага: Механическое преимущество = длина рабочей части рычага / длина нагрузочной части рычага

Если механическое преимущество больше 1, это означает, что выигрыш в силе возможен с использованием рычага. В таком случае, усилие, приложенное к рабочей части рычага, будет усилено при переносе на нагрузочную часть рычага.

Если механическое преимущество равно 1, это означает, что сила на выходе равна силе на входе, и рычаг не предоставляет никакого механического преимущества.

Если механическое преимущество меньше 1, это означает, что рычаг действует как уменьшитель силы, и нагрузка будет меньше приложенного усилия.

Итак, выигрыш в силе с помощью рычага возможен, когда механическое преимущество больше 1.