科普中国-科学原理一点通 2019-04-16 作者：余木
“给我一个支点，我就能撬动地球。”这句话出自阿基米德，它很好地体现了杠杆原理。那么什么是杠杆原理？杠杆原理在我们日常生活中又有哪些应用呢？
我们将一根在力的作用下，能够绕固定点转动的硬棒称为杠杆。构成杠杆的五大要素有支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，其中支点指的是杠杆围绕转动的点，通常用字母“O”表示；动力是使杠杆转动的作用力，用F1表示；阻力指的是阻碍杠杆转动的作用力，用F2表示；动力臂指的是自支点至动力作用线的距离，用L1表示；阻力臂指的是自支点至阻力作用线的距离，用L2表示。
杠杆原理也被称作“杠杆平衡条件”。要实现杠杆平衡，作用于杠杆上的两个力矩大小应当相同，也就是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。同时，从杠杆定律中也可以看出，人们如果想用小于阻力的力挪动重物，动力臂的距离应大于阻力臂的距离，从理论上讲，动力臂越长，动力越小，即越省力。
杠杆原理在我们日常生活以及工作中被广泛应用。杠杆可以分为三种，有省力杠杆和费力杠杆，以及等臂杠杆。当F1＜F2，L1＞L2时，杠杆成为省力杠杆。我们常用到的工具类似起子、扳手、撬棒等都属于省力杠杆。“四两拨千斤”的俗语其实就是对省力杠杆的极致描述。
当F1＞F2，L1＜L2时，此时的杠杆被称为费力杠杆。可能听到费力杠杆的名字，我们的第一反应会是：怎么会有工具是为了费力而被发明出来的呢？但其实，我们每天用的筷子，以及带给我们很大方便的镊子、鱼竿等等都是费力杠杆。费力杠杆虽然费力，但是动力移动距离比阻力移动距离小，省了距离。
当F1=F2，L1=L2时，此时的杠杆是等臂杠杆。最著名的当属天平，以及我们小时候很喜欢玩的跷跷板。
由此可见，杠杆的应用虽然可以实现省力或者能够节省距离，但两者正如鱼与熊掌，不可兼得。阿基米德杠杆定律的发现，虽然只是物理学浩瀚星海中一个很小的部分，但是却给人类生活带来了极大的便利，很大程度上改变了我们的生活。
本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创，转载时务请注明出处。
