一、杠杆平衡条件
古希腊著名的科学家阿基米德发现了杠杆平衡条件,即F1L1=F2L2。他怀着一颗激动的心情写了一封信,把他这一重要发现报告给叙拉古国王希伦。他在信中说:“如果给我一个支点,一根足够长的硬棒,我就能撬动整个地球”。我们知道,根据杠杆平衡条件,只要杠杆的动力臂足够长,用一定大小的力就可以举起任意重的物体。阿基米德真能撬动地球吗?
二、阿基米德能不能撬动地球?
1、没有这么长的杠杆
地球的重力约为6×1025N,假如一个人能直接举起600N的重物,根据杠杆平衡条件的变形公式F1/F2=L2/L1可知,他要举起地球,就得把他的手放在这样一根长杠杆上,即动力臂是阻力臂的1×1023倍的杠杆。茫茫宇宙之中,哪有这么长的杠杆?
2、找不到支点
只有杠杆还不行,在太阳的周围,所有的星球都在围绕太阳转动,而且转动的周期也不一样。同时太阳系在宇宙中也在运动,所以根本不存在相对于地球静止的星球作为该杠杆的支点。
3、花一辈子时间也撬不动
假如世界上真的存在这样长的杠杆,并找到了合适的支点,阿基米德就能举起地球吗?
假如阿基米德真能将地球举起1mm,根据省力杠杆的特点:省力费距离。他手握杠杆的一端将在宇宙空间移动一个大圆弧,这个圆弧的长度大约是1×1020m。也就是说,阿基米德如果要把地球举起1mm,他扶着杠杆就得移动让人不可想象的距离!
阿基米德用多少时间才能将地球举起1mm呢?假如他移动杠杆的速度是1m/s,则有:
t=s/v
=1×1020m/(1m/s)
=1×1022s
这个时间大约为三万亿年!可见阿基米德即使用一辈子的时间撬动地球,也不能把地球举起头发丝丝那么一点距离。
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