相信很多人对一句名言并不陌生——“给我一个支点,我就能撬起地球。”这句话很好地诠释了我们生活中一个力学现象的运用,即杠杆原理。杠杆原理是希腊化时期著名科学家阿基米德的杰出发现。
阿基米德生于公元前287年的殖民城邦叙拉古,他从小跟随欧几里得的学生学习,表现出了对数学和自然科学方面的天赋。热爱观察生活的阿基米德,常常从一些人们习以为常的经验中,抽象出可以被应用的理论,杠杆原理就是其中之一。
人们其实很早就开始使用杠杆了,但是并没有人对它进行研究。人们知道在一根杆的两端放上同样的重物,并在杆中间设置一个支点,这根杆子就会像天平一样保持平衡。但如果一边的物体重量加大时,这个平衡就会被打破,而恢复平衡的方法——除了在另一端加上相同的重量,还可以把这个代替重心的支点向重物一侧移动。由此,阿基米德得出了杠杆原理的表达式。
阿基米德认为杠杆需要有支点、施力点和受力点,并且提出了表达式为:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1×L1= F2×L2。由此我们知道,当一个人想要用有限力量撬起一个重物的时候,因为阻力和阻力臂的乘积是一定的,所以只要动力臂足够长,就能够用较小的力完成任务。因此,阿基米德想要撬起地球,也并非不可能实现,只是他需要找到一根长达几光年的杠杆。