杠杆计算器

杠杆是一根绕支点转动的刚性杆。它可以放大力、放大运动幅度或改变力的作用方向。对于静止的理想杠杆，绕支点的顺时针力矩与逆时针力矩平衡。力矩也称转矩，等于力乘以从支点到力作用线的垂直距离。本计算器应用的关系是：动力乘以动力臂长度，等于负载力乘以阻力臂长度。 因此，所需动力等于负载力乘以阻力臂，再除以动力臂。将施力位置移得离支点更远，可减少所需力。例如，400 牛顿的负载位于距支点半米处，会产生 200 牛顿米的力矩。在距支点两米处施力，只需 100 牛顿就能产生相同力矩。理想机械优势等于动力臂长度除以阻力臂长度，本例中为四。 传统的三类杠杆描述动力、负载和支点的相对位置。第一类杠杆如跷跷板或撬棍，支点位于动力与负载之间。第二类杠杆如独轮手推车，负载位于支点与动力之间，通常具有省力效果。第三类杠杆如人的前臂，动力位于支点与负载之间；它不放大力，却能提高运动速度和幅度。 理想方程忽略杠杆自身重量、弯曲、支点摩擦及连接部件的变形。因此，实际机械所需动力通常略大于理想结果。可将理想动力除以用小数表示的效率，以计入效率影响。例如，效率为 80% 的机构需要将计算力除以 0.8。工程设计还必须核查应力、稳定性及安全系数，不能仅依赖力矩平衡。 距离必须是垂直力臂，不一定是倾斜杆件的实际全长。力以一定角度作用时，应使用从支点到力作用线的最短垂直距离，或将力、半径与两者夹角的正弦相乘。本计算器假设力垂直作用于杠杆。两个距离输入应使用相同单位，其比值无量纲。输入力为牛顿时，计算得到的动力也为牛顿，可为工具、机构、静力学练习及实际起重布置提供清晰的初步估算。