槓桿計算器

槓桿是一根繞著支點轉動的剛性桿，可放大力、放大運動幅度，或改變力的作用方向。對靜止的理想槓桿而言，繞支點的順時針力矩與逆時針力矩互相平衡。力矩也稱扭矩，等於力乘以支點到力作用線的垂直距離。本計算器套用的關係是：施力乘以施力臂長度，等於負載力乘以抗力臂長度。 因此，所需施力等於負載力乘以抗力臂距離，再除以施力臂距離。將施力位置移得離支點更遠，可以減少所需的力。例如，400 牛頓的負載位於支點半公尺外，會產生 200 牛頓公尺的力矩。在距支點兩公尺處施力，只需 100 牛頓即可產生相同力矩。理想機械利益是施力臂長度除以抗力臂長度，本例為四。 傳統的三類槓桿描述施力、負載與支點的相對位置。第一類槓桿如翹翹板或撬棍，支點位於施力與負載之間。第二類槓桿如獨輪手推車，負載位於支點與施力之間，通常能省力。第三類槓桿如人的前臂，施力位於支點與負載之間；它不放大力，卻能增加速度與運動範圍。 理想方程式忽略槓桿自重、彎曲、支點摩擦及連接零件的變形。因此，實際機械通常需要比理想結果稍大的施力。可將理想施力除以小數形式的效率，納入效率的影響。效率為 80% 的機構，需要將計算出的力除以 0.8。工程設計還必須確認應力、穩定性與安全係數，不能只依賴力矩平衡。 距離必須是垂直力臂，不一定是傾斜桿件的實際全長。力以斜角作用時，應使用支點到力作用線的最短垂直距離，或將力、半徑及兩者夾角的正弦相乘。本計算器假設力垂直作用於槓桿。兩個距離應使用相同單位，其比值無因次。以牛頓輸入力時，算出的施力也以牛頓表示，可為工具、機構、靜力學練習與實際抬升配置提供清楚的初步估算。