从“搬动地球”想到的

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  “给我一个立足点和一根足够长的棍,我就能搬动地球。”这是发现杠杆原理的科学家阿基米德的豪言壮语。这句话曾激起许多青少年的学习激情,发誓将来有朝一日能“搬动地球”。“阿基米德”们真能撬动地球吗?
  要回答这个问题,首先要搞清楚杠杆的五大要素,熟悉几个名词:即:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,
  古希腊科学家阿基米德研究杠杆后,得出:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用字母表示为:F1L1=F2L2
  这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
  由杠杆原理,我们可将杠杆分为三种情况:
  (1)、动力臂大于阻力臂:即L1>L2。可得F12,这类杠杆是省力杠杆。如铡刀、瓶盖起子,独轮车等。
  (2)、动力臂小于阻力臂:即L12。可得出F2>F2,费力杠杆。生活中常见到的有:钓鱼杆、火钳、手臂等。
  (3)、动力臂等于阻力臂的杠杆,即L1=L2。可得出F1=F2,这类杠杆既不省力也不费力,主要使用在托盘天平、学生天平上。
  从(1)我们可知,使用杠杆可以产生巨大的力,现在我们来分析“橇动地球”的情形:已知地球的质量为6×1024kg,并且假设支点距地球1m,阿基米德给杠杆的最大压力为600N,那他要使用多长的轻质杠杆才能橇动地球?若他以100Km/h的速度(相当于小汽车在高速公路上的速度)匀速下压杠杆,要将地球撬起1cm,需要多长时间?(以一年为104h计算)
  解:G地=mg=6×1024kg×10N/kg=6×1025N,由杠杆平衡公式和简单数学推理可得:
  F×L=e×L地将有关数据代人可得
  所以L扦=G×lm/F=6×1024N/600N=l×1023m
  即需要1×1023m长的杠杆。
  地球向上移动lem,则F应下移动的距离为:1×1021m=1x1018km
  所用的时间为:I=s/v=l×1018Km/100Km/h=1016h=1012
  即要1012年才能将地球撬动1cm,
  从上述的计算中我们可知:撬动地球在理论上是可行的,但在实际操作中是无法实现的。试想:我们在什么地方设立支点?又怎样在另一端施加动力呢?将地球挪动lem用的时间太长了,我们使用各种杠杆必须从客观实际出发,脱离实际就毫无意义了。
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