今天是個大熱天 炎炎夏日下 小數蛙以及狐狸貓熱得受不了 便跑去便利超商買了玻璃瓶裝的汽水 回家後 才發現家裡沒有開瓶器 現在他們只能看著那兩瓶汽水望梅止渴！ 親愛的同學們 你們也有碰到過這樣的情境嗎？ 如果有的話 在下方的留言區提供你的做法！ 幫幫小數蛙以及狐狸貓吧！ 如果沒有的話 也可以想想　如果是你 你會怎麼做呢？ 不一會兒 聰慧的狐狸貓便想到了可以打開瓶蓋的辦法！ 他想到如果能夠利用槓桿 就可以幫我們把瓶蓋打開 咦？該怎麼利用槓桿裝置呢？ 要瞭解怎麼應用 我們就要先知道槓桿原理 首先複習： 符合什麼條件才算是槓桿裝置 繞著固定點或是轉軸旋轉的裝置　就是槓桿裝置 而最簡單的例子 就是蹺蹺板　它也是繞著支點旋轉的裝置 在玩蹺蹺板時 若狐狸貓試圖把小數蛙抬起來 狐狸貓就必須施力在槓桿上 一般情形下 狐狸貓的重量便是施力大小 所處的位置就是施力點 而坐在右邊的小數蛙 為了避免被抬起來 因此小數蛙會給槓桿一個抗力 一般情形下 小數蛙的重量就是抗力大小 而小數蛙坐的位置就是抗力點 所謂的施力就是嘗試轉動槓桿的力 而抗力指的是槓桿上抵抗轉動所施的力 還記得之前介紹過的力臂嗎？ 指的就是力的作用線 到支點的垂直距離 而施力的力臂就稱作施力臂 抗力的力臂則是抗力臂 在蹺蹺板的例子中 蹺蹺板呈現水平時 施力以及抗力恰好都是垂直於槓桿 所以施力臂就是支點與施力點間的距離 而抗力臂就是支點與抗力點之間的距離 那怎樣能讓蹺蹺板呈現水平狀態呢？ 這時我們就要考慮靜力平衡！ 靜力平衡所指的是 「當一個物體同時受到數個力的作用時 卻仍然維持靜止的狀況 不移動也不轉動」 注意 要達成靜力平衡 是要同時滿足不移動、不轉動兩個條件的 不移動代表了物體所受的合力為零 不轉動代表了所受的合力矩為零 而槓桿原理其實就是在描述當槓桿在靜力平衡時 他的施力乘上施力臂 會等於抗力乘上抗力臂 靜力平衡的狀況下 槓桿不轉動 此時 順時針力矩以及逆時針力矩大小相等 因此所受的合力矩必然是零 現在我們瞭解槓桿原理大部分的觀念 讓我們利用槓桿原理 思考看看該如何讓槓桿達到靜力平衡吧！ 生活中有很多利用槓桿原理的工具 例如：開瓶器、榨汁器、尖嘴鉗 甚至掃把等　都是常見槓桿工具 這些工具 可以大致分為三類 分別是： 1. 支點在中間的槓桿 如：尖嘴鉗 2. 抗力點在中間的槓桿 如：開瓶器、榨汁器 3. 施力點在中間的槓桿 如：掃把 螢幕前的你 可以再幫忙判斷一些槓桿工具所屬的類型嗎？ 第一種類型的槓桿： 抗力點在中間的槓桿 我們可以從圖中看到 施力臂的長度必定比抗力臂的長度來得長 根據槓桿原理 施力臂比抗力臂長的話 我們的施力會小於抗力 藉由這樣的工具 就可以達到省力的目的了！ 同時可以觀察到 利用抗力點在中間的工具 要讓物體上升s距離 需要施力d的距離 這樣施力的距離就比較長 所需要花的時間也比較長 是費時的 在槓桿世界中 也是魚與熊掌不可兼得的喔！ 省了力氣　卻花了更多時間 方便的開瓶器以及榨汁機 就是抗力點在中間的槓桿喔！ 第二種類型的槓桿 是施力點在中間的槓桿 這類型的槓桿 抗力臂必定比施力臂長 根據槓桿原理 施力臂小於抗力臂時 所需施的力會大於抗力 所以施力點在中間的槓桿 是費力的 但此類槓桿有省時的優點 從圖中看到 如果想要把物體提高s的距離 只需要施力d的距離 就可以在較快的時間內完成這項任務 雖然費力但是省時 生活中幾乎每天都會用到的筷子 以及麵包夾、甚至於掃把 都是這類型的槓桿喔！ 最後一種類型的槓桿 就是支點在中間的槓桿 這類型的槓桿 會依據施力臂以及抗力臂的長短關係 達到不同的功能！ 當施力臂大於抗力臂時 可以達到省力但是費時的效果 像是老虎鉗就是這類型的工具 可以幫助我們省力 達到徒手無法做到的事 當抗力臂大於施力臂時 可以達到省時 但是費力的效果 裁布剪刀就是這類型的工具 可以幫助我們快速地完成裁布的任務 解釋完原理後 狐狸貓跑去廚房拿了鐵筷 以及要用來保護手指頭的衛生紙 想要試試看能否打開汽水瓶 利用手指當作支點 讓鐵筷的一端抵著瓶蓋 瓶蓋與鐵筷接觸的地方即為抗力點 另一端施力 並讓施力臂大於抗力臂 形成一個支點在中間 省力的槓桿裝置 這樣就可以打開瓶蓋了 緊接著“嘣”的一聲 汽水終於被打開了 現在滿身大汗的小數蛙以及狐狸貓 終於可以乾杯 暢飲沁涼的汽水！ 最後我們來統整一下今天的重點吧！ 槓桿原理公式 是「施力乘以施力臂」等於「抗力乘以抗力臂」 除此之外 我們也知道了 三種槓桿裝置以及其特性功能： 分別是抗力點在中間 這類型的工具省力費時 以及施力點在中間 這類型工具省時費力 最後是支點在中間 這類型方便操作 省力或費力 需依據抗力臂、施力臂的長短比例而定 發現槓桿原理的天才科學家阿基米德　曾經說過： 「給我一個支點　我就能抬起地球！」 螢幕前的你覺得這是可以做到的嗎？ 如果不行　說說看你的理由 如果要實行 將月球位置當作是支點 地球位置當作抗力點 當阿基米德的最大施力為50公斤重時 想想我們會需要多長的槓桿呢？