杠杆原理是存在严重缺陷的

兴宁528 · 发表于 2012/2/23 12:00

虽然今天杠杆原理在生活中有着广泛的运用，可是当问到使用杠杆为什么会省力时，人们未必能够给出一个正确完满的答复。究其原因，这主要是今天的物理教材对此至今仍然没有给出一个完整的正确的答案的必然结果。

譬如，今天物理教材说‘杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写做F1×L1=F2×L2’。——这也就是说，在动力和阻力不变的前提下，使用杠杆省力的条件是动力臂长过阻力臂。可是当进一步问：动力臂长过阻力臂为什么就能够省力？！对此往往就没有了下文，或者简单的回答到说这是自然规律而已。

其实，杠杆省力的真正原因之一，是动力臂的重量大于阻力臂的重量的自然结果。举个例子，假定杠杆是一根钢棒，其粗细和长度单位重量是均匀的，其1米长度的重量为10公斤，那么，当动力臂长2米而阻力臂长0.1米时，动力臂自身的重量是20公斤，而阻力臂自身的重量的是1公斤，这时在动力臂的末端不需用力，就可以轻松的让阻力臂抬起20公斤以上的物体。这是显而易见的事情。

为了反复说明上述观点，再举个例子：一根粗细均匀长10米的木质杠杆，其自重10公斤，在其2、8分界处设立支点。当在动力臂末端挂上2公斤重物时，根据阿基米德平衡公式，这时要使杠杆平衡，在阻力臂末端应该挂上8公斤的重物；可是，由于动力臂自重8公斤，而阻力臂自重只有2公斤，因此可以肯定，这时杠杆并不能保持平衡：16+8≠16+2；或者按其重心计算：16+4≠16+1。——由此可见，阿基米德杠杆原理的理论基础——平衡公式的确是存在严重缺陷的。

阿基米德之所以会产生上述错误，究其思想根源，在于他始终都把杠杆看作是‘无重量的杆’(《论平面图形的平衡》)。可是，杠杆要发挥作用就必须具有一定强度；而杠杆有一定强度就必然会有一定重量；而杠杆有一定重量平衡公式就必须重新修改。这是顺理成章的事情。大家知道，平衡公式正确与否从来都没有经过实践的严格检验（事实上也不可能检验），因此，如何完善杠杆原理——平衡公式，希望有兴趣和有条件的网友能够共同努力。

同时也希望有关物理研究部门和有关教材编辑们不要眼睛总是盯着‘高精尖’课题，对一些自己应知应会的最基本的物理问题更应该真正的搞懂弄通；否则，面对学生们的置疑，老师们又该如何回答？