Dźwignia

Dźwignia

Dźwignia to jedna z maszyn prostych, która umożliwia uzyskanie większej siły przy użyciu mniejszej. Składa się ze sztywnej belki zawieszonej na osi. Dźwignie są obecne w różnych mechanizmach, takich jak zmiana biegów, hamulce czy wycieraczki. Wyróżniamy dźwignie dwustronne i jednostronne w zależności od położenia osi w stosunku do działających sił.

Dźwignia dwustronna

W dźwigni dwustronnej siły działają po przeciwnych stronach osi obrotu. Dźwignia jest w równowadze, gdy momenty sił się równoważą, co można zapisać równaniem:

$vec\{r\}\_\{1\}times\; vec\{F\}\_\{1\}+vec\{r\}\_\{2\}times\; vec\{F\}\_\{2\}=0$

Można to również zapisać w formie niewektorowej:

$F\_\{1\}r\_\{1\}-F\_\{2\}r\_\{2\}=0$

Stąd wynika wzór na przekładnię dźwigni:

$frac\{F\_\{2\}\}\{F\_\{1\}\}=frac\{r\_\{1\}\}\{r\_\{2\}\}$

Przykład

Na przykład, jeśli przekładnia wynosi 3, działając siłą 10 N, można zrównoważyć siłę 30 N. Umożliwia to podniesienie ciała w górę.

Ramię dźwigni

Ramię dźwigni to odległość od punktu przyłożenia siły do osi. W przypadku dźwigni, gdy siły działają w różnych kierunkach, długości ramion mogą się różnić, ale przekładnia pozostaje taka sama, jeśli stosunek długości ramion nie ulega zmianie.

Dźwignia jednostronna

Dźwignia jednostronna różni się od dwustronnej położeniem osi względem sił. W tej dźwigni obie siły znajdują się po tej samej stronie osi, co wymaga innego kierunku działania siły.

Zastosowania

Dźwignie są powszechnie używane w mechanizmach i urządzeniach, takich jak łom, klamka, czy taczka. Ich zasada działania jest wykorzystywana w różnych dziedzinach, a Archimedes powiedział: Dajcie mi dostatecznie długą dźwignię i punkt podparcia, a poruszę Ziemię.