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  • 1 # 使用者2784847887827

    我們可以從左右對稱推匯出槓桿原理,畫圖說明 左重 乘 左臂長 = 右重 乘 右臂長

    起初左方有一個托盤(下圖的水平黑色細線)承住一顆球,托盤和黑色三角椎都極輕,重量不計,右方掛石頭下壓,此時力平衡,一切靜止。

    接著我們把球分解成兩個小球,皆為原重的一半,一球偏左一段距離,另球偏右相同距離。我們認為托盤左右對稱不會傾倒,而且黃杆對此改變無感,仍然靜止,也就是說 我們認為重量可以分解再相加,再壓在黃杆上。

    接著我們把黑色三角椎慢慢縮小,讓托盤慢慢沉降在黃杆上,變成黃杆的皮,合為一體。我們認為,黃杆對此改變無感,仍然靜止,也就是說 我們認為黃杆和黃杆皮是何種材質不影響平衡。以上三個認為 都是我們生活上平凡無奇的經驗,同意這些經驗,就可以用下面的邏輯推導得到槓桿原理。

    ==以下為兩倍臂長的計算==

    起初有一顆2斤的球放在座標-1的位置,如下圖,接著把球分解成各1斤的小球,座標改到-2和0 ,黃杆不傾,問石重應多少。

    回答: 座標0的小球恰好壓在黃色三角椎上,對黃杆的傾斜無作用,所以座標+2的石頭必須和座標-2的小球平等,也就是1斤。

    ==以下為三倍臂長的計算==

    如果起初是3斤的球放在座標-1,如下圖,

    接著我們把球等分為3個小球,分別放到-3,-1, 1 三個位置,細線托盤不傾,托盤沉降之後變成黃杆的皮,黃杆也不傾。那-1與+1的小球左右對稱,剩下座標+3的石頭必須和座標-3的小球對稱,也就是必須重量1斤,槓桿定律就是以對稱放置證明完成。

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