Les leviers vous permettent d'appliquer une force d'entrée à un point du levier pour créer une force de sortie différente à un autre point du levier. Le levier, qui est la force de sortie divisée par la force d'entrée, peut être supérieur ou inférieur à un, selon vos besoins. La caractéristique clé d'un levier est le point d'appui, un point sur le levier maintenu immobile tandis que d'autres parties bougent. Les leviers de première classe ont le point d'appui entre les forces d'entrée et de sortie. Les leviers de deuxième et de troisième classe ont le point d'appui à une extrémité. Avec les leviers de seconde classe, la force d'entrée est à l'extrémité éloignée et la force de sortie plus proche du point d'appui; Avec des leviers de troisième classe, l'inverse est vrai.
Levier de première classe: Ciseaux
Dessinez deux lignes qui se croisent sous un petit angle pour représenter les lames d'un ciseau. Étiquette une petite distance du pivot, ou pivot, comme L_paper = 1,5 centimètres.
Étiquette une plus grande distance du point d'appui comme L_handle = 12 centimètres.
Utilise la formule F_handle_L_handle = F_paper_L_paper pour calculer le levier, ou avantage mécanique, qui est F_paper /F_handel = L_handel /L_paper = 8.
Calculez la distance nécessaire pour déplacer la poignée afin que les lames se croisent de 2 millimètres au point de contact avec le papier en utilisant 2 millimètres_L_handel /L_paper = 2 millimètres_12 /1,5 = 1,6 centimètres. Le but est d'appliquer une grande force sur les lames de ciseaux sur une petite distance. Pour ce faire, vous appliquez une force plus petite mais vous devez déplacer les poignées sur une plus grande distance.
Levier de deuxième classe: Clé
Dessinez une clé en tournant un écrou. Marquez la distance entre le centre de l'écrou, qui est le point d'appui, et le bord extérieur de l'écrou comme L_nut = 1 centimètre. Étiquetez la distance entre le centre de l'écrou et l'extrémité de la clé comme L_wrench = 20 centimètres.
Dessinez une flèche à l'extrémité de la clé et étiquetez-la comme F_wrench. Supposons qu'il faudra 1500 Newtons pour desserrer l'écrou, ce qui équivaut à 337,2 livres. Dessinez une flèche à l'extérieur de l'écrou et étiquetez-le comme F_nut = 1,500 Newtons.
Calculez F_wrench en utilisant la formule F_wrench_L_wrench = F_nut_L_nut pour obtenir F_wrench = F_nut * L_nut /L_wrench = 75 Newtons, équivalent à 16,9 livres. Vous devez appliquer 16,9 livres de force pour commencer à tourner l'écrou.
Calculez l'effet de levier comme F_nut /F_wrench = 1,500 /75 = 20.
Levier de troisième classe: Elbow Joint
Dessinez un coude plié simplifié avec l'os du bras supérieur - l'humérus - rencontre l'os de l'avant-bras - le cubitus - à 90 degrés. L'articulation est le pivot.
Dessinez le muscle biceps de l'extrémité de l'humérus jusqu'à l'ulna en un point proche de l'articulation. Marquez la distance entre l'articulation et le biceps L_bicep = 2 pouces. Étiquetez la distance de l'articulation à l'extrémité du cubitus, où la main serait, comme L_hand = 16 pouces.
Dessinez une flèche à la main et étiquetez-la comme F_hand = 10 livres de force. Dessinez une flèche le long du bicep et étiquetez-la comme L_bicep.
Calculez F_bicep en utilisant la formule F_bicep_L_bicep = F_hand_L_hand pour obtenir F_bicep = F_hand * L_bicep = L_bicep = 80 livres. Le biceps applique une force de 80 livres au coude pour permettre à la main d'appliquer une force de 10 livres.
Calculez l'effet de levier comme F_hand /F_bicep = 0,125. Le but est de faire bouger l'articulation du coude seulement pendant que la main bouge beaucoup. Cela nécessite un avantage mécanique de moins d'un.
