齒輪可以改變速度,那有沒有一種東西可以改變力。比如以很小的力衍生更大的?

墨旺


帶有變速器的自行車可以通過改變鏈條與不同大小前後齒輪盤的配合來改變車速。用變速器變速後實際上也改變了力,騎山地車時,後齒輪用大齒輪後前齒輪用小齒輪的情況下可以獲得較大的動力,但是速度比較小;後齒輪用小齒輪前齒輪用大齒輪的情況下可以獲得較大的速度,不過需要更大的力量蹬自行車。

汽車變速箱的原理和此類似,上坡的時候用低速擋可以獲得較大的動力,推動著汽車爬上坡。如果上坡時用高速擋,汽車的動力往往會不足,顯得爬坡無力。

槓桿、動滑輪也可以輸出更大的力,但是不論任何機械將力放大多少倍,都不會省功。使用機械將一個較小的力放大為較大的力,一定意味著較大的力只能劃過比較短的距離。

常用的汽車千斤頂也是通過較小的力就能夠輸出較大力的裝置。試想一下用剪式千斤頂將汽車頂起的過程,將中間的軸轉動了很多次才能將車頂起一點點的距離。

也可以從合力分力的關係上分析出一個小的力可以衍生出比較大的力。合力和分力遵循平行四邊形定則,分力處在平行四邊形的兩鄰邊上,合力處在分力所夾的平行四邊形的對角線上。平行四邊形對角線的長度可以遠短於邊長,分力可以遠大於合力。一根繩子可以承受比較大的拉力,想拉斷繩子可以用下面的方法。如下圖所示,如果將晾衣繩繃的很緊,繩上掛比較輕的物體就有可能把繩拉斷。


刁博


首先,齒輪的作用不僅僅是改變速度,也會改變力(對於齒輪來說改變的是力矩)。

如下圖所示,就是齒輪齧合在一起,可以知道,大齒輪轉一圈,夠小齒輪轉好幾圈的,所以齒輪可以改變速度,這一點是沒有錯的。

但是隻要把齒輪結構分解一下就可以知道,齒輪之間相互接觸的齒面上,力的大小是一樣的,然而力還需要乘上力臂的長度才能夠得到兩個齒輪分別受到的力矩的大小。所以說齒輪在傳遞力矩的時候,實際上也會縮放力矩。

最直觀的體現就是汽車變速箱,通過改變傳動齒輪的配合,從而在獲得不同傳動比的同時還獲得了不同的扭矩——這就是齒輪對力矩的改變作用。總之,不考慮摩擦等因素的影響,理想情況下齒輪輸入端的輸入功和輸出端的輸出功是要相等的,輸出轉速變快了,那麼輸出力矩就一定更小了——大自然是公平的,不可能讓你兩方面的便宜都佔了。

而想要改變力的大小,同樣非常容易,我隨便說幾個:

1,槓桿。這個大家最熟悉了,通過改變力臂的相對長度,用很小的力就可以把力臂另一端的物體撬動起來。

2,滑輪組。就是用一系列的滑輪來實現放大力或者縮小力。這個東西初中的時候大家應該也學過。其實本質也是槓桿原理。

3,液壓相關的機械,比如說千斤頂之類的。這個原理有點兒不同,用的是流體壓力傳遞的原理。實際上利用輸入、輸出端壓強相等,改變受力面積的方式來放大力的。


SilentTurbine


以小力生大力,就是傳說中的“四兩撥千斤”,說的就是槓桿原理。


1、槓桿原理

所謂槓桿原理說的是一根槓桿,有一個支座,槓桿兩端受力。長端的力小,短端的力大。其原理就是力矩平衡,如下圖。

當年放出豪言,要撬動地球的人——阿基米德(下圖),就是發現了這個槓桿原理。槓桿原理,藉助了槓桿的長度,使得另一端能夠產生與之相應的被放大了的力。


2、動滑輪

高中物理告訴我們,動滑輪也可以省力,而且是省一半的力。雖然形式上變了,但是其基本原理仍然是槓桿原理,用到的放程仍然是力矩平衡方程。

如上圖,動滑輪左側與固定一端的繩子相連,由於輪子不打滑,所以左端的速度為零。我們以左端為力矩點,將重物的重力,和另一端繩子的拉力列出平衡方程,就會得到拉力F是重物重力G的一半。


3、其他省力機構

具體的省力機構有很多種設計,分別用來應對各種實際情況,如羊角錘起釘子(下圖)。但是,萬變不離其宗,這個實際上,所有的省力機構,用到的基本原理都是槓桿原理。


4、槓桿原理的缺點

正如第一幅圖所示,槓桿原理利用的是力矩平衡。主動力想要變小,主動力臂必須大。這就造成施力端的位移較大,需要較大的空間。這個缺點沒有辦法彌補,只能在設計之初預留出足夠的空間。


5、總結

這個世界上,所有“四兩撥千斤”的招數,都利用的同一個原理:槓桿原理。不管具體結構如何變化,都會存在著主動力、主動力臂、被動力、被動力臂。想要主動力小,那麼主動力臂必須大。


力學Nerd王小胖


有兩種方法,一種是槓桿,另一種是壓強。

槓桿通過支點改變力臂長度,可以改變力的大小。

封閉的流體壓強通過改變面積,可以改變力的大小。

除了以上的機械裝置,還有一種叫隨動控制。用很小的位移信號控制大功率設備。比如挖掘機,吊車。





天明遙遙山海關


根據功率的表達式W=NS/t我們可以看出,功率等於功除以時間,也等於力乘以速度。

齒輪改變了速度,假如沒有功耗的話,你可以發現,高速度的時候,力小;而速度低的時候力量大。

這個也很容易從汽車的檔位看出來。一檔速度最低,五檔最高。當需要爬坡的時候,都換在了低檔位,車越重,檔位越低。

至於在平路上,路況要是很好的話,車子啟動後依次就往高檔位掛,這時候需要的是速度。牽引力小了也能汽車高速行使。

同樣的現象還可以用一下現象看出:液壓頂,壓的這邊速度很快,很輕鬆;頂的那邊速度很慢,但是力量很大,這就是將力放大了,但是速度慢了。這類東西有液壓千斤頂、液壓鉗、液壓剪等

再比如鋼筋切斷機,電動機的速度很快,但是刀口的速度很慢,但是刀口可以用很大的理切斷粗鋼筋。

你可以看到:只要是力改變了的,速度肯定也發生了改變,比如:斜面、螺絲、槓桿等等。


咸陽老魏


根據能量守恆定律,這個是沒有的。每一種能量的轉換或者產生都需要相通的其他能量來提供,如果有你所說的,那麼人類就有可能達到真正的不勞而獲了。齒輪改變速度的,也是遵循能量定力的,對於大部分機械來說,速度和力是一同存在的,就好比汽車,走速度,也有拉動力。我們提供同樣的12馬力,(簡單比較)拖拉機跑的慢,但是拉動力強,可以承載更多的東西;而小型汽車則是速度快,拉動力就小了,但是兩者消耗的能量是相等的。


瀟瀟雨中聽雨瀟瀟


一隻小小的蛀蟲就能啃壞一塊木板,一件木質傢俱,一座木質建築, ̄條大木船。給社會造巨大損失。


經理403


槓桿、齒輪組、滑輪組、液壓、毒品、錢、仇恨……


李東0577


一百年前尼古拉.特斯拉提出一個理論“共振”或許可以解決你的疑惑!


j菸嘴


力,是一種現象,也是一種存在,是一個物質與另一個或多個物質之間相互發生作用而產生的,力,說到底,離不開物質之間的彼此作用。由此,物質間發生作用(物質間的彼此運動)以及物質自身的特質和發生彼此作用所存在的客觀環境因素,這三個因素是決定著“力”的內外適配條件,要想改變力,就應當從這三個條件去做改變,哪怕其中的任何一個因素變化了,“力”,都要發生改變。如果換一種說法,那就是原物質所在的“自循環或原存在體系發生了改變,力,也就改變了。

至於小力變大力,就是一個“原存在體系或原生態體系”的改變。


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