基础系列的第5期。杠杆原理也能撼动地球吗?倍力机构的概要&杠杆、肘杆机构、曲柄机构介绍使用事例。
· 何谓倍力机构 / 杠杆机构
· 肘杆机构
· 倍力机构的使用例
在本月的特集中,将对倍力机构的定义、倍力机构中使用的机构和例子进行简单易懂地说明。
最后,还公开了撼动地球所需杠杆长度的计算结果,请务必看一下!
何谓倍力机构?
所谓倍力机构,系指应用力矩(力 × 距离)的平衡原理,用很小的力得到大作用力的机构。
倍力机构用于连杆、杠杆、螺杆、楔子、齿轮、滑轮等机械要素。
1. 杠杆
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杠杆是由杆子和支点组成的装置,用于用很小的力让大物体运动,或者让小运动变成大运动。
杠杆的构成要素
杠杆由支点、力点和作用点这三要素组成。
1. 支点(The fulcrum) : 支撑杠杆
2. 力点(The post of effort) : 外部力施加在杠杆上的点
3. 作用点(The point of load): 力发挥作用的点
杠杆的机制
杠杆原理中最重要的是,力点的力矩(力点上施加的力 × 支点到力点的距离)与作用点的力矩(作用点所得的力 × 支点到作用点的距离)相同。
也就是说,力的力矩平衡。
因此,通过缩短作用点与支点的距离,即可给作用点施加比力点上的力更大的力。
使用杠杆的倍力道具有指甲剪、钉子钳、水龙头把手等,在我们的日常生活中经常用到。
图1 跷跷板型倍力机制
迷你专栏 经济的倍力効果:杠杆作用
用小力得到大力作用的倍力効果。该倍力効果也并应用于经济领域。这就是“杠杆作用”效果。
杠杆作用(Leverage、杠杆)在经济活动中的意思是指,使用他人资本提高自有资本的利润率。
当然,使用他人资本的话会产生支付利息,但利息金额是固定的,与利润无关,所以利润越多收益就会增加,利润也会相应增加。
接下来举例说明。
设想同样年度投入资本为100日元,年利润为20日元的情况,让我们来看看各自的自我资本利润率吧。
1. 自有资本为100日元的情况下,自有资本的利润率为(20日元/100日元)*100 = 20%
2. 自有资本50日元 + 以10%年利息借来的他人资本50日元 = (20日元/50日元)*100 = 40%, 若考虑到支付利息5日元,则是15日元/50日元 = 30%
同样持有100日元的资本的时候,A的利润为20日元,B的利润为30日元,在A的基础上额外获得了10日元的利润。
这种使用他人资本可以获得比同等金额的自有资本更高的利润率的效果就称为杠杆作用。
当期待获得比借款等利息费用更高的收益时,利用杠杆效应就可以提高利润率。
但是,杠杆作用提高了变动性,所以发生了损失的情况下损失的比例也会增大,这一点也必须充分认识到。
最近,由于经济不景气的影响,也广泛应用逆杠杆效应,即通过降低自有资本中的投资比例,降低自有资本的利润变动性,从而提高安全性。