Рычаг

Рычаг. В теоретической механике рычагом называется твердое тело произвольной формы, имеющее неподвижную ось (иногда вместо оси говорят о точке опоры) и находящееся под действием сил, перпендикулярных к оси (но не пересекающихся с ней), причем одни из этих сил стремятся вращать тело в одну сторону, а другие — в противоположную. Под действием этих сил рычаг будет оставаться в равновесии, если алгебраическая сумма моментов (см.) всех сил относительно оси равна нулю («закон рычага»). В наиболее простом случае на рычаг действуют всего две силы, стремящиеся сообщить ему противоположные вращения; при этом рычаг называется рычаг 1-го рода, если силы приложены по разные стороны оси, и рычаг 2-го рода, если обе силы приложены по одну сторону оси (впрочем, при произвольной форме рычага проведение указанного разграничения может оказаться невыполнимым). Легко сообразить, что условие равновесия для рычага 1-го и 2-го рода принимает такой вид: произведения обеих сил на их плечи должны быть равны, или, другими словами, плечи должны быть обратно пропорциональны силам. Таким образом, применение рычага дает возможность малой силой преодолеть большую, или, как говорят, получить выигрыш силы (причем, согласно т. н. «золотому правилу»  механики, выигрыш силы сопровождается таким же проигрышем пути). Из применений рычага 1-го рода упомянем: коромысло весов; колодезный журавль; клещи, когда ими выдергивают гвоздь; ножницы (представляющие собой совокупность двух рычагов с общей осью). Из применений рычага 2-го рода назовем: рукоятку ручного гидравлического пресса; предохранительный клапан парового котла; щипцы для орехов (здесь мы имеем два рычага 2-го рода на общей оси). Некоторые авторы учебников говорят о рычаге 3-го рода, называя так ничто иное, как рычаг 2-го рода, в том случае, когда он применяется не для выигрыша силы, а для выигрыша пути (или скорости). Пример представляет рука. Двуглавая мышца, укрепленная одним концом в плече, другим концом прикреплена к локтевой кости близ локтя; если мы, вращая локтевую кость около локтя, как около оси, поднимаем груз, лежащий на ладони, то двуглавая мышца напрягается с силой, значительно превышающей вес груза: мы имеем здесь рычаг 2-го рода, которым дается проигрыш силы, по выигрыш скорости.  (Ряд интересных технических расчетов, выполняемых при помощи условия равновесия рычага, читатель найдет в весьма поучительной книге: Ганфштенгель,  «Техническое мышление и творчество», пер. с нем., Берлин, 1923 г.).

Первая точная формулировка соотношения между величиной двух сил, действующих на рычаг, и длиной плеч приписывается Аристотелю; математическая теория простейшего рычага дана Архимедом; теорией рычага занимались также Леонардо да Винчи и Галилей.

А. Бачинский.