Kiedy Archimedes powiedział: „Daj mi miejsce do stania, a za pomocą dźwigni poruszę cały świat”, jest prawdopodobne, że użył nieco kreatywnej hiperboli, aby coś powiedzieć. Faktem jest, że dźwignie pozwalają jednemu człowiekowi wykonywać pracę wielu i ta przewaga zmieniła świat. Dźwignia pierwszej klasy jest pierwszą z trzech klas i ma wiele zalet, zarówno koncepcyjnych, jak i mechanicznych.
Co to jest dźwignia pierwszej klasy?
Najwyższej klasy dźwignia to prosta maszyna, która przenosi ładunek przez punkt obrotu zwany punktem podparcia. Różni się od wszystkich innych klas dźwigni, ponieważ punkt podparcia istnieje między ładunkiem a siłą, która go unosi. Teeter-totter jest doskonałym przykładem dźwigni najwyższej klasy, ponieważ pokazuje, jak działa dźwignia i jest ikonicznym obrazem z dzieciństwa. Najwyższej klasy dźwignie występują w wielu typowych miejscach, np. pojedynczo w tłokach silnika lub parami w nożyczkach i szczypcach.
Przewaga koncepcyjna
Dźwignie najwyższej klasy to dźwignie najprostsze do konceptualizacji ze względu na prostotę konstrukcji i działanie dźwigni, które umożliwia im pracę. Dzieci na całym świecie są zaznajomione z chwiejnym kołysaniem i niechcący stworzyły pierwszorzędne dźwignie, umieszczając ołówek pod linijką. W miarę jak rozwijamy się w karierze, wózek lub wózek ręczny wymagany w wielu zawodach również korzysta z najwyższej klasy dźwigni. Dzięki prostej ekspozycji większość ludzi jest w stanie zwizualizować i zrozumieć dźwignię pierwszej klasy łatwiej niż inne typy.
Przewaga mechaniczna
Matematycznie dźwignie zapewniają mechaniczną przewagę, która pozwala małej sile na przemieszczenie dużego ciężaru. Możemy obliczyć tę przewagę za pomocą następującej prostej proporcji: przewaga mechaniczna równa się długości ramienia wysiłku podzielonej przez ramię oporowe (lub obciążające). Ponieważ ramiona siłowe i nośne znajdują się zwykle na tej samej płaszczyźnie (i często mają wspólny korpus), możemy łatwo obliczyć tę mechaniczną zaletę, aby ustalić, jaka jest siła podnoszenia pomnożone.
Praktyczna zaleta
Dźwignie najwyższej klasy mają znaczną przewagę praktyczną nad innymi typami dźwigni. Przekształcają siłę poruszającą się w dół w siłę podnoszącą. Oznacza to, że zawsze możesz zwiększyć swoją zdolność do podnoszenia ładunku za pomocą dźwigni typu teeter-totter, po prostu używając siły grawitacji. Krótko mówiąc, wysiłek używany do podnoszenia ładunku można zminimalizować, po prostu siedząc lub stojąc na końcu dźwigni. Jest to znaczna zaleta w porównaniu z innymi typami dźwigni, w których wysiłek podnoszenia ładunku musi również przesuwać się w górę.