Калькулятор рычага
Вычислите силу, плечо или выигрыш в силе для равновесного рычага — идеального простого механизма.
Как пользоваться калькулятором
1
Заполните три из четырёх полей: сила F₁, плечо L₁, сила F₂, плечо L₂. Оставьте одно поле пустым — оно будет вычислено.
2
Нажмите «Рассчитать». Калькулятор использует условие равновесия рычага: F₁ × L₁ = F₂ × L₂.
3
Проверьте результат и выигрыш в силе. При необходимости измените данные и пересчитайте.
4
Для сброса всех полей нажмите «Сбросить». Округление производится до 2 знаков после запятой.
Примеры расчёта
Подъём груза ломом
F₁ = 200 Н (усилие), L₁ = 1.2 м, L₂ = 0.3 м. Найти F₂ (вес груза). Результат: F₂ = (200 × 1.2) / 0.3 = 800 Н.
Детские качели
F₁ = 400 Н (ребёнок 40 кг), L₁ = 1.5 м, F₂ = 300 Н. Найти L₂. Результат: L₂ = (400 × 1.5) / 300 = 2 м.
Ножницы как рычаг
F₁ = 50 Н (нажатие), L₁ = 0.08 м, L₂ = 0.04 м. Найти F₂. Результат: F₂ = (50 × 0.08) / 0.04 = 100 Н.
Формулы расчёта
Основное уравнение равновесия рычага (правило моментов):
F₁ × L₁ = F₂ × L₂
Выигрыш в силе (механическое преимущество):
MA = F₂ / F₁ = L₁ / L₂
Где F — сила (Н), L — плечо силы (м), расстояние от оси вращения до линии действия силы.
Пошаговое объяснение
1. Определите, какую величину нужно найти — силу или плечо. Оставьте соответствующее поле пустым.
2. Для нахождения силы: F₂ = (F₁ × L₁) / L₂. Для нахождения плеча: L₂ = (F₁ × L₁) / F₂.
3. Убедитесь, что все единицы согласованы. Силы в ньютонах (Н), плечи в метрах (м).
4. Если плечо, на котором действует сила, больше — вы проигрываете в расстоянии, но выигрываете в силе.
Где применяется
- Расчёт усилия для подъёма груза ломом или монтировкой.
- Проектирование качелей, балансиров и рычажных весов.
- Анализ работы ножниц, кусачек, гвоздодёров — рычагов первого рода.
- Определение нагрузки на точку опоры в тачке (рычаг второго рода).
- Расчёт тормозных или рулевых рычагов в механизмах.
- Учебные задачи по физике 7 класс — простые механизмы, плечо силы, условие равновесия рычага.
Важные нюансы
- Калькулятор предполагает идеальный рычаг — без трения в опоре и без учёта массы самого рычага.
- Силы должны быть перпендикулярны плечам. При наклонных силах вводите проекцию силы.
- Все величины положительны. Плечо — расстояние от оси до точки приложения силы.
- Точность результата ограничена округлением до 2 десятичных знаков.
- При очень малых значениях плеча (менее 0.001 м) результат может быть физически неточным из-за деформаций.
- Реальные механизмы имеют КПД менее 100% из-за трения; данный расчёт — теоретический.
Частые ошибки
- Путаница между силой и массой. Вводите силу в ньютонах, а не килограммы. 1 кг ≈ 9.8 Н.
- Заполнение всех четырёх полей. Расчёт невозможен. Оставьте одно поле пустым.
- Отрицательные значения. Плечо и сила всегда положительны в рамках задачи равновесия.
- Неправильные единицы плеча. Должны быть метры. 50 см = 0.5 м.
- Попытка найти две неизвестных. Уравнение одно, можно найти только одну величину.
Ответы на частые вопросы
Что такое плечо силы? Кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.
Можно ли вычислить силу в килограммах? Пересчёт: 1 Н ≈ 0.102 кг силы. Удобнее ввести массу в кг и умножить на 9.8.
Почему результат «NaN» или «Бесконечность»? Вероятно, деление на ноль. Проверьте, что известное плечо или сила не равны нулю.
Что если рычаг не равновесен? Данный калькулятор считает только условие равновесия. Для неравновесного случая нужен момент инерции.
Какие бывают виды рычагов? Род 1 (опора между силами, как ножницы), Род 2 (нагрузка между опорой и усилием, как тачка), Род 3 (усилие между опорой и нагрузкой, как пинцет). Формула та же, меняется выигрыш.
Источники и справочные данные
Расчёт основан на законе равновесия рычага и правиле моментов сил. Используются базовые принципы статики твёрдого тела. Данные соответствуют курсу физики 7 класса РФ (раздел «Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге»).
CiAgICAoZnVuY3Rpb24oKSB7CiAgICAgIGNvbnN0IGZvcmNlMUlucHV0ID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1mb3JjZTEnKTsKICAgICAgY29uc3QgYXJtMUlucHV0ID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1hcm0xJyk7CiAgICAgIGNvbnN0IGZvcmNlMklucHV0ID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1mb3JjZTInKTsKICAgICAgY29uc3QgYXJtMklucHV0ID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1hcm0yJyk7CiAgICAgIGNvbnN0IGNhbGNCdG4gPSBkb2N1bWVudC5nZXRFbGVtZW50QnlJZCgnbm4tZ2VuLWNhbGMtYnRuJyk7CiAgICAgIGNvbnN0IHJlc2V0QnRuID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1yZXNldC1idG4nKTsKICAgICAgY29uc3QgcmVzdWx0VmFsdWVFbCA9IGRvY3VtZW50LmdldEVsZW1lbnRCeUlkKCdubi1nZW4tcmVzdWx0LXZhbHVlJyk7CiAgICAgIGNvbnN0IHJlc3VsdFVuaXRFbCA9IGRvY3VtZW50LmdldEVsZW1lbnRCeUlkKCdubi1nZW4tcmVzdWx0LXVuaXQnKTsKICAgICAgY29uc3QgbWVjaEFkdmFudGFnZUVsID0gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoJ25uLWdlbi1tZWNoLWFkdmFudGFnZScpOwoKICAgICAgZnVuY3Rpb24gZ2V0RXJyb3JTcGFuKGlucHV0SWQpIHsKICAgICAgICByZXR1cm4gZG9jdW1lbnQuZ2V0RWxlbWVudEJ5SWQoaW5wdXRJZCArICctZXJyb3InKTsKICAgICAgfQoKICAgICAgZnVuY3Rpb24gY2xlYXJFcnJvcnMoKSB7CiAgICAgICAgY29uc3QgaW5wdXRzID0gW2ZvcmNlMUlucHV0LCBhcm0xSW5wdXQsIGZvcmNlMklucHV0LCBhcm0ySW5wdXRdOwogICAgICAgIGlucHV0cy5mb3JFYWNoKGZ1bmN0aW9uKGlucHV0KSB7CiAgICAgICAgICBjb25zdCBlcnIgPSBnZXRFcnJvclNwYW4oaW5wdXQuaWQpOwogICAgICAgICAgaWYgKGVycikgZXJyLnRleHRDb250ZW50ID0gJyc7CiAgICAgICAgfSk7CiAgICAgIH0KCiAgICAgIGZ1bmN0aW9uIHNldEVycm9yKGlucHV0LCBtZXNzYWdlKSB7CiAgICAgICAgY29uc3QgZXJyID0gZ2V0RXJyb3JTcGFuKGlucHV0LmlkKTsKICAgICAgICBpZiAoZXJyKSBlcnIudGV4dENvbnRlbnQgPSBtZXNzYWdlOwogICAgICB9CgogICAgICBmdW5jdGlvbiBwYXJzZVZhbHVlKHN0cikgewogICAgICAgIGlmIChzdHIgPT09ICcnKSByZXR1cm4gTmFOOwogICAgICAgIGNvbnN0IHZhbCA9IHBhcnNlRmxvYXQoc3RyKTsKICAgICAgICByZXR1cm4gaXNOYU4odmFsKSA/IE5hTiA6IHZhbDsKICAgICAgfQoKICAgICAgZnVuY3Rpb24gdmFsaWRhdGVBbmRGaW5kVW5rbm93bigpIHsKICAgICAgICBjb25zdCBmaWVsZHMgPSBbCiAgICAgICAgICB7IGlucHV0OiBmb3JjZTFJbnB1dCwgdmFsdWU6IHBhcnNlVmFsdWUoZm9yY2UxSW5wdXQudmFsdWUpLCBuYW1lOiAnRuKCgScgfSwKICAgICAgICAgIHsgaW5wdXQ6IGFybTFJbnB1dCwgdmFsdWU6IHBhcnNlVmFsdWUoYXJtMUlucHV0LnZhbHVlKSwgbmFtZTogJ0zigoEnIH0sCiAgICAgICAgICB7IGlucHV0OiBmb3JjZTJJbnB1dCwgdmFsdWU6IHBhcnNlVmFsdWUoZm9yY2UySW5wdXQudmFsdWUpLCBuYW1lOiAnRuKCgicgfSwKICAgICAgICAgIHsgaW5wdXQ6IGFybTJJbnB1dCwgdmFsdWU6IHBhcnNlVmFsdWUoYXJtMklucHV0LnZhbHVlKSwgbmFtZTogJ0zigoInIH0KICAgICAgICBdOwoKICAgICAgICBsZXQgZW1wdHlDb3VudCA9IDA7CiAgICAgICAgbGV0IHVua25vd25GaWVsZCA9IG51bGw7CgogICAgICAgIGZvciAobGV0IGkgPSAwOyBpIDwgZmllbGRzLmxlbmd0aDsgaSsrKSB7CiAgICAgICAgICBjb25zdCBmID0gZmllbGRzW2ldOwogICAgICAgICAgaWYgKGlzTmFOKGYudmFsdWUpICYmIGYuaW5wdXQudmFsdWUudHJpbSgpID09PSAnJykgewogICAgICAgICAgICBlbXB0eUNvdW50Kys7CiAgICAgICAgICAgIHVua25vd25GaWVsZCA9IGY7CiAgICAgICAgICB9IGVsc2UgaWYgKGlzTmFOKGYudmFsdWUpIHx8IGYudmFsdWUgPCAwKSB7CiAgICAgICAgICAgIHNldEVycm9yKGYuaW5wdXQsICfQktCy0LXQtNC40YLQtSDQutC+0YDRgNC10LrRgtC90L7QtSDQv9C+0LvQvtC20LjRgtC10LvRjNC90L7QtSDRh9C40YHQu9C+Jyk7CiAgICAgICAgICAgIHJldHVybiBudWxsOwogICAgICAgICAgfQogICAgICAgIH0KCiAgICAgICAgaWYgKGVtcHR5Q291bnQgPT09IDApIHsKICAgICAgICAgIGFsZXJ0KCfQntGB0YLQsNCy0YzRgtC1INC+0LTQvdC+INC/0L7Qu9C1INC/0YPRgdGC0YvQvCDQtNC70Y8g0YDQsNGB0YfRkdGC0LAg0L3QtdC40LfQstC10YHRgtC90L7QuSDQstC10LvQuNGH0LjQvdGLLicpOwogICAgICAgICAgcmV0dXJuIG51bGw7CiAgICAgICAgfQogICAgICAgIGlmIChlbXB0eUNvdW50ID4gMSkgewogICAgICAgICAgYWxlcnQoJ9Ce0YHRgtCw0LLRjNGC0LUg0L/Rg9GB0YLRi9C8INGC0L7Qu9GM0LrQviDQvtC00L3QviDQv9C+0LvQtS4nKTsKICAgICAgICAgIHJldHVybiBudWxsOwogICAgICAgIH0KCiAgICAgICAgcmV0dXJuIHsKICAgICAgICAgIHVua25vd246IHVua25vd25GaWVsZCwKICAgICAgICAgIGFsbEZpZWxkczogZmllbGRzCiAgICAgICAgfTsKICAgICAgfQoKICAgICAgZnVuY3Rpb24gcm91bmRUd29EZWMobnVtKSB7CiAgICAgICAgcmV0dXJuIE1hdGgucm91bmQobnVtICogMTAwKSAvIDEwMDsKICAgICAgfQoKICAgICAgZnVuY3Rpb24gY2FsY3VsYXRlKCkgewogICAgICAgIGNsZWFyRXJyb3JzKCk7CgogICAgICAgIGNvbnN0IGNvbnRleHQgPSB2YWxpZGF0ZUFuZEZpbmRVbmtub3duKCk7CiAgICAgICAgaWYgKCFjb250ZXh0KSByZXR1cm47CgogICAgICAgIGNvbnN0IHVua25vd24gPSBjb250ZXh0LnVua25vd247CiAgICAgICAgY29uc3QgYWxsRmllbGRzID0gY29udGV4dC5hbGxGaWVsZHM7CgogICAgICAgIGNvbnN0IEYxID0gcGFyc2VWYWx1ZShmb3JjZTFJbnB1dC52YWx1ZSk7CiAgICAgICAgY29uc3QgTDEgPSBwYXJzZVZhbHVlKGFybTFJbnB1dC52YWx1ZSk7CiAgICAgICAgY29uc3QgRjIgPSBwYXJzZVZhbHVlKGZvcmNlMklucHV0LnZhbHVlKTsKICAgICAgICBjb25zdCBMMiA9IHBhcnNlVmFsdWUoYXJtMklucHV0LnZhbHVlKTsKCiAgICAgICAgbGV0IHJlc3VsdCA9IG51bGw7CiAgICAgICAgbGV0IHVuaXQgPSAnJzsKICAgICAgICBsZXQgdW5rbm93bk5hbWUgPSAnJzsKCiAgICAgICAgaWYgKHVua25vd24uaW5wdXQgPT09IGZvcmNlMUlucHV0KSB7CiAgICAgICAgICByZXN1bHQgPSAoRjIgKiBMMikgLyBMMTsKICAgICAgICAgIHVuaXQgPSAn0J0gKNC90YzRjtGC0L7QvSknOwogICAgICAgICAgdW5rbm93bk5hbWUgPSAnRuKCgSc7CiAgICAgICAgfSBlbHNlIGlmICh1bmtub3duLmlucHV0ID09PSBhcm0xSW5wdXQpIHsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdCA9IChGMiAqIEwyKSAvIEYxOwogICAgICAgICAgdW5pdCA9ICfQvCAo0LzQtdGC0YApJzsKICAgICAgICAgIHVua25vd25OYW1lID0gJ0zigoEnOwogICAgICAgIH0gZWxzZSBpZiAodW5rbm93bi5pbnB1dCA9PT0gZm9yY2UySW5wdXQpIHsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdCA9IChGMSAqIEwxKSAvIEwyOwogICAgICAgICAgdW5pdCA9ICfQnSAo0L3RjNGO0YLQvtC9KSc7CiAgICAgICAgICB1bmtub3duTmFtZSA9ICdG4oKCJzsKICAgICAgICB9IGVsc2UgaWYgKHVua25vd24uaW5wdXQgPT09IGFybTJJbnB1dCkgewogICAgICAgICAgcmVzdWx0ID0gKEYxICogTDEpIC8gRjI7CiAgICAgICAgICB1bml0ID0gJ9C8ICjQvNC10YLRgCknOwogICAgICAgICAgdW5rbm93bk5hbWUgPSAnTOKCgic7CiAgICAgICAgfQoKICAgICAgICBpZiAocmVzdWx0ID09PSBudWxsIHx8IGlzTmFOKHJlc3VsdCkgfHwgIWlzRmluaXRlKHJlc3VsdCkpIHsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdFZhbHVlRWwudGV4dENvbnRlbnQgPSAn0J7RiNC40LHQutCwJzsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdFVuaXRFbC50ZXh0Q29udGVudCA9ICfQn9GA0L7QstC10YDRjNGC0LUg0LTQsNC90L3Ri9C1JzsKICAgICAgICAgIG1lY2hBZHZhbnRhZ2VFbC50ZXh0Q29udGVudCA9ICfigJQnOwogICAgICAgICAgcmV0dXJuOwogICAgICAgIH0KCiAgICAgICAgaWYgKHJlc3VsdCA8IDApIHsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdFZhbHVlRWwudGV4dENvbnRlbnQgPSAn0J7RiNC40LHQutCwJzsKICAgICAgICAgIHJlc3VsdFVuaXRFbC50ZXh0Q29udGVudCA9ICfQntGC0YDQuNGG0LDRgtC10LvRjNC90YvQuSDRgNC10LfRg9C70YzRgtCw0YInOwogICAgICAgICAgbWVjaEFkdmFudGFnZUVsLnRleHRDb250ZW50ID0gJ+KAlCc7CiAgICAgICAgICByZXR1cm47CiAgICAgICAgfQoKICAgICAgICBjb25zdCByb3VuZGVkUmVzdWx0ID0gcm91bmRUd29EZWMocmVzdWx0KTsKICAgICAgICByZXN1bHRWYWx1ZUVsLnRleHRDb250ZW50ID0gcm91bmRlZFJlc3VsdDsKICAgICAgICByZXN1bHRVbml0RWwudGV4dENvbnRlbnQgPSB1bml0ICsgJyAoJyArIHVua25vd25OYW1lICsgJyknOwoKICAgICAgICBsZXQga25vd25GMSA9IEYxOwogICAgICAgIGxldCBrbm93bkYyID0gRjI7CgogICAgICAgIGlmICh1bmtub3duLmlucHV0ID09PSBmb3JjZTFJbnB1dCkga25vd25GMSA9IHJvdW5kZWRSZXN1bHQ7CiAgICAgICAgaWYgKHVua25vd24uaW5wdXQgPT09IGZvcmNlMklucHV0KSBrbm93bkYyID0gcm91bmRlZFJlc3VsdDsKCiAgICAgICAgaWYgKGtub3duRjEgJiYga25vd25GMiAmJiBrbm93bkYxICE9PSAwKSB7CiAgICAgICAgICBjb25zdCBtYSA9IHJvdW5kVHdvRGVjKGtub3duRjIgLyBrbm93bkYxKTsKICAgICAgICAgIG1lY2hBZHZhbnRhZ2VFbC50ZXh0Q29udGVudCA9IG1hOwogICAgICAgIH0gZWxzZSBpZiAoa25vd25GMSA9PT0gMCB8fCBrbm93bkYyID09PSAwKSB7CiAgICAgICAgICBtZWNoQWR2YW50YWdlRWwudGV4dENvbnRlbnQgPSAn4oCUJzsKICAgICAgICB9IGVsc2UgewogICAgICAgICAgbWVjaEFkdmFudGFnZUVsLnRleHRDb250ZW50ID0gJ+KAlCc7CiAgICAgICAgfQogICAgICB9CgogICAgICBmdW5jdGlvbiByZXNldCgpIHsKICAgICAgICBjb25zdCBpbnB1dHMgPSBbZm9yY2UxSW5wdXQsIGFybTFJbnB1dCwgZm9yY2UySW5wdXQsIGFybTJJbnB1dF07CiAgICAgICAgaW5wdXRzLmZvckVhY2goZnVuY3Rpb24oaW5wdXQpIHsKICAgICAgICAgIGlucHV0LnZhbHVlID0gJyc7CiAgICAgICAgfSk7CiAgICAgICAgY2xlYXJFcnJvcnMoKTsKICAgICAgICByZXN1bHRWYWx1ZUVsLnRleHRDb250ZW50ID0gJ+KAlCc7CiAgICAgICAgcmVzdWx0VW5pdEVsLnRleHRDb250ZW50ID0gJyc7CiAgICAgICAgbWVjaEFkdmFudGFnZUVsLnRleHRDb250ZW50ID0gJ+KAlCc7CiAgICAgIH0KCiAgICAgIGNhbGNCdG4uYWRkRXZlbnRMaXN0ZW5lcignY2xpY2snLCBjYWxjdWxhdGUpOwogICAgICByZXNldEJ0bi5hZGRFdmVudExpc3RlbmVyKCdjbGljaycsIHJlc2V0KTsKICAgIH0pKCk7CiAg