Как рычаги создают энергию, если сохранение энергии не позволяет создавать энергию?

На самом деле рычаги не создают энергии. Рычаги преобразуют небольшую силу, приложенную на большом расстоянии, в большую силу, приложенную на небольшом расстоянии.

Работа — это сила, умноженная на расстояние, W = F d , поэтому общая проделанная работа одинакова с рычагом или без него. Внимательно посмотрите на рычаг, когда используете его. Конец, который поднимает груз, перемещается на очень небольшое расстояние d по мере выполнения работы, но конец рычага, на который нажимает ваша рука, перемещается на большое расстояние по мере выполнения работы.

Поскольку общая проделанная работа должна быть постоянной, а работа — это сила, умноженная на расстояние, сила должна возрастать, если расстояние уменьшается. Рычаг преобразует небольшую силу вашей руки на одном конце в большую силу на другом конце; он должен быть достаточно большой, чтобы сделать большую работу. Но это достигается за счет большего расстояния. Следовательно, вы должны нажимать на один конец рычага дольше, чем это было бы без рычага.

Согласно теореме об энергии работы, объем работы, который вы выполняете над системой, становится энергией, содержащейся в системе. Поскольку работа постоянна с рычагом или без него, энергия также постоянна. Таким образом, рычаг не создает энергии.

Энергия, затрачиваемая на выполнение определенной работы, одинакова с рычагом или без него. Рычаг просто максимизирует эффективность.

Человеческие мышцы созданы для выносливости, а не для краткосрочных тренировок с высокой интенсивностью. Людям легче перенести 10 кг на 50 ступенек, чем перенести 50 кг на 10 ступенек, даже несмотря на то, что общая механическая энергия, необходимая для обеих работ, абсолютно одинакова.

Несмотря на то, что общая требуемая механическая энергия одинакова, выполнение одной работы проще, потому что человеческие мышцы работают более эффективно при низкой интенсивности в течение длительного времени.

Если бы человек пытался перенести 50 кг на 10 ступенек, он потратил бы много энергии, которая превратилась бы в тепло из-за неэффективности человеческих мышц для такой задачи.

Человек в этом случае должен был бы потратить больше общей энергии для выполнения работы: энергия для подъема 50 кг на 10 ступеней + вся энергия, которая тратится на нагрев из-за неэффективности мышц в этом режиме производительности.

Все простые машины — рычаги, шкивы, винты, шестерни и т. д. — работают по этому же принципу. Они повышают эффективность, позволяя выполнять работу с большим усилием / небольшим расстоянием людям, которые лучше всего работают в режиме малых усилий / больших расстояний. Но общая работа и общая энергия, затрачиваемая на выполнение данной работы, всегда одинаковы, независимо от того, какую машину вы используете.