Номер 1, страница 106, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Открывайте дверь вашей комнаты, прикладывая силу в разные участки двери. Определите, в каком случае дверь открывается легче? Дайте объяснение результату вашего эксперимента.

1. Решение

Проведя эксперимент, можно заметить, что дверь легче всего открывать, прикладывая силу к точке, наиболее удаленной от дверных петель (оси вращения), то есть в районе дверной ручки. Напротив, если прикладывать силу близко к петлям, потребуется значительно большее усилие, чтобы открыть дверь.

Это явление объясняется понятием момента силы (или вращающего момента). Дверь, вращаясь на петлях, представляет собой рычаг. Момент силы $\text{M}$ – это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твердое тело. Он равен произведению модуля силы $\text{F}$ на ее плечо $\text{l}$:

$M = F \cdot l$

Здесь плечо силы $\text{l}$ — это кратчайшее расстояние от оси вращения (в данном случае, линии дверных петель) до линии действия силы. Чтобы открыть дверь, необходимо создать определенный момент силы, который преодолеет силы трения в петлях.

Из формулы видно, что при заданном моменте силы $\text{M}$, необходимом для открытия двери, прикладываемая сила $\text{F}$ обратно пропорциональна плечу силы $\text{l}$:

$F = \frac{M}{l}$

Таким образом, чем больше плечо силы $\text{l}$ (то есть чем дальше от петель мы прикладываем силу), тем меньшую силу $\text{F}$ нужно приложить для создания того же самого вращающего момента. Именно по этой причине дверные ручки устанавливают как можно дальше от петель.

Ответ: Дверь открывается легче, когда сила приложена как можно дальше от дверных петель (например, у ручки). Это связано с правилом моментов: для создания необходимого вращающего момента при большем плече силы (расстоянии от оси вращения до точки приложения силы) требуется приложить меньшую силу.