Номер 3, страница 168 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 51. Равновесие тел. Глава 6. Равновесие абсолютно твердых тел - номер 3, страница 168.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Приведите примеры рычагов первого и второго рода.

Рычаги классифицируются в зависимости от взаимного расположения точки опоры и точек приложения сил.

Рычаг первого рода — это рычаг, у которого точка опоры (O) расположена между точками приложения противодействующей силы (P, вес груза) и действующей силы (F).

Примеры рычагов первого рода:

• Ножницы (точка опоры — винт, соединяющий лезвия; сила — на ручках; сопротивление — разрезаемый материал).
• Качели-балансир (точка опоры — в центре).
• Лом, используемый для подъема тяжестей с подставкой в качестве опоры.
• Рычажные весы.

Рычаг второго рода — это рычаг, у которого точка приложения силы сопротивления (P) находится между точкой опоры (O) и точкой приложения действующей силы (F).

Примеры рычагов второго рода:

• Тачка (точка опоры — ось колеса; груз — в кузове; сила — на ручках).
• Открывалка для бутылок (точка опоры — край крышки; сопротивление — центр крышки; сила — на конце рукоятки).
• Щелкунчик для орехов (точка опоры — шарнир; сопротивление — орех; сила — на рукоятках).
• Дверь (точка опоры — петли; сила — на ручке; сила сопротивления приложена в центре тяжести двери).

Ответ: Примеры рычагов первого рода: ножницы, качели, лом. Примеры рычагов второго рода: тачка, открывалка для бутылок, дверь.

Изменится ли вывод условия равновесия, если мы используем рычаг второго рода?

Вывод условия равновесия рычага не изменится, так как он основан на одном и том же физическом принципе — правиле моментов. Рычаг находится в равновесии, когда сумма моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих его против часовой стрелки.

Момент силы ($M$) равен произведению модуля силы ($F$) на её плечо ($l$): $M = F \cdot l$. Плечо силы — это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

Для рычага первого рода силы $F_1$ и $F_2$ приложены по разные стороны от точки опоры и создают вращающие моменты в противоположных направлениях. Условие равновесия: $M_1 = M_2$, что приводит к формуле: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$

Для рычага второго рода силы $F_1$ (действующая) и $F_2$ (сопротивления) приложены по одну сторону от точки опоры. Однако эти силы направлены в противоположные стороны (например, сила тяжести груза $F_2$ направлена вниз, а действующая сила $F_1$ — вверх). Поэтому они также создают моменты, вращающие рычаг в противоположных направлениях. Момент силы $F_1$ вращает рычаг в одну сторону, а момент силы $F_2$ — в другую. Условие равновесия (равенство моментов) остается тем же: $M_1 = M_2$, что снова приводит к той же самой формуле: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$

Таким образом, хотя расположение сил и точки опоры различается, основной принцип и математическое выражение условия равновесия для рычагов первого и второго рода идентичны.

Ответ: Нет, вывод условия равновесия не изменится. Он основан на общем для всех типов рычагов правиле моментов, которое приводит к одной и той же формуле равновесия: $F_1 l_1 = F_2 l_2$.