Экспериментальное задание, страница 206 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

Экспериментальное задание

С помощью динамометра измерьте силу тяжести какого-либо груза. После этого закрепите этот груз к одному концу веревки, а другой ее конец закиньте через неподвижный блок. Равномерно вытягивая свободный конец веревки, поднимайте груз. Проверьте с помощью динамометра, дает ли неподвижный блок выигрыш в силе. Если выигрыша не дает, то объясните, для чего он нужен.

Проверка, дает ли неподвижный блок выигрыш в силе

Для ответа на этот вопрос проведем мысленный эксперимент, полностью следующий условиям задачи.

1. Сначала измерим силу тяжести груза с помощью динамометра. Для этого подвесим груз к крючку динамометра. Прибор покажет вес груза $P$. Допустим, в нашем эксперименте динамометр показал значение $P = 4 \text{ Н}$.

2. Далее соберем установку с неподвижным блоком. Закрепим блок, перекинем через него веревку. К одному концу веревки привяжем наш груз, а к другому концу прикрепим динамометр.

3. Начнем равномерно (с постоянной скоростью) тянуть динамометр вниз. При этом груз будет равномерно подниматься вверх. В процессе этого движения посмотрим на показания динамометра. Эта сила, которую мы прикладываем, чтобы поднять груз, обозначим ее как $F$.

В результате измерения мы увидим, что показания динамометра $F$ будут практически равны весу груза $P$, который мы измерили вначале. То есть, $F \approx 4 \text{ Н}$.

Соотношение сил для идеального неподвижного блока (без учета трения и веса веревки) выглядит так:

$F = P$

В реальных условиях сила $F$ будет даже немного больше $P$ из-за необходимости преодолевать силу трения в оси блока. Следовательно, неподвижный блок не только не дает выигрыша в силе, но и требует приложить чуть большую силу.

Ответ: Нет, неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Эксперимент показывает, что для равномерного подъема груза с помощью неподвижного блока требуется приложить силу, равную весу этого груза.

Объяснение, для чего нужен неподвижный блок

Несмотря на то, что неподвижный блок не дает выигрыша в силе, он является очень полезным простым механизмом. Его главное и единственное назначение — изменение направления действия силы.

Поднимать груз, просто тянув его вверх, часто бывает неудобно и физически сложно. Неподвижный блок позволяет поднимать груз вверх, прикладывая силу в любом другом удобном направлении, чаще всего — вниз. Тянуть веревку вниз значительно удобнее, так как можно использовать вес собственного тела для помощи. Например, при подъеме флага на флагшток или ведра из колодца человек тянет веревку вниз, что гораздо проще, чем лезть наверх или наклоняться над колодцем.

Ответ: Неподвижный блок нужен для того, чтобы изменять направление прикладываемой силы на более удобное, что облегчает подъем грузов на практике.