Номер 2, страница 132, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Простые механизмы. «золотое правило» механики. Параграф 80. Рычаги в природе, быту и технике. Вопросы и задания - номер 2, страница 132.

Условие.

2. Почему для резки бумаги и тканей применяются ножницы с короткими ручками и длинными лезвиями, а для резки листового металла — с длинными ручками и короткими лезвиями?

Решение.

Различие в конструкции ножниц для разных материалов объясняется принципом действия рычага, которым, по сути, и являются любые ножницы. Точкой опоры в них служит винт, соединяющий лезвия. Эффективность работы рычага определяется правилом моментов сил: для равновесия (или для совершения работы) момент силы, приложенной к одному плечу рычага, должен быть не меньше момента силы сопротивления на другом плече.

Момент силы рассчитывается по формуле: $M = F \cdot l$, где $\text{F}$ — приложенная сила, а $\text{l}$ — плечо рычага (расстояние от точки опоры до точки приложения силы). Для ножниц это правило выглядит так:

$F_{1} \cdot l_{1} \ge F_{2} \cdot l_{2}$

Здесь $F_{1}$ — сила, которую мы прикладываем к ручкам; $l_{1}$ — длина ручек (первое плечо); $F_{2}$ — сила сопротивления разрезаемого материала; $l_{2}$ — расстояние от винта до точки реза на лезвиях (второе плечо).

1. Ножницы для резки бумаги и тканей (короткие ручки, длинные лезвия).

Бумага и ткань оказывают малое сопротивление при резке, то есть сила $F_{2}$ невелика. Поэтому для их разрезания не требуется большого усилия $F_{1}$. В данном случае важнее не выигрыш в силе, а выигрыш в расстоянии. Длинные лезвия позволяют за одно движение ручек сделать длинный разрез. Таким образом, мы экономим время и получаем более ровную линию отреза. Короткие ручки достаточны, так как большой выигрыш в силе не нужен.

2. Ножницы для резки листового металла (длинные ручки, короткие лезвия).

Металл — очень прочный материал, и он оказывает большое сопротивление при резке (сила $F_{2}$ велика). Чтобы преодолеть это сопротивление, необходимо создать на лезвиях очень большую силу. Согласно правилу рычага, выигрыш в силе $\frac{F_{2}}{F_{1}}$ равен отношению плеч $\frac{l_{1}}{l_{2}}$. Чтобы получить максимальный выигрыш в силе, нужно сделать плечо приложения силы $l_{1}$ (длину ручек) как можно больше, а плечо силы сопротивления $l_{2}$ (рабочую часть лезвий) — как можно короче. Длинные ручки позволяют приложить относительно небольшое усилие и многократно его увеличить на коротких и мощных лезвиях, создав давление, достаточное для резки металла.

Ответ: Ножницы для бумаги и ткани имеют длинные лезвия для обеспечения длинного и быстрого реза, так как эти материалы не требуют большого усилия. Ножницы для металла имеют длинные ручки и короткие лезвия, чтобы за счет принципа рычага получить максимальный выигрыш в силе, необходимый для резки прочного материала.