Номер 3, страница 133, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Простые механизмы. «золотое правило» механики. Параграф 81. Наклонная плоскость. Повторим изученное - номер 3, страница 133.

Условие.

• Что такое выигрыш в силе?

Решение.

Что такое рычаг?
Рычаг — это один из простейших механизмов, представляющий собой твёрдое тело (например, стержень, доска или балка), которое имеет неподвижную точку опоры и может вращаться вокруг неё. Рычаги применяются для того, чтобы, приложив небольшое усилие, получить большее усилие на другом конце, либо для получения выигрыша в расстоянии. Основными характеристиками рычага являются: точка опоры, плечо силы (кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы) и приложенные силы. Принцип действия рычага описывается условием его равновесия, известным как правило рычага: рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающему его против часовой стрелки. Математически это выражается формулой: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$, где $F_1$ и $F_2$ – это силы, действующие на рычаг, а $l_1$ и $l_2$ – плечи этих сил. Это соотношение показывает, что приложив меньшую силу к более длинному плечу, можно уравновесить большую силу, приложенную к короткому плечу. Использование рычага подчиняется «золотому правилу механики»: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Ответ: Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры и используется для преобразования силы.

Что такое выигрыш в силе?
Выигрыш в силе — это безразмерная физическая величина, которая показывает, во сколько раз используемый механизм (например, рычаг, блок или наклонная плоскость) увеличивает силу. Он определяется как отношение величины силы сопротивления (нагрузки, $F_{сопр}$) к величине приложенной силы (усилия, $F_{пр}$). Если выигрыш в силе больше единицы, это означает, что для преодоления нагрузки требуется приложить меньшую силу. Для идеального рычага (в котором отсутствует трение и не учитывается его собственный вес) выигрыш в силе равен отношению длины плеча, к которому приложена сила, к длине плеча, на которое действует сила сопротивления. Исходя из правила рычага $F_{пр} \cdot l_{пр} = F_{сопр} \cdot l_{сопр}$, выигрыш в силе можно рассчитать по формуле: $\frac{F_{сопр}}{F_{пр}} = \frac{l_{пр}}{l_{сопр}}$. Таким образом, чтобы получить значительный выигрыш в силе, необходимо, чтобы плечо приложенной силы было существенно длиннее плеча силы сопротивления.

Ответ: Выигрыш в силе — это отношение силы, которую развивает механизм, к силе, которую к нему прикладывают.