Номер 2, страница 136, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Простые механизмы. «золотое правило» механики. Параграф 82. Блок и система блоков. Повторим изученное - номер 2, страница 136.

Условие.

• Что такое выигрыш в силе?

Решение.

Что такое выигрыш в силе?

Выигрыш в силе — это физическая величина, которая показывает, во сколько раз простой механизм (такой как рычаг, блок, наклонная плоскость или гидравлический пресс) позволяет увеличить силу, действующую на объект. Иными словами, это отношение величины выходной силы, создаваемой механизмом (например, силы, поднимающей груз), к величине входной силы, которую прикладывает человек или другой источник (движущей силе).

Выигрыш в силе является безразмерной величиной и рассчитывается по формуле:

$k = \frac{F_{вых}}{F_{вх}}$

где:
$\text{k}$ — выигрыш в силе,
$F_{вых}$ — выходная сила (сила, с которой механизм действует на груз, или сила сопротивления),
$F_{вх}$ — входная сила (сила, которую мы прикладываем к механизму).

Если $k > 1$, то механизм дает выигрыш в силе. Например, если выигрыш в силе равен 4, это означает, что для подъема груза весом 400 Н потребуется приложить к механизму силу всего в 100 Н (без учета потерь на трение).

Принцип выигрыша в силе лежит в основе работы многих простых механизмов:

Рычаг: Выигрыш в силе достигается за счет разницы в длинах плеч рычага. Согласно правилу равновесия рычага, силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: $\frac{F_{вых}}{F_{вх}} = \frac{l_{вх}}{l_{вых}}$. Таким образом, выигрыш в силе равен отношению длин плеч.

Подвижный блок: Идеальный (без веса и трения) подвижный блок дает двукратный выигрыш в силе, так как вес груза равномерно распределяется на два участка троса, поддерживающих блок.

Наклонная плоскость: Позволяет перемещать тяжелые предметы вверх, прикладывая силу, значительно меньшую, чем вес самого предмета. В идеальном случае (без трения) выигрыш в силе равен отношению длины наклонной плоскости к ее высоте.

Важно помнить о «золотом правиле» механики, которое гласит: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии. Это означает, что для совершения той же работы при помощи механизма, мы прикладываем меньшую силу, но на большем расстоянии. Работа (произведение силы на перемещение) в идеальном механизме остается постоянной: $A = F_{вх} \cdot s_{вх} = F_{вых} \cdot s_{вых}$.

Ответ: Выигрыш в силе — это отношение выходной силы, создаваемой механизмом, к приложенной к нему входной силе. Эта величина показывает, во сколько раз механизм усиливает приложенное воздействие, что позволяет выполнять работу с меньшим усилием, но за счет увеличения проходимого расстояния.