Номер 3, страница 139, 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. Вопросы и задания - номер 3, страница 139.

Условие.

3. Какой выигрыш в силе даёт подвижный блок?

Решение.

Подвижный блок — это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом. Он предназначен для получения выигрыша в силе.

Решение

Рассмотрим идеальный подвижный блок, то есть будем пренебрегать его весом и трением в оси. Груз весом $\text{P}$ подвешен к оси блока. Через блок перекинута веревка (или трос), один конец которой закреплен неподвижно, а к другому концу прикладывают силу $\text{F}$ для подъема груза.

Вес груза $\text{P}$ в этой системе распределяется на два участка веревки, поддерживающие блок. Если тянуть за веревку так, что ее участки практически параллельны друг другу, то нагрузка распределится между ними поровну. Сила натяжения каждого участка веревки будет равна приложенной силе $\text{F}$.

Для равномерного подъема груза необходимо, чтобы суммарная сила, направленная вверх, уравновешивала силу тяжести груза, направленную вниз. На блок вверх действуют две силы натяжения веревки, каждая равная $\text{F}$. Следовательно, условие равновесия имеет вид:

$P = F + F = 2F$

Из этого уравнения можно выразить силу $\text{F}$, которую необходимо приложить для подъема груза:

$F = \frac{P}{2}$

Выигрыш в силе, который дает механизм, определяется как отношение веса поднимаемого груза $\text{P}$ к прикладываемой для этого силе $\text{F}$. Для идеального подвижного блока выигрыш в силе составляет:

$\frac{P}{F} = \frac{P}{P/2} = 2$

Таким образом, идеальный подвижный блок позволяет уменьшить прикладываемую силу в два раза по сравнению с весом груза.

Важно отметить, что согласно "золотому правилу механики", выигрыш в силе приводит к проигрышу в расстоянии. Чтобы поднять груз на высоту $\text{h}$, свободный конец веревки придется вытянуть на расстояние $s=2h$.

В реальных условиях выигрыш в силе будет несколько меньше 2, так как часть прикладываемой силы идет на подъем самого блока и на преодоление сил трения.

Ответ: Идеальный подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.