Номер 1, страница 107 - гдз по физике 7 класс тесты Чеботарева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. «Золотое правило» механики - номер 1, страница 107.

Решение.

1. Решение

Этот вопрос относится к основному принципу работы простых механизмов, известному как «золотое правило механики». Оно гласит: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Рассмотрим идеальный простой механизм, в котором нет потерь энергии (например, на трение). В этом случае работа, совершаемая приложенной силой ($A_1$), равна полезной работе, совершаемой механизмом для перемещения груза ($A_2$).

$A_1 = A_2$

Работа определяется как произведение силы на путь, пройденный точкой приложения силы в направлении её действия:

$A = F \cdot s$

Таким образом, равенство работ можно записать в виде:

$F_1 \cdot s_1 = F_2 \cdot s_2$

где $F_1$ – малая приложенная сила, $s_1$ – путь, который проходит точка приложения этой силы, $F_2$ – большая сила, которую развивает механизм (например, вес поднимаемого груза), а $s_2$ – путь, на который механизм перемещает груз.

По условию задачи, применение механизма позволяет выиграть в силе. Это означает, что сила, развиваемая механизмом, больше приложенной силы: $F_2 > F_1$.

Чтобы равенство $F_1 \cdot s_1 = F_2 \cdot s_2$ выполнялось при условии $F_2 > F_1$, необходимо, чтобы путь, пройденный точкой приложения малой силы, был больше пути, на который перемещается груз: $s_1 > s_2$.

Это и есть проигрыш в расстоянии (или в пути). Чтобы поднять тяжелый груз на небольшую высоту, мы должны приложить меньшую силу, но на протяжении большего пути.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1) пути, который проходит точка приложения малой силы. Этот вариант полностью соответствует «золотому правилу механики». Проигрыш происходит именно в пути.

2) времени, которое необходимо для поворота механизма малой силой. Время совершения работы не связано напрямую с выигрышем в силе. Оно зависит от скорости, с которой совершается работа, и не является величиной, в которой происходит проигрыш согласно принципу работы механизмов.

3) скорости поворота механизма малой силой. Проигрыш в скорости действительно происходит, но на выходе механизма (скорость перемещения груза меньше скорости точки приложения силы), и он является следствием проигрыша в расстоянии. Фундаментальным является именно проигрыш в расстоянии.

Таким образом, правильным является первый вариант.

Ответ: 1.