Номер 10, страница 120 - гдз по физике 7 класс тесты Чеботарева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Контрольный тест по темам «Работа», «Мощность», «Энергия». Вариант № 2 - номер 10, страница 120.

Решение.

Условием равновесия рычага является равенство моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, и моментов сил, вращающих его против часовой стрелки. Момент силы $\text{M}$ определяется как произведение модуля силы $\text{F}$ на её плечо $\text{d}$ (кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы), то есть $M = F \cdot d$. Рычаг находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к нему сил равна нулю.

Решение

Рассмотрим каждый из трёх рычагов:

№ 1

На этот рычаг действуют две силы. Сила $\vec{F_1}$, приложенная слева от точки опоры, создаёт вращающий момент, направленный против часовой стрелки. Сила $\vec{F_2}$, приложенная справа от точки опоры, создаёт вращающий момент, направленный по часовой стрелке. Поскольку моменты сил направлены в противоположные стороны, существует возможность их взаимной компенсации. Если моменты сил равны по величине ($M_1 = M_2$), рычаг будет находиться в равновесии. Следовательно, такое состояние возможно.

№ 2

На этот рычаг также действуют две силы, $\vec{F_1}$ и $\vec{F_2}$. Однако обе силы приложены с одной стороны от точки опоры (слева) и направлены вниз. Это означает, что обе силы создают вращающие моменты, направленные в одну и ту же сторону — против часовой стрелки. Суммарный момент будет равен сумме моментов этих сил $M_{общ} = M_1 + M_2$. Так как нет силы, создающей момент в противоположном направлении (по часовой стрелке), рычаг не может находиться в равновесии и будет вращаться.

№ 3

Как и в первом случае, сила $\vec{F_1}$ (слева от опоры) создаёт момент против часовой стрелки, а сила $\vec{F_2}$ (справа от опоры) — по часовой стрелке. Моменты сил направлены в противоположные стороны, и при определённом соотношении величин сил и их плеч они могут уравновесить друг друга ($M_1 = M_2$). Следовательно, этот рычаг может находиться в равновесии.

Из анализа следует, что в равновесии не может находиться только рычаг, изображённый на рисунке № 2.

Ответ: 2) № 2.