Номер 1, страница 64, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 23. Простые механизмы. Рычаг - номер 1, страница 64.

Условие.

1. Рассмотрите внимательно рисунки 23.1, а, б. Что вы заметили? Какую гипотезу вы можете высказать?

Рис. 23.1

Проверим нашу гипотезу: подвесим к рычагу на равных расстояниях от оси вращения по разные стороны от неё грузы равной массы. Вес этих грузов одинаков — следовательно, они действуют на рычаг с равными силами. Мы увидим, что рычаг при этом будет находиться в равновесии (рис. 23.2, а).

Подвешивая по разные стороны от оси вращения грузы разной массы, мы убедимся, что рычаг находится в равновесии при условии, что точка приложения большей силы находится ближе к оси вращения, чем точка приложения меньшей силы (рис. 23.2, б, в).

Рис. 23.2

А проведя измерения, мы обнаружим, что рычаг находится в равновесии, если выполняется условие

$\frac{l_1}{l_2} = \frac{F_2}{F_1}$

где $F_1$ и $F_2$ — силы, действующие на рычаг со стороны грузов, а $l_1$ и $l_2$ — расстояния от оси вращения до линий действия этих сил (см. схемы в правой части рисунка 23.2).

Решение.

Решение

При внимательном рассмотрении рисунков 23.1, а и б, можно заметить следующее. На рисунке 23.1, а два человека примерно одинаковой массы сидят на одинаковом расстоянии от центра качелей (точки опоры), и качели находятся в равновесии. На рисунке 23.1, б люди разной массы (взрослый и ребенок) также уравновешивают качели. Для этого более тяжелый взрослый сидит ближе к точке опоры, а более легкий ребенок — дальше от нее.
Основываясь на этих наблюдениях, можно выдвинуть гипотезу: условие равновесия рычага зависит не только от величины действующих сил, но и от точек их приложения. Чтобы уравновесить большую силу меньшей, нужно приложить меньшую силу на большем расстоянии от оси вращения. Это соотношение можно описать правилом моментов: рычаг находится в равновесии, когда момент силы, вращающий его в одном направлении, равен моменту силы, вращающему его в противоположном направлении. Момент силы определяется как произведение модуля силы $\text{F}$ на ее плечо $\text{l}$ (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы). Таким образом, гипотеза состоит в том, что для равновесия выполняется условие $F_1 l_1 = F_2 l_2$.

Ответ: На рисунках замечено, что для равновесия качелей люди с одинаковой массой сидят на равном расстоянии от опоры, а человек с большей массой сидит ближе к опоре, чем человек с меньшей массой. Можно высказать гипотезу: чтобы рычаг находился в равновесии, произведение силы на ее плечо (расстояние от точки опоры) должно быть одинаковым с обеих сторон. Меньшая сила уравновешивает большую, будучи приложенной на большем расстоянии от опоры.