Номер 32, страница 75, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 23. Простые механизмы. Рычаг - номер 32, страница 75.

Условие.

32. Используя Интернет, найдите информацию о самодельных устройствах, в которых используется рычаг. По возможности изготовьте такие устройства или их модели.

Решение.

Рычаг — это простейший механизм, представляющий собой твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры (точки опоры). Принцип рычага используется во многих самодельных устройствах для получения выигрыша в силе или в расстоянии. Основное правило равновесия рычага описывается формулой: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$, где $F_1$ и $F_2$ — силы, приложенные к рычагу, а $l_1$ и $l_2$ — плечи этих сил (расстояния от точки опоры до линии действия силы).

Информация о самодельных устройствах, в которых используется рычаг

Используя интернет, можно найти множество примеров и инструкций по созданию самодельных конструкций, основанных на принципе рычага. Вот несколько из них:

1. Самодельная катапульта (требушет или онагр). Это метательное устройство, в основе которого лежит рычаг. В зависимости от конструкции, это может быть рычаг первого или третьего рода. Длинное плечо рычага разгоняется за счет силы упругости (в онагре) или падения тяжелого противовеса (в требушете), что позволяет метать снаряды на большие расстояния. Это популярный проект для демонстрации законов физики.

2. Колодезный "журавль". Это простое и эффективное приспособление для подъема воды из колодца, являющееся классическим примером рычага первого рода. Оно представляет собой длинный шест (рычаг), который может поворачиваться на закрепленной опоре. На длинном конце шеста закреплена веревка с ведром, а на коротком — противовес. Противовес уравновешивает вес ведра с водой, что значительно облегчает его подъем.

3. Самодельный пресс. Для выдавливания сока из фруктов, прессования макулатуры или других хозяйственных нужд можно изготовить рычажный пресс. В нем используется длинная рукоятка (рычаг), которая позволяет создать большое давление. Приложив небольшое усилие к длинному плечу рычага, можно получить значительную силу на коротком плече. Это пример рычага, дающего выигрыш в силе.

Ответ: Примерами самодельных устройств, использующих рычаг, являются катапульта, колодезный "журавль", самодельные прессы и орехоколы. Эти устройства используют принцип рычага для получения выигрыша в силе (пресс, "журавль") или в расстоянии и скорости (катапульта).

Изготовление модели устройства, использующего рычаг (на примере катапульты)

Создание небольшой действующей модели катапульты — интересный проект, который наглядно демонстрирует принцип действия рычага. Для этого понадобятся простые материалы.

Необходимые материалы: палочки для мороженого (около 10-15 штук), канцелярские резинки (5-7 штук), пластиковая крышка от бутылки, клеевой пистолет или прочный клей, небольшой "снаряд" (шарик из бумаги, ластик).

Инструкция по сборке:

1. Основание: Сложите вместе стопкой 7-8 палочек. Плотно стяните концы стопки двумя канцелярскими резинками. Это будет основание и точка опоры (фулькрум) нашей катапульты.

2. Метательный рычаг: Возьмите две палочки. На конец одной из них приклейте пластиковую крышку — это будет "корзина" для снаряда. Скрепите эти две палочки с одного конца резинкой. Они должны образовывать "раскрывающийся клюв".

3. Сборка конструкции: Раздвиньте две палочки метательного рычага и вставьте между ними основание (стопку палочек) так, чтобы оно оказалось ближе к скрепленному резинкой концу. Основание будет служить точкой опоры.

4. Создание натяжения: Возьмите еще две или четыре резинки и накрест закрепите метательный рычаг на основании. Резинки должны притягивать длинный конец рычага (с крышкой) вниз к основанию, создавая напряжение для выстрела.

5. Испытание: Положите "снаряд" в крышку. Нажмите на конец рычага, оттягивая его вниз, а затем резко отпустите. Сила упругости резинок заставит рычаг резко повернуться вокруг точки опоры и запустить снаряд.

Эта модель является примером рычага первого рода. Точка опоры (стопка палочек) находится между точкой приложения силы (резинки, тянущие рычаг) и точкой, где находится груз (снаряд). Выигрыш здесь получается не в силе, а в скорости и расстоянии, которое проходит конец рычага со снарядом.

Ответ: Следуя инструкции, можно изготовить простую действующую модель катапульты из палочек для мороженого, резинок и пластиковой крышки. Эта модель наглядно демонстрирует применение рычага для метания предметов за счет преобразования энергии упругой деформации в кинетическую энергию.