Номер 12, страница 81, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 24. Блоки. Наклонная плоскость - номер 12, страница 81.

Условие.

12. Приведите примеры простых механизмов и расскажите, для чего они предназначены. Дополнительную информацию вы можете найти в Интернете.

Решение.

Простые механизмы — это устройства, которые служат для преобразования силы (позволяют приложить меньшую силу для перемещения тяжелого объекта) или изменения её направления. Основной принцип их работы — «золотое правило механики»: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Это означает, что работа, совершаемая при помощи механизма, в идеальном случае (без учёта трения) равна работе, совершаемой без него. К простым механизмам относят рычаг, блок, ворот, наклонную плоскость, клин и винт.

Рычаг

Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры. Принцип действия рычага позволяет, приложив усилие к одному его концу (длинному плечу), получить большее усилие на другом конце (коротком плече). Условие равновесия рычага описывается правилом: силы, действующие на рычаг, обратно пропорциональны их плечам (расстояниям от точки опоры до линии действия силы). Математически это выражается формулой: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$. Примерами рычагов являются качели, ножницы, лом, тачка, весло.

Ответ: Рычаг предназначен для получения выигрыша в силе или в расстоянии, а также для изменения направления действия силы.

Блок

Блок представляет собой колесо с желобом, по которому пропущен трос, веревка или цепь. Блоки бывают двух видов. Неподвижный блок закреплён и не перемещается при подъёме груза; он не даёт выигрыша в силе, но позволяет изменить её направление, что удобно для подъема грузов. Подвижный блок движется вместе с грузом и даёт двукратный выигрыш в силе, так как вес груза распределяется на две части троса. Системы из нескольких блоков, называемые полиспастами, позволяют получить значительный выигрыш в силе. Блоки широко применяются в подъёмных кранах, лифтах, на флагштоках.

Ответ: Блок предназначен для изменения направления силы (неподвижный блок) или для получения выигрыша в силе (подвижный блок и полиспаст) при подъеме грузов.

Ворот

Ворот (или колесо и ось) состоит из двух цилиндров разного радиуса, жёстко соединённых и вращающихся вокруг одной оси. Сила прикладывается к цилиндру большего радиуса (или к рукоятке), а груз крепится к тросу, намотанному на цилиндр меньшего радиуса. Ворот даёт выигрыш в силе, равный отношению радиуса большего цилиндра к радиусу меньшего. Классический пример — колодезный ворот для подъёма ведра с водой. Другие примеры: руль автомобиля, отвёртка, дверная ручка.

Ответ: Ворот предназначен для получения выигрыша в силе за счет разницы в радиусах колеса и оси, что позволяет поднимать тяжелые предметы или прикладывать большой вращающий момент.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это любая плоская поверхность, расположенная под углом к горизонтали. Она позволяет перемещать тяжёлые предметы на высоту с меньшим усилием, чем при подъёме вертикально вверх. Выигрыш в силе достигается за счёт увеличения пройденного пути. Чем меньше угол наклона, тем меньше требуемая сила, но тем длиннее путь. Сила $\text{F}$, необходимая для перемещения груза весом $\text{P}$ (без учёта трения), равна $F = P \cdot \frac{h}{l}$, где $\text{h}$ — высота, а $\text{l}$ — длина наклонной плоскости. Примеры: пандусы для инвалидных колясок и съезда, эстакады, трапы, горные дороги-серпантины.

Ответ: Наклонная плоскость предназначена для уменьшения силы, необходимой для подъема груза на определенную высоту, за счет увеличения пройденного пути.

Клин

Клин — это, по сути, сдвоенная наклонная плоскость. Он имеет треугольное сечение и используется для разделения или раскалывания твёрдых тел. Принцип действия основан на преобразовании силы, приложенной к его тупому концу, в значительно большие силы, действующие перпендикулярно его боковым граням. Чем острее клин, тем больший выигрыш в силе он обеспечивает. Примеры клина: топор, нож, зубило, гвоздь.

Ответ: Клин предназначен для преобразования силы, приложенной в одном направлении, в силы, действующие перпендикулярно его рабочим поверхностям, что используется для разделения, раскалывания или фиксации объектов.

Винт

Винт — это механизм, который представляет собой наклонную плоскость, обёрнутую вокруг цилиндра (стержня). Он преобразует вращательное движение в поступательное. При закручивании винта создаётся значительное осевое усилие, что позволяет либо скреплять детали с большой силой, либо перемещать тяжелые грузы. Винт даёт очень большой выигрыш в силе. Примеры: крепёжные болты и шурупы, тиски, винтовой домкрат для автомобиля, штопор, крышка на банке.

Ответ: Винт предназначен для преобразования вращательного движения в поступательное и для создания большого усилия сжатия или подъема, что используется для крепления деталей или перемещения грузов.