Номер 16, страница 82, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 24. Блоки. Наклонная плоскость - номер 16, страница 82.

Условие.

16. Что общего у подвижного и неподвижного блоков и чем они различаются?

Решение.

Общее

Подвижный и неподвижный блоки являются разновидностями простого механизма, известного как «блок». Их общая конструктивная основа — это колесо с желобом по окружности (шкив), которое вращается вокруг своей оси, и через которое перекинут гибкий элемент (веревка, трос или цепь). Основное назначение обоих типов блоков — изменять параметры приложения силы для облегчения подъема или перемещения грузов. И подвижный, и неподвижный блок можно рассматривать как разновидность рычага.

Ответ: Общим для подвижного и неподвижного блоков является их устройство (колесо с желобом и трос) и их назначение в качестве простых механизмов, предназначенных для работы с силами при перемещении грузов.

Различия

Несмотря на конструктивное сходство, подвижный и неподвижный блоки имеют принципиальные различия в способе крепления, принципе действия и достигаемом результате.

1. Крепление оси. Ось неподвижного блока жестко закреплена, и сам блок не перемещается в пространстве во время работы. Ось подвижного блока, наоборот, не зафиксирована и перемещается (поднимается или опускается) вместе с грузом.

2. Выигрыш в силе. Неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Он только изменяет направление приложения силы, что часто бывает удобно (например, тянуть веревку вниз, чтобы поднять груз вверх). В идеальных условиях (пренебрегая трением и весом троса) для подъема груза весом $\text{P}$ необходимо приложить силу $\text{F}$, равную этому весу: $F = P$. Подвижный блок дает двукратный выигрыш в силе, так как вес груза распределяется на два участка троса. Следовательно, для подъема того же груза требуется приложить силу, в два раза меньшую его веса: $F = \frac{P}{2}$.

3. Проигрыш в расстоянии. Согласно «золотому правилу механики», выигрыш в силе приводит к проигрышу в расстоянии. При использовании неподвижного блока, чтобы поднять груз на высоту $\text{h}$, нужно вытянуть трос на такую же длину $\text{s}$, то есть $s = h$. При использовании подвижного блока, чтобы поднять груз на высоту $\text{h}$, свободный конец троса необходимо протянуть на расстояние $\text{s}$, вдвое большее: $s = 2h$.

Ответ: Основные различия заключаются в следующем: неподвижный блок имеет закрепленную ось, не дает выигрыша в силе ($F=P$), но изменяет ее направление, при этом проигрыша в расстоянии нет ($s=h$). Подвижный блок имеет движущуюся вместе с грузом ось, дает двукратный выигрыш в силе ($F = P/2$), но не меняет направление силы (в простейшей конфигурации) и дает двукратный проигрыш в расстоянии ($s=2h$).