Номер 6, страница 39, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 5. Статика. Параграф 47. Применение условий равновесия твёрдого тела. Решение задач - номер 6, страница 39.

Условие.

6. Для резки бумаги обычно используют ножницы с короткими ручками и длинными лезвиями, а для резки металла — ножницы с длинными ручками и короткими лезвиями. Почему применяют такие конструкции ножниц?

Решение.

Ножницы представляют собой двойной рычаг, ось вращения которого проходит через соединяющий их винт. Работа ножниц, как и любого рычага, подчиняется «золотому правилу механики»: выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии, и наоборот. Это можно описать с помощью правила моментов сил.

Момент силы $\text{M}$ равен произведению силы $\text{F}$ на её плечо $\text{l}$ (расстояние от оси вращения до точки приложения силы): $M = F \cdot l$. Для того чтобы разрезать материал, момент силы, создаваемый рукой ($M_1 = F_1 \cdot l_1$), должен преодолеть момент силы сопротивления материала ($M_2 = F_2 \cdot l_2$). Здесь $l_1$ — это длина ручки, а $l_2$ — расстояние от винта до точки реза. Условие резания: $F_1 \cdot l_1 \ge F_2 \cdot l_2$. Отсюда выигрыш в силе составляет $\frac{F_2}{F_1} = \frac{l_1}{l_2}$.

Конструкция ножниц зависит от свойств разрезаемого материала и цели работы.

Ножницы для резки бумаги (с короткими ручками и длинными лезвиями)

Бумага оказывает незначительное сопротивление при разрезании, поэтому для работы с ней не требуется создавать большую силу. Главная задача — резать быстро и делать длинные ровные разрезы. В ножницах для бумаги длина лезвий ($l_2$) больше длины ручек ($l_1$), поэтому отношение $\frac{l_1}{l_2}$ меньше единицы. Это означает, что мы получаем проигрыш в силе, но выигрыш в расстоянии. Небольшое движение ручек приводит к большому перемещению концов лезвий, что позволяет за одно движение разрезать значительную длину бумаги.

Ответ: Ножницы для бумаги имеют длинные лезвия и короткие ручки для получения выигрыша в расстоянии, что позволяет резать быстро и удобно, так как для разрезания бумаги не требуется большая сила.

Ножницы для резки металла (с длинными ручками и короткими лезвиями)

Металл — прочный материал, для резки которого требуется очень большая сила. Чтобы человек мог создать необходимое усилие, применяют ножницы с длинными ручками ($l_1$) и короткими лезвиями ($l_2$). В этом случае отношение плеч $\frac{l_1}{l_2}$ значительно больше единицы, что обеспечивает большой выигрыш в силе. Прикладывая умеренное усилие к длинным ручкам, на коротких лезвиях создаётся огромная режущая сила, способная разрезать листовой металл. Платой за такой выигрыш в силе является проигрыш в расстоянии: за одно полное движение ручек разрезается лишь небольшой участок материала.

Ответ: Ножницы для металла имеют длинные ручки и короткие лезвия для получения максимального выигрыша в силе, необходимого для разрезания прочных материалов.