Номер 4, страница 86 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-45. Рычаги в технике, быту и природе. Вариант № 1 - номер 4, страница 86.

Решение.

Решение

Кусачки являются простым механизмом, представляющим собой сдвоенный рычаг. Работа этого инструмента основана на правиле моментов, которое гласит, что рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, действующих на него, равны. Момент силы $\text{M}$ вычисляется как произведение силы $\text{F}$ на её плечо $\text{l}$ (расстояние от точки опоры до точки приложения силы): $M = F \cdot l$.

В кусачках точкой опоры является шарнир. Сила $F_1$, которую человек прикладывает к ручкам, действует на длинном плече $l_1$ (длина ручки). Сила сопротивления материала $F_2$, которую необходимо преодолеть для его разрезания, действует на коротком плече $l_2$ (расстояние от шарнира до режущей кромки).

Условие равновесия моментов для кусачек записывается как $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$. Отсюда можно выразить силу, с которой режущие кромки действуют на материал:

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

Эта формула показывает, что сила на режущих кромках ($F_2$) во столько раз больше силы, приложенной к ручкам ($F_1$), во сколько раз плечо $l_1$ (длина ручек) больше плеча $l_2$ (длина режущей части до шарнира). Отношение $\frac{l_1}{l_2}$ дает выигрыш в силе.

Таким образом, чтобы с помощью небольшой мышечной силы перекусить твердый материал (например, проволоку), необходимо создать на режущих кромках значительно большую силу. Это достигается за счет того, что ручки кусачек ($l_1$) делают намного длиннее их режущей части ($l_2$).

Ответ: Ручки кусачек всегда длиннее режущей части, чтобы обеспечить выигрыш в силе. Кусачки — это рычаг, и согласно правилу рычага, прикладывая силу к длинному плечу (ручкам), мы получаем на коротком плече (режущей части) силу, во столько же раз большую. Это позволяет небольшим усилием руки создавать давление, достаточное для перекусывания твердых материалов.