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 № 2 - номер 4, страница 86.

Решение.

Решение

Ножницы являются примером рычага первого рода, где винт служит точкой опоры. Работа любого рычага подчиняется правилу моментов. Момент силы $\text{M}$ — это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы, и она равна произведению модуля силы $\text{F}$ на её плечо $\text{l}$ (кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы).

$M = F \cdot l$

Когда мы режем проволоку, мы прикладываем к ручкам ножниц силу $F_1$ на расстоянии $l_1$ от винта. Эта сила создает вращающий момент $M_1 = F_1 \cdot l_1$.

Проволока сопротивляется разрезанию с силой $F_2$, которая приложена к лезвиям на расстоянии $l_2$ от винта. Эта сила создает противодействующий момент $M_2 = F_2 \cdot l_2$.

Для того чтобы разрезать проволоку, создаваемый нами момент $M_1$ должен быть больше или равен моменту силы сопротивления $M_2$:

$F_1 \cdot l_1 \ge F_2 \cdot l_2$

Из этого соотношения можно выразить силу, которую необходимо приложить к ручкам:

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

Сила сопротивления металлической проволоки $F_2$ достаточно велика, а сила наших рук $F_1$ ограничена. Длина ручек $l_1$ — величина постоянная для данных ножниц. Чтобы уменьшить необходимое для разрезания усилие $F_1$, необходимо уменьшить отношение $\frac{l_2}{l_1}$. Этого можно достичь, уменьшая плечо силы сопротивления $l_2$, то есть перемещая проволоку как можно ближе к винту.

Таким образом, чем ближе проволока к винту, тем меньше плечо силы сопротивления $l_2$ и тем меньшее усилие $F_1$ нужно приложить к ручкам для ее разрезания. Мы получаем больший выигрыш в силе.

Ответ: Проволоку перемещают ближе к винту ножниц, чтобы уменьшить плечо силы сопротивления. Согласно правилу рычага, это позволяет увеличить силу, действующую на проволоку со стороны лезвий, и разрезать твердый материал, прикладывая к ручкам меньшее усилие.