Номер 2, страница 87 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-46. Применение правила равновесия рычага к блоку. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики. Вариант № 2 - номер 2, страница 87.

Решение.

Разница в том, дают ли блоки выигрыш в силе, заключается в их устройстве и принципе действия, которые можно объяснить с помощью правила рычага и распределения сил.

Неподвижный блок, ось которого закреплена, по своей сути является равноплечим рычагом. Точка опоры находится в центре оси блока. Сила, которую мы прикладываем ($\text{F}$), и вес груза ($\text{P}$) действуют на одинаковых расстояниях от оси, равных радиусу блока $\text{r}$. Условие равновесия рычага $M_1 = M_2$ в данном случае выглядит как $F \cdot r = P \cdot r$. Из этого следует, что $F = P$. Таким образом, чтобы поднять груз, нужно приложить силу, равную его весу. Выигрыша в силе нет. Неподвижный блок полезен тем, что позволяет изменять направление силы, делая подъем грузов более удобным.

Подвижный блок, в отличие от неподвижного, движется вместе с грузом. Вес груза $\text{P}$ в этом случае распределяется на две части веревки, удерживающие блок. На одну часть мы тянем с силой $\text{F}$, а вторая закреплена. В идеальном случае (без учета веса блока и трения) нагрузка делится поровну между двумя частями веревки. Сила натяжения в каждой части веревки будет равна приложенной силе $\text{F}$. Таким образом, вес груза уравновешивается суммой сил натяжения: $P = F + F = 2F$. Отсюда сила, необходимая для подъема, равна половине веса груза: $F = P/2$. Это означает, что подвижный блок дает двукратный выигрыш в силе. С точки зрения рычага, подвижный блок можно рассматривать как рычаг, у которого плечо приложенной силы (диаметр блока, $2r$) в два раза больше плеча силы тяжести груза (радиус блока, $\text{r}$).

Ответ: Подвижный блок даёт выигрыш в силе, так как вес груза распределяется на две ветви веревки, и для его подъёма требуется приложить силу, равную половине веса груза ($F = P/2$). Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, поскольку он является равноплечим рычагом, и прикладываемая сила равна весу груза ($F = P$); он лишь меняет направление действия силы.