Номер 1, страница 119 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 32. Рычаг. Обсудить в классе - номер 1, страница 119.

Условие.

Решение.

1. Клещи, используемые для вытаскивания гвоздя, представляют собой простой механизм — рычаг. Принцип действия рычага позволяет получить выигрыш в силе. Когда клещи упираются в доску, эта точка становится точкой опоры (осью вращения). Длинные рукоятки клещей, на которые давит человек, образуют длинное плечо рычага, а короткая часть инструмента, захватывающая гвоздь, — короткое плечо.

Согласно золотому правилу механики для рычага, во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Математически это выражается правилом моментов: момент силы, приложенной человеком, должен быть равен моменту силы сопротивления (силы трения, удерживающей гвоздь). Момент силы — это произведение величины силы на длину её плеча.

Обозначим силу, прикладываемую к рукояткам, как $F_1$, а длину рукояток (длинное плечо) — $l_1$. Силу сопротивления гвоздя обозначим как $F_2$, а расстояние от точки опоры до гвоздя (короткое плечо) — $l_2$. Условие равновесия рычага записывается как:

$F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$

Из этой формулы видно, что сила, необходимая для вытаскивания гвоздя, обратно пропорциональна длине плеча: $F_1 = F_2 \cdot \frac{l_2}{l_1}$. Поскольку у клещей плечо $l_1$ намного больше плеча $l_2$, то и сила $F_1$, которую нужно приложить человеку, будет во столько же раз меньше силы сопротивления $F_2$. Это и позволяет с легкостью вытащить гвоздь, преодолевая значительную силу трения.

Ответ: Клещи действуют как рычаг, который даёт значительный выигрыш в силе. Благодаря тому, что длина рукояток (длинное плечо) во много раз превышает расстояние от точки опоры до гвоздя (короткое плечо), небольшое усилие, приложенное к рукояткам, преобразуется в большую силу, достаточную для преодоления силы трения и вытаскивания гвоздя из доски.