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

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 32. Рычаг. Вопросы - номер 1, страница 119.

Условие.

Решение.

1. Что представляет собой рычаг?

Рычаг — это один из простейших механизмов, представляющий собой твёрдое тело (например, стержень или балку), которое может вращаться вокруг неподвижной точки, называемой точкой опоры или осью вращения. Рычаги используются для преобразования силы и/или перемещения, что позволяет получить выигрыш в силе или в расстоянии.

Ключевыми понятиями, связанными с рычагом, являются: точка опоры, сила, прикладываемая к рычагу, и нагрузка (сила сопротивления), которую необходимо преодолеть. Расстояние от точки опоры до линии действия приложенной силы называется плечом силы ($d_1$ или $l_1$), а расстояние от точки опоры до линии действия нагрузки — плечом нагрузки ($d_2$ или $l_2$).

Принцип работы рычага описывается правилом равновесия (правилом моментов), которое было сформулировано Архимедом. Рычаг находится в равновесии, когда сумма моментов сил, вращающих его в одном направлении (например, по часовой стрелке), равна сумме моментов сил, вращающих его в противоположном направлении (против часовой стрелки).

Математически для двух сил это выражается формулой:
$M_1 = M_2$
где $M_1$ и $M_2$ — моменты сил. Момент силы ($\text{M}$) — это произведение модуля силы ($\text{F}$) на её плечо ($\text{d}$): $M = F \cdot d$.

Таким образом, условие равновесия рычага можно записать как:
$F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$
Здесь $F_1$ — приложенная сила (усилие), $d_1$ — плечо этой силы, $F_2$ — сила сопротивления (вес груза), а $d_2$ — плечо силы сопротивления.

Из этой формулы следует, что, прикладывая силу к более длинному плечу, можно уравновесить значительно большую силу на коротком плече. Отношение сил обратно пропорционально отношению плеч:
$\frac{F_2}{F_1} = \frac{d_1}{d_2}$
Это соотношение определяет выигрыш в силе, который дает рычаг.

В зависимости от взаимного расположения точки опоры, точки приложения усилия и точки приложения нагрузки, рычаги делят на три класса (рода):
Рычаг первого рода: Точка опоры находится между точками приложения сил. Примеры: качели-доска, ножницы, лом.
Рычаг второго рода: Нагрузка находится между точкой опоры и точкой приложения усилия. Примеры: тачка, открывалка для бутылок. Такой рычаг всегда дает выигрыш в силе.
Рычаг третьего рода: Усилие прикладывается между точкой опоры и нагрузкой. Примеры: пинцет, удочка, предплечье человека. Такой рычаг дает проигрыш в силе, но выигрыш в расстоянии и скорости.

Ответ: Рычаг — это твёрдое тело, имеющее неподвижную точку опоры, которое используется для преобразования силы и перемещения. Его работа основана на правиле моментов: $F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$, что позволяет получать выигрыш в силе за счёт увеличения плеча приложения этой силы.