Номер 2, страница 126 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 35. Другие механизмы. Вспомните - номер 2, страница 126.

Условие.

Решение.

Рычаг — это один из простейших механизмов, представляющий собой твёрдое тело (например, стержень или балка), которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры. Рычаги используются для преобразования силы, а именно для получения выигрыша в силе или в расстоянии.

Принцип действия рычага был сформулирован древнегреческим учёным Архимедом. Ему приписывают знаменитую фразу: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».

Основные элементы рычага:

• Точка опоры (ось вращения) — неподвижная точка, вокруг которой вращается рычаг.
• Сила ($F_1$) — сила, которая прикладывается к рычагу для совершения работы (усилие).
• Сила сопротивления ($F_2$) — сила, которую необходимо преодолеть с помощью рычага (груз, нагрузка).
• Плечо силы ($d_1$) — кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы $F_1$.
• Плечо силы сопротивления ($d_2$) — кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы $F_2$.

Условие равновесия рычага (правило моментов)

Рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающей его в одном направлении (например, по часовой стрелке), равен моменту силы, вращающей его в противоположном направлении (против часовой стрелки). Момент силы — это произведение модуля силы на её плечо ($M = F \cdot d$). Таким образом, условие равновесия рычага записывается в виде формулы:

$M_1 = M_2$ или $F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$

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 отношение показывает, во сколько раз рычаг даёт выигрыш в силе.

Виды рычагов

В зависимости от взаимного расположения точки опоры и точек приложения сил, рычаги делят на три рода:

• Рычаг первого рода: Точка опоры находится между точками приложения сил. Такие рычаги могут давать выигрыш в силе (если плечо приложенной силы длиннее), в расстоянии (если плечо приложенной силы короче) или не давать ни того, ни другого, а лишь менять направление силы (если плечи равны).
  Примеры: качели-балансир, ножницы, гвоздодёр, весы.
• Рычаг второго рода: Точка приложения силы сопротивления (груз) находится между точкой опоры и точкой приложения усилия. Такой рычаг всегда даёт выигрыш в силе, так как плечо усилия ($d_1$) всегда длиннее плеча груза ($d_2$).
  Примеры: тачка, открывалка для бутылок, щелкунчик для орехов.
• Рычаг третьего рода: Точка приложения усилия находится между точкой опоры и точкой приложения силы сопротивления (грузом). Такой рычаг всегда даёт проигрыш в силе ($d_1 < d_2$), но даёт выигрыш в расстоянии и скорости. Конец рычага перемещается на большее расстояние и с большей скоростью, чем точка приложения усилия.
  Примеры: пинцет, удочка, рука человека (предплечье, когда бицепс поднимает груз), лопата.

Ответ: Рычаг — это твёрдое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры, и являющееся простым механизмом, который позволяет изменять величину и направление приложенной силы для получения выигрыша в силе или расстоянии.