Номер 55.1, страница 87 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Ханнанова, Ханнанов

Работа, мощность, энергия - номер 55.1, страница 87.

Условие.

Задание 55.1.Рабочий удерживает рычаг малой массы в равновесии, прикладывая силу $\vec{F}$. На рисунке схематично показаны силы, действующие на рычаг со стороны руки, опоры и груза. Силу тяжести, действующующую на рычаг, не учитываем, так как его масса мала. Выполните задания.

а) Рычаг неподвижен, значит, действие сил, направленных вниз, уравновешено действием силы, направленной вверх. Расставьте знаки, чтобы получилось верное равенство:

$F \ \square \ P \ \square \ F_{\text{упр}}$

б) Обозначьте на рисунке точку опоры рычага буквой $\text{O}$ и покажите плечо каждой силы, действующей на рычаг.

в) Запишите, какая сила вращает рычаг по ходу часовой стрелки ____________, а какая — против хода часовой стрелки ________.

г) Запишите условие равновесия рычага.

Решение.

а) Рычаг находится в равновесии, поэтому силы, действующие на него, скомпенсированы. Сила реакции опоры $F_{упр}$, направленная вверх, уравновешивает сумму сил, направленных вниз: силу $\text{F}$, прикладываемую рабочим, и вес груза $\text{P}$. Верное равенство имеет вид:

$F + P = F_{упр}$

Ответ: $F + P = F_{упр}$.

б) Точка опоры рычага (вершина треугольной подставки) обозначается буквой O. Плечо силы — это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы. На рисунке ниже показаны точка опоры O, а также плечи сил $l_F$ и $l_P$. Плечо силы реакции опоры $F_{упр}$ равно нулю, так как она приложена непосредственно в точке опоры.

Ответ: См. рисунок выше.

в) Для определения направления вращения, которое создаёт каждая сила, нужно рассмотреть, в какую сторону она будет поворачивать рычаг относительно точки опоры O. Сила $\text{P}$, приложенная справа от опоры, вращает рычаг по ходу часовой стрелки. Сила $\text{F}$, приложенная слева от опоры, вращает рычаг против хода часовой стрелки.

Ответ: по ходу часовой стрелки рычаг вращает сила $\text{P}$, а против хода часовой стрелки — сила $\text{F}$.

г) Условие равновесия рычага (правило моментов) заключается в том, что сумма моментов сил, вращающих рычаг в одном направлении, должна быть равна сумме моментов сил, вращающих его в противоположном направлении. Момент силы $\text{F}$, вращающей рычаг против часовой стрелки, равен $M_F = F \cdot l_F$. Момент силы $\text{P}$, вращающей рычаг по часовой стрелке, равен $M_P = P \cdot l_P$. Следовательно, условие равновесия:

$F \cdot l_F = P \cdot l_P$

Ответ: $F \cdot l_F = P \cdot l_P$.