Номер 30.13, страница 110 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 30. Рычаги. Момент силы. Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия - номер 30.13, страница 110.

30.13 [н] На уличной площадке два школьника обнаружили кирпич и тяжелые камни. С помощью лома мальчикам удалось перекатить камни на край площадки, причем один из них применил рычаг 1-го рода, а второй — рычаг 2-го рода. Нарисуйте в тетради, как действовали мальчики.

Решение

Рычаг 1-го рода

Рычаг первого рода — это такой рычаг, у которого точка опоры (O) расположена между точкой приложения силы (F) и точкой действия силы сопротивления (веса груза P).
Чтобы использовать рычаг 1-го рода, первый мальчик должен был действовать следующим образом:
1. Подложить под лом кирпич. Этот кирпич будет служить точкой опоры.
2. Завести один (короткий) конец лома под тяжелый камень (груз).
3. Надавить на другой (длинный) конец лома вниз.
Таким образом, точка опоры (кирпич) находится между грузом (камнем) и точкой приложения силы (руками мальчика). Чтобы получить выигрыш в силе, необходимо, чтобы плечо силы, прикладываемой мальчиком ($l_1$), было больше плеча силы тяжести камня ($l_2$). Условие равновесия рычага: $F \cdot l_1 = P \cdot l_2$.

Ответ: Первый мальчик подложил под лом кирпич (точка опоры), подвел короткий конец лома под камень, а затем надавил на длинный конец, чтобы приподнять камень.

Рычаг 2-го рода

Рычаг второго рода — это такой рычаг, у которого точка действия силы сопротивления (веса груза P) расположена между точкой опоры (О) и точкой приложения силы (F).
Чтобы использовать рычаг 2-го рода, второй мальчик должен был действовать иначе:
1. Упереть один конец лома в землю. Этот конец лома станет точкой опоры.
2. Подвести лом под камень так, чтобы камень оказался между точкой опоры и другим концом лома.
3. Поднять свободный конец лома вверх.
В этом случае груз (камень) находится между точкой опоры (конец лома на земле) и точкой приложения силы (руками мальчика). Рычаг второго рода всегда дает выигрыш в силе, так как плечо приложенной силы ($l_1$) всегда больше плеча силы сопротивления ($l_2$). Условие равновесия остается тем же: $F \cdot l_1 = P \cdot l_2$.

Ответ: Второй мальчик упер один конец лома в землю (точка опоры), подвел лом под камень и, поднимая свободный конец лома вверх, приподнял камень.