Номер 30.16, страница 112 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия. Параграф 30. Рычаги. Момент силы - номер 30.16, страница 112.

Условие.

30.16 [735] Для чего гайка-барашек имеет лопасти (рис. IV-15)?

Рис. IV-15

Решение 3.

Решение 4.

Решение 6.

Решение 7.

30.16 [735]

Гайка-барашек имеет лопасти (также называемые «ушками» или «крыльями») для того, чтобы ее можно было легко закручивать и откручивать вручную, без использования каких-либо инструментов, например, гаечного ключа. Эти лопасти выполняют функцию рычага.

Согласно правилу моментов, вращающий момент $M$, который создает сила $F$, равен произведению этой силы на ее плечо $l$ (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы):

$M = F \cdot l$

Из этой формулы видно, что для создания необходимого вращающего момента $M$ (чтобы затянуть или ослабить гайку) можно приложить большую силу к короткому рычагу или меньшую силу — к длинному. Лопасти гайки-барашка значительно увеличивают плечо $l$, так как человек прикладывает силу пальцами к их краям, на большом расстоянии от центральной оси резьбы. Это позволяет создать достаточный момент силы даже при небольшом усилии, которое можно развить пальцами.

Таким образом, конструкция гайки-барашка является наглядным примером применения «золотого правила механики»: выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии (пальцам приходится проходить больший путь по дуге).

Ответ: Лопасти у гайки-барашка служат рычагами, которые увеличивают плечо приложения силы. Это позволяет закручивать и откручивать гайку вручную, прикладывая меньшее усилие, чем потребовалось бы без них, и делает ненужным использование инструментов.