Номер 30.5, 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 30.5, страница 110.

30.5 [729] Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а к краю, притом наиболее удалённому от оси вращения двери?

Решение

Чтобы открыть или закрыть дверь, то есть заставить её вращаться вокруг оси (которая проходит через петли), необходимо приложить момент силы (также известный как вращающий момент). Момент силы $M$ определяется произведением модуля приложенной силы $F$ на её плечо $d$:

$M = F \cdot d$

В этом выражении $F$ – это сила, которую человек прикладывает к ручке, а $d$ – это плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения (петель) до точки приложения силы (ручки).

Для того чтобы повернуть дверь, требуется создать определённый момент силы $M$. Из формулы видно, что для создания одного и того же момента силы, чем больше плечо силы $d$, тем меньшую силу $F$ нужно приложить ($F = M/d$).

Размещая дверную ручку на краю, наиболее удалённом от петель, мы делаем плечо силы $d$ максимально большим. Благодаря этому, для открытия или закрытия двери требуется приложить минимальное усилие. Если бы ручка находилась посередине двери, плечо силы было бы в два раза меньше, и, следовательно, пришлось бы прикладывать в два раза большую силу для достижения того же эффекта. Если же попытаться открыть дверь, толкая её у самых петель, где плечо силы стремится к нулю, потребуется приложить огромную силу.

Ответ: Дверную ручку прикрепляют к краю, наиболее удалённому от петель (оси вращения), для того чтобы увеличить плечо силы. Согласно правилу моментов, чем больше плечо силы, тем меньшее усилие необходимо приложить для создания вращающего момента, достаточного для поворота двери. Это делает использование двери более лёгким и удобным.