Номер 30.6, страница 110 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия. Параграф 30. Рычаги. Момент силы - номер 30.6, страница 110.

Условие.

30.6° [н] Чтобы перевесить ракетку на стене с одного места на другое, мальчик с помощью отвёртки выкрутил шуруп-саморез. В каком направлении мальчик поворачивал отвёртку? Как надо её вращать, чтобы шуруп-саморез закрутить в стену? Является ли отвёртка рычагом? Можно ли утверждать, что при одинаковом прилагаемом усилии момент силы одинаков?

Решение 4.

Решение 7.

Решение

В каком направлении мальчик поворачивал отвёртку? Чтобы выкрутить шуруп-саморез из стены, его необходимо вращать против часовой стрелки. Это действие подчиняется правилу буравчика (или правилу правой руки): если мысленно направить большой палец правой руки в сторону, куда должен двигаться шуруп (в данном случае, из стены на нас), то направление, в котором будут сгибаться остальные пальцы, укажет на необходимое направление вращения — против часовой стрелки.

Ответ: мальчик поворачивал отвёртку против часовой стрелки.

Как надо её вращать, чтобы шуруп-саморез закрутить в стену? Для того чтобы закрутить шуруп-саморез в стену, отвёртку необходимо вращать в противоположном направлении, то есть по часовой стрелке. Снова применяя правило правой руки: если направить большой палец в сторону желаемого движения шурупа (в стену), то остальные пальцы покажут направление вращения по часовой стрелке.

Ответ: чтобы закрутить шуруп, отвёртку надо вращать по часовой стрелке.

Является ли отвёртка рычагом? Да, отвёртку можно считать простым механизмом, который функционирует по принципу рычага, а более точно — по принципу ворота (разновидность рычага, известная как "колесо и ось"). В этой системе рукоятка отвёртки выступает в роли колеса (длинное плечо рычага), а её металлический стержень — в роли оси (короткое плечо). Осью вращения является центральная продольная ось отвёртки. Прикладывая усилие к рукоятке, мы создаём вращающий момент, который передаётся на шуруп и позволяет преодолеть значительную силу сопротивления материала стены, получая таким образом выигрыш в силе.

Ответ: да, отвёртка является простым механизмом, который действует по принципу рычага (ворота).

Можно ли утверждать, что при одинаковом прилагаемом усилии момент силы одинаков? Нет, такое утверждение является неверным. Момент силы (вращающий момент) $M$ определяется не только величиной приложенной силы $F$, но и плечом силы $d$ — кратчайшим расстоянием от оси вращения до линии действия силы. Формула для момента силы: $M = F \cdot d$. Следовательно, при одинаковом усилии $F$ момент силы будет тем больше, чем больше плечо $d$. В случае с отвёрткой плечо силы — это радиус её рукоятки в месте приложения силы. Поэтому, прикладывая одинаковую силу к отвёрткам с рукоятками разного диаметра, мы получим разный момент силы. Момент будет больше у отвёртки с более толстой рукояткой.

Ответ: нет, утверждать так нельзя, потому что момент силы зависит не только от величины силы, но и от её плеча (в данном случае, от радиуса рукоятки отвёртки).