Номер 30.9, 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 30.9, страница 110.

30.9 [732] На рисунке IV-14 у каждого рычага найдите точку опоры (ось вращения) и плечи. Определите направления сил, действующих на эти рычаги.

Рис. IV-14

а) Рычагом является горизонтальный стержень. Точка опоры (ось вращения) находится на левом конце стержня. На рычаг действуют две силы: сила $F_1$, приложенная рукой через веревку и направленная вертикально вверх, и сила тяжести мешка $F_2$, направленная вертикально вниз. Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от оси вращения до точки приложения этой силы. Плечо силы $F_2$ — это расстояние $d_2$ от оси вращения до точки подвеса мешка. Это рычаг второго рода, так как сила тяжести груза приложена между точкой опоры и точкой приложения движущей силы.

Ответ: Точка опоры — левый конец стержня. Плечи — расстояния от точки опоры до точек приложения сил. Сила руки направлена вверх, сила тяжести мешка — вниз.

б) Рычагом является горизонтальный стержень, опирающийся на подставку. Точка опоры (ось вращения) — это место контакта стержня с подставкой. На рычаг действуют две силы: сила $F_1$, с которой рука давит на правый конец рычага, направленная вертикально вниз, и сила тяжести груза $F_2$, направленная вертикально вниз. Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от точки опоры до точки приложения силы руки. Плечо силы $F_2$ — это расстояние $d_2$ от точки опоры до точки подвеса груза. Это рычаг первого рода, так как точка опоры находится между точками приложения сил.

Ответ: Точка опоры — место контакта стержня с подставкой. Плечи — расстояния от точки опоры до точек приложения сил. Сила руки направлена вниз, сила тяжести груза — вниз.

в) Рычагом является горизонтальный стержень. Точка опоры (ось вращения) находится на левом конце стержня, где он упирается в выступ. На рычаг действуют две силы: сила $F_1$, с которой рука тянет правый конец рычага, направленная вертикально вверх, и сила тяжести груза $F_2$, направленная вертикально вниз. Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от точки опоры до точки приложения силы руки. Плечо силы $F_2$ — это расстояние $d_2$ от точки опоры до точки подвеса груза. Это рычаг второго рода.

Ответ: Точка опоры — левый конец стержня. Плечи — расстояния от точки опоры до точек приложения сил. Сила руки направлена вверх, сила тяжести груза — вниз.

г) Рычагом являются кости предплечья. Точка опоры (ось вращения) — локтевой сустав. На рычаг-предплечье действуют две основные силы: сила тяги двуглавой мышцы (бицепса) $F_1$, направленная вверх, и сила тяжести шара $F_2$, удерживаемого в руке, направленная вниз. Плечо силы мышцы $d_1$ — это расстояние от локтевого сустава до места прикрепления мышцы к кости. Плечо силы тяжести шара $d_2$ — это расстояние от локтевого сустава до центра шара. Это рычаг третьего рода, так как точка приложения движущей силы (мышцы) находится между точкой опоры (локтем) и точкой приложения силы тяжести (грузом).

Ответ: Точка опоры — локтевой сустав. Плечи — расстояния от локтевого сустава до точек приложения сил. Сила мышцы направлена вверх, сила тяжести шара — вниз.

д) Рычагом является гаечный ключ. Точка опоры (ось вращения) — центр гайки. На ключ действуют две силы: сила $F_1$, приложенная рукой к рукоятке и направленная вниз (для закручивания по часовой стрелке), и сила сопротивления $F_2$, действующая со стороны граней гайки на ключ и направленная против вращения. Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от центра гайки до точки приложения силы руки. Плечо силы сопротивления $F_2$ — это расстояние $d_2$ от центра гайки до грани, на которую давит ключ.

Ответ: Точка опоры — центр гайки. Плечи — расстояния от центра гайки до точек приложения сил. Сила руки направлена вниз, сила сопротивления со стороны гайки — вверх (на показанной на рисунке стороне).

е) Рычагом является доска качелей. Точка опоры (ось вращения) — центральная подставка. На качели действуют две силы: сила тяжести $F_1$ девочки слева, направленная вниз, и суммарная сила тяжести $F_2$ двух девочек справа, также направленная вниз. Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от точки опоры до девочки слева. Плечо силы $F_2$ — это расстояние $d_2$ от точки опоры до центра тяжести двух девочек справа. Это рычаг первого рода.

Ответ: Точка опоры — центральная подставка качелей. Плечи — расстояния от точки опоры до детей. Силы тяжести детей с обеих сторон направлены вниз.

ж) Рычагом является горизонтальный стержень с делениями. Точка опоры (ось вращения) — подвес в точке «0». На рычаг действуют две силы: сила упругости $F_1$, с которой динамометр тянет рычаг вверх, и суммарная сила тяжести трех шариков $F_2$, которая тянет рычаг вниз. Плечо силы $F_1$ равно $d_1 = 5$ условных единиц. Плечо силы $F_2$ равно $d_2 = 4$ условные единицы. Это рычаг первого рода.

Ответ: Точка опоры — в точке «0». Плечи — расстояния от точки «0» до точек подвеса. Сила динамометра направлена вверх, сила тяжести грузов — вниз.

з) Рычагом является рукоятка насоса. Точка опоры (ось вращения) — шарнир, соединяющий рукоятку с корпусом насоса. На рукоятку действуют две силы: сила $F_1$, приложенная рукой и направленная вниз, и сила сопротивления $F_2$ со стороны штока поршня, направленная также вниз (поскольку шток тянет рукоятку вниз, сопротивляясь движению вверх). Плечо силы $F_1$ — это расстояние $d_1$ от шарнира до руки. Плечо силы $F_2$ — это расстояние $d_2$ от шарнира до места крепления штока. Это рычаг первого рода.

Ответ: Точка опоры — шарнир крепления рукоятки. Плечи — расстояния от шарнира до точек приложения сил. Сила руки направлена вниз, сила сопротивления со стороны штока — вниз.