Номер 35.44, страница 133 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 35. Колебания. Глава 5. Механические колебания и волны - номер 35.44, страница 133.

35.44 [н] Почему стиральные машины снабжают утяжелителями, токарные станки привинчивают к полу, а потолочные вентиляторы плотно прикрепляют к перекрытиям здания?

Почему стиральные машины снабжают утяжелителями
Общий принцип, объясняющий все три ситуации, связан с необходимостью гасить вибрации, возникающие при вращении массивных или несбалансированных частей механизмов.
В стиральной машине, особенно в режиме отжима, барабан с мокрым бельём вращается с очень высокой скоростью. Бельё почти никогда не распределяется идеально равномерно, что создаёт значительный дисбаланс масс. Этот дисбаланс приводит к возникновению мощной центробежной силы, которая, постоянно меняя своё направление, раскачивает и сдвигает весь корпус машины. Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела $a$ обратно пропорционально его массе $m$ при заданной силе $F$: $a = F/m$. Чтобы уменьшить амплитуду вибраций (то есть ускорение корпуса), массу машины искусственно увеличивают с помощью тяжёлых противовесов, обычно сделанных из бетона или чугуна. Увеличение массы $m$ делает машину более инертной и устойчивой, не позволяя ей «ускакать» со своего места.

Ответ: Утяжелители значительно увеличивают общую массу стиральной машины для повышения её инертности и устойчивости. Это необходимо, чтобы погасить сильные вибрации, возникающие из-за несбалансированного вращения барабана с бельём, и предотвратить смещение машины во время работы.

Почему токарные станки привинчивают к полу
Токарный станок — это оборудование для высокоточной обработки. Его шпиндель, вращающийся вместе с закреплённой заготовкой, также является источником вибраций, особенно при обработке несбалансированных или массивных деталей. Вибрации крайне нежелательны, так как они напрямую влияют на качество обработки (вызывая «дробление» и неровности поверхности), приводят к ускоренному износу режущего инструмента и самого станка, а также создают угрозу безопасности. Чтобы исключить эти вибрации, станок жёстко крепят к полу. Таким образом, его опорная масса становится равной массе фундамента здания, то есть становится практически бесконечной по сравнению с силами, вызывающими вибрацию. Это обеспечивает максимальную жёсткость и виброустойчивость системы, что является ключевым условием для точной и безопасной металлообработки.

Ответ: Токарные станки привинчивают к полу для обеспечения максимальной виброустойчивости и жёсткости конструкции. Это необходимо для гашения вибраций, возникающих при вращении заготовки, что гарантирует высокую точность обработки, долговечность оборудования и безопасность оператора.

Почему потолочные вентиляторы плотно прикрепляют к перекрытиям здания
Вращающиеся лопасти потолочного вентилятора, даже при заводской балансировке, могут иметь небольшой дисбаланс, который со временем может усугубляться (например, из-за налипшей пыли). Этот дисбаланс создаёт переменную силу, которая раскачивает вентилятор. Согласно третьему закону Ньютона, эта сила действует не только на сам вентилятор, но и на его крепление к потолку. Постоянные вибрационные нагрузки могут со временем ослабить или даже разрушить крепёж. Если вентилятор упадёт с потолка во время работы, это может привести к серьёзным травмам. Поэтому для обеспечения безопасности вентиляторы необходимо очень плотно и надёжно прикреплять к прочным элементам перекрытия здания (балкам). Такое крепление гарантирует, что все вибрационные нагрузки будут безопасно переданы на массивную конструкцию здания и погашены ею.

Ответ: Потолочные вентиляторы плотно прикрепляют к несущим конструкциям перекрытия в целях безопасности. Надёжное крепление предотвращает ослабление и разрушение под действием вибраций, возникающих при вращении лопастей, и исключает риск падения работающего прибора.