Номер 9, страница 64 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-9. Простые механизмы. КПД механизма. Вариант 1 - номер 9, страница 64.

Условие.

9. Сравните работу силы тяжести с работой приложенной силы $\text{F}$ (см. рис. 61).

А. Работа силы тяжести больше работы приложенной силы: проигрыш в работе.

Б. Работа силы тяжести меньше работы приложенной силы: выигрыш в работе.

В. Работа силы тяжести равна работе приложенной силы: нет ни выигрыша, ни проигрыша в работе.

Рис. 61

Решение.

Решение

В данном вопросе требуется сравнить работу, совершаемую приложенной силой $\text{F}$ (затраченная работа $A_з$), с работой, совершаемой против силы тяжести при подъеме груза (полезная работа $A_п$).

Затраченная работа — это работа, которую совершает человек, прикладывая силу $\text{F}$ и перемещая конец рычага на расстояние $\text{H}$. Она равна:

$A_з = F \cdot H$

Полезная работа — это работа по подъему груза на высоту $\text{h}$. Она совершается против силы тяжести $F_т$, действующей на груз, и равна:

$A_п = F_т \cdot h$

Основной принцип работы простых механизмов, к которым относится и рычаг, описывается "золотым правилом механики": ни один простой механизм не дает выигрыша в работе. В идеальном случае, когда трение в опоре и вес самого рычага отсутствуют, затраченная работа в точности равна полезной работе:

$A_з = A_п$

В реальных условиях всегда присутствуют потери энергии на трение, поэтому затраченная работа всегда несколько больше полезной ($A_з > A_п$). Разница идет на преодоление сил трения.

Проанализируем предложенные варианты:

А. Работа силы тяжести больше работы приложенной силы: проигрыш в работе.

Это утверждение ($A_п > A_з$) неверно, так как противоречит закону сохранения энергии. Невозможно получить полезной работы больше, чем было затрачено.

Б. Работа силы тяжести меньше работы приложенной силы: выигрыш в работе.

Условие $A_п < A_з$ выполняется для реального рычага с трением. Однако это означает проигрыш в работе (часть работы теряется), а не выигрыш. Выигрыша в работе простые механизмы не дают.

В. Работа силы тяжести равна работе приложенной силы: нет ни выигрыша, ни проигрыша в работе.

Это утверждение ($A_п = A_з$) является формулировкой "золотого правила механики" для идеального механизма. В учебных задачах, если не оговорено иное, рассматривается именно идеальный случай. Этот вариант наиболее точно описывает фундаментальный принцип работы рычага.

Ответ: В. Работа силы тяжести равна работе приложенной силы: нет ни выигрыша, ни проигрыша в работе.