Номер 1, страница 64 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-53. Рычаг. Равновесие сил на рычаге. Вариант 1 - номер 1, страница 64.

Условие.

1. Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а у её края?

Решение.

1. Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а у её края?

Это связано с физическим понятием «момент силы» или «вращающий момент». Дверь, по сути, является рычагом, который вращается вокруг оси, проходящей через дверные петли.

Момент силы ($\text{M}$) — это величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело. Он определяется как произведение модуля силы ($\text{F}$) на её плечо ($\text{d}$). Формула выглядит так:

$M = F \cdot d$

В этой формуле $\text{F}$ — это приложенная сила, а $\text{d}$ — плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения (в данном случае, от дверных петель) до точки приложения силы (дверной ручки).

Чтобы открыть дверь, необходимо создать определенный вращающий момент ($\text{M}$), который сможет преодолеть силы трения в петлях. Из формулы момента силы можно выразить силу, которую нужно приложить:

$F = M / d$

Эта зависимость показывает, что требуемая сила ($\text{F}$) обратно пропорциональна длине плеча ($\text{d}$). Это означает, что чем больше плечо силы, тем меньшее усилие нужно приложить для достижения того же вращающего момента.

Располагая ручку у края двери, максимально далеко от петель, мы делаем плечо силы ($\text{d}$) наибольшим из возможных. Благодаря этому для открытия двери требуется минимальное усилие ($\text{F}$).

Если бы ручка находилась посередине двери, плечо силы было бы в два раза короче, и, соответственно, пришлось бы прикладывать в два раза большее усилие. А если бы мы попытались толкнуть дверь рядом с петлями, где плечо силы стремится к нулю, потребовалась бы огромная сила.

Таким образом, расположение ручки у края двери — это практическое применение правила рычага, которое позволяет открывать и закрывать дверь с минимальными усилиями.

Ответ: Дверную ручку прикрепляют у края двери, наиболее удаленного от петель, чтобы увеличить плечо силы. Согласно правилу моментов, чем больше плечо силы, тем меньшее усилие необходимо приложить для того, чтобы повернуть дверь (создать необходимый вращающий момент). Это делает открытие двери физически проще для человека.