Номер 2, страница 67 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-55. Рычаги в технике, быту и природе. Вариант 2 - номер 2, страница 67.

Условие.

2. В каком случае — а или б (рис. 96) — момент силы, действующей на педаль велосипеда, больше, если силы равны по модулю и направлены вертикально вниз?

Рис. 96

Решение.

Решение

Момент силы $\text{M}$ — это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело. Он вычисляется как произведение модуля силы $\text{F}$ на её плечо $\text{d}$:

$M = F \cdot d$

Плечо силы $\text{d}$ — это кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. В данном случае осью вращения является вал каретки велосипеда, к которому крепятся шатуны с педалями. Сила $\text{F}$, по условию, прикладывается к педали, одинакова по модулю в обоих случаях и направлена вертикально вниз.

Проанализируем оба случая, изображенные на рисунке.

а) Педаль находится в крайнем нижнем положении. Шатун (рычаг, соединяющий педаль с осью) также расположен вертикально. Линия действия силы, направленной вертикально вниз, проходит очень близко к оси вращения. Это означает, что плечо силы $d_a$ в этом положении практически равно нулю. Следовательно, и момент силы $M_a = F \cdot d_a$ будет почти нулевым.

б) Педаль находится в крайнем переднем положении, а шатун расположен горизонтально. Сила приложена вертикально вниз, то есть перпендикулярно шатуну. В этом положении плечо силы $d_б$ максимально и равно длине шатуна. Соответственно, момент силы $M_б = F \cdot d_б$ также будет максимальным.

Так как сила $\text{F}$ в обоих случаях одинакова, а плечо силы в случае б значительно больше, чем в случае а ($d_б > d_a$), то и момент силы в случае б будет больше.

Ответ: Момент силы, действующей на педаль велосипеда, больше в случае б.