Номер 2, страница 68 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-56. Применение правила равновесия рычага к блоку. Вариант 1 - номер 2, страница 68.

Условие.

2. Какой выигрыш в силе даёт неподвижный блок?

Решение.

Решение

Неподвижный блок — это простой механизм в виде колеса с желобом, ось которого закреплена. Он используется для подъема грузов. Через желоб блока перекинута веревка или трос.

Чтобы определить выигрыш в силе, рассмотрим силы, действующие на систему. На один конец веревки действует сила тяжести груза (вес) $\text{P}$, направленная вертикально вниз. К другому концу веревки прикладывается тянущая сила $\text{F}$, чтобы поднять или удержать груз.

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг. Ось вращения этого рычага проходит через ось самого блока. Плечи сил $\text{P}$ и $\text{F}$ относительно оси вращения равны радиусу блока $\text{r}$.

Согласно правилу моментов, для равновесия рычага моменты сил, вращающих его по часовой стрелке и против часовой стрелки, должны быть равны.

Момент силы, создаваемый грузом, равен $M_P = P \cdot r$.

Момент силы, создаваемый приложенным усилием, равен $M_F = F \cdot r$.

При равновесии $M_P = M_F$, следовательно:

$P \cdot r = F \cdot r$

Сократив в уравнении радиус $\text{r}$, получаем:

$P = F$

Это означает, что в идеальных условиях (пренебрегая силой трения в оси блока и весом веревки) для подъема груза с помощью неподвижного блока нужно приложить силу, равную весу этого груза.

Выигрыш в силе определяется как отношение веса груза $\text{P}$ к приложенной силе $\text{F}$. Для неподвижного блока это отношение равно:

$\frac{P}{F} = 1$

Таким образом, неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Его основное назначение — изменять направление действия силы. Это позволяет, например, поднимать груз, находясь на земле и прикладывая силу вниз, что зачастую удобнее и безопаснее, чем тянуть груз вверх.

Ответ: Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. Идеальный неподвижный блок изменяет направление действия силы, при этом выигрыш в силе равен 1.