Номер 2, страница 70 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-57. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики. Вариант 1 - номер 2, страница 70.

Условие.

2. Какой из изображённых на рисунке 104 простых механизмов позволяет получить выигрыш в силе; выигрыш в работе?

Рис. 104

Решение.

Выигрыш в силе

Простые механизмы предназначены для преобразования силы, а именно для получения выигрыша в силе. Это означает, что сила, которую механизм оказывает на тело (выходная сила), больше силы, которую человек прикладывает к механизму (входная сила). Все инструменты, изображённые на рисунке, являются простыми механизмами или их комбинациями и позволяют получить выигрыш в силе:

1. Плоскогубцы (пассатижи) и ножницы — это сдвоенные рычаги. Длинные ручки являются плечами, к которым прикладывается усилие, а короткие рабочие части («губки» или лезвия) — плечами, на которых действует сила сопротивления. Так как плечо приложенной силы больше плеча силы сопротивления, эти инструменты дают выигрыш в силе.

2. Рычаг (гвоздодер) — это классический пример рычага, который, в зависимости от положения точки опоры, позволяет получить значительный выигрыш в силе, прилагая усилие к длинному плечу.

3. Лопата — при выкапывании или подъеме груза может использоваться как рычаг, дающий выигрыш в силе. Кроме того, её рабочая часть (штык) представляет собой клин, который также является простым механизмом, дающим выигрыш в силе за счёт концентрации усилия на малой площади.

4. Топор — его лезвие имеет форму клина. При ударе клин преобразует приложенную силу в значительно большие силы, направленные перпендикулярно его граням, что позволяет раскалывать древесину.

Ответ: Все изображённые на рисунке простые механизмы (плоскогубцы, ножницы, рычаг, лопата, топор) позволяют получить выигрыш в силе.

Выигрыш в работе

В механике существует фундаментальный принцип, известный как «золотое правило механики»: ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе. Это означает, что работа, совершённая при помощи механизма, не может быть больше работы, затраченной на его приведение в действие.

В идеальном механизме (без учёта трения и веса самого механизма) затраченная работа $A_з$ равна полезной работе $A_п$:

$A_з = A_п$

В реальных условиях всегда существуют силы трения, на преодоление которых тратится часть энергии. Поэтому полезная работа всегда оказывается меньше затраченной:

$A_п < A_з$

Таким образом, с помощью простого механизма можно выиграть в силе, но при этом происходит проигрыш в расстоянии (во столько же раз, во сколько получен выигрыш в силе), но получить выигрыш в работе невозможно.

Ответ: Ни один из изображённых на рисунке механизмов не позволяет получить выигрыш в работе.