Номер 322, страница 47 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Давление. Давление твёрдых тел - номер 322, страница 47.

Условие.

322. а) Плужный нож, лемех, отвал имеют острый рабочий край (толщина около 1 мм). Объясните, для чего это делают.

б) Чем тяжелее борона, чем реже поставлены её зубья и чем они острее, тем на большую глубину обрабатывается почва. Почему?

Решение.

а) Работа плуга связана с разрезанием и оборотом пласта почвы. Эффективность этого процесса напрямую зависит от давления, которое рабочие органы плуга (нож, лемех, отвал) оказывают на землю. Давление $\text{p}$ — это физическая величина, равная отношению силы $\text{F}$, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности $\text{S}$. Оно рассчитывается по формуле: $p = \frac{F}{S}$. Из этой формулы следует, что для создания большого давления при ограниченной силе (которую может развить трактор), необходимо максимально уменьшить площадь соприкосновения. Острый край имеет очень малую площадь. Затачивая рабочие края плуга, производители уменьшают площадь $\text{S}$, что приводит к значительному увеличению давления $\text{p}$. Это высокое давление позволяет плугу легко преодолевать сопротивление почвы и разрезать её.

Ответ: Рабочие края плужного ножа, лемеха и отвала делают острыми для того, чтобы при той же силе тяги создать максимальное давление на почву. Это достигается за счет уменьшения площади контакта. Большое давление необходимо, чтобы плуг мог легко разрезать почву.

б) Глубина, на которую зубья бороны входят в почву, зависит от давления, которое они создают. Чем выше давление, тем глубже обработка. Давление определяется формулой $p = \frac{F}{S}$, где $\text{F}$ — сила (в данном случае, вес бороны), а $\text{S}$ — общая площадь опоры (сумма площадей кончиков всех зубьев). Рассмотрим, как каждый из упомянутых факторов влияет на давление:
1. Чем тяжелее борона: Увеличение массы бороны приводит к увеличению её веса, то есть силы $\text{F}$. Согласно формуле, при увеличении силы $\text{F}$ давление $\text{p}$ также увеличивается, что позволяет зубьям проникать глубже.
2. Чем реже поставлены её зубья: Если на бороне того же размера зубья расположены реже, их общее число меньше. Это означает, что общий вес бороны $\text{F}$ распределяется на меньшую общую площадь опоры $\text{S}$. Уменьшение площади $\text{S}$ при той же силе $\text{F}$ ведёт к росту давления $\text{p}$.
3. Чем они острее: Острый зуб имеет меньшую площадь кончика. Это также уменьшает общую площадь опоры $\text{S}$. Как и в предыдущем пункте, уменьшение площади $\text{S}$ приводит к увеличению давления $\text{p}$.
Таким образом, каждый из этих факторов способствует увеличению давления на почву и, как следствие, увеличению глубины её обработки.

Ответ: Чем тяжелее борона (больше сила давления $\text{F}$), чем реже поставлены её зубья и чем они острее (меньше общая площадь опоры $\text{S}$), тем большее давление ($p = F/S$) она оказывает на почву. Большее давление позволяет зубьям проникать в землю на большую глубину.