Номер 659, страница 90 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия механизма - номер 659, страница 90.

Условие.

* 659. Жестяную полоску уравновесили на острие карандаша. Нарушится ли равновесие, если согнуть один конец полоски (рис. 116)? Почему? Одинаков ли вес правой и левой частей полоски?

Решение.

Нарушится ли равновесие, если согнуть один конец полоски? Почему?

Да, равновесие нарушится. Изначально полоска находится в равновесии, потому что ее общий центр масс (в точке С) расположен точно над точкой опоры. Когда правый конец полоски сгибают вниз, масса этого конца смещается не только вниз, но и ближе к точке опоры по горизонтали. Это приводит к тому, что общий центр масс всей полоски смещается влево от точки опоры. Сила тяжести, приложенная к новому положению центра масс, создаст вращающий момент, который заставит левую часть полоски опуститься, а правую — подняться.

Ответ: Равновесие нарушится, потому что при сгибании конца полоски ее общий центр масс сместится по горизонтали относительно точки опоры.

Одинаков ли вес правой и левой частей полоски?

Нет, вес правой и левой частей полоски не одинаков. Полоска представляет собой рычаг, находящийся в равновесии. Условие равновесия рычага заключается в равенстве моментов сил, вращающих его в противоположных направлениях. Момент силы равен произведению силы на ее плечо: $M = F \cdot l$. В данном случае силами являются веса левой ($P_1$) и правой ($P_2$) частей полоски, а плечами — расстояния от точки опоры до центров масс этих частей ($l_1$ и $l_2$ соответственно). Условие равновесия: $M_1 = M_2$ или $P_1 \cdot l_1 = P_2 \cdot l_2$.
Из рисунка видно, что точка опоры (центр масс C) смещена влево от геометрического центра полоски. Это означает, что плечо правой части $l_2$ длиннее, чем плечо левой части $l_1$. Чтобы при условии $l_2 > l_1$ выполнялось равенство моментов, вес левой части $P_1$ должен быть больше веса правой части $P_2$.

Ответ: Нет, вес левой и правой частей полоски не одинаков. Левая, более короткая часть, тяжелее правой.