Номер 688, страница 94 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия механизма - номер 688, страница 94.

Условие.

► 688. Грузы сдвигают с места с помощью палки (рис. 127). Какой из грузов сдвинется с места? Почему? Проверьте на опыте.

Рис. 127

Решение.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проанализировать силы, действующие на каждый груз.

Какой из грузов сдвинется с места?

С места сдвинется груз, который находится дальше от точки приложения силы (то есть левый груз на рисунке 127).

Почему?

Сила, с которой тянут палку, приложена под углом к горизонтальной поверхности. Эту силу можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную.

1. Горизонтальная составляющая силы стремится сдвинуть оба груза вперед.
2. Вертикальная составляющая силы, направленная вверх, приподнимает правый конец палки.

Когда правый конец палки приподнимается, палка действует как рычаг. Точка, где палка опирается на ближний (правый) груз, становится точкой опоры (осью вращения). В результате этого вращательного движения дальний (левый) конец палки приподнимается, увлекая за собой левый груз.

Приподнимание левого груза приводит к уменьшению силы нормальной реакции опоры $N_{1}$, действующей на него со стороны поверхности. В то же время, поскольку палка опирается на правый груз, чтобы поднять левый, она давит на правый груз вниз, увеличивая тем самым силу нормальной реакции опоры $N_{2}$, действующую на него.

Максимальная сила трения покоя, которую необходимо преодолеть для начала движения, пропорциональна силе нормальной реакции опоры:

$F_{тр.пок.макс} = \mu \cdot N$

где $\mu$ — коэффициент трения покоя.

Так как для левого груза сила реакции опоры $N_{1}$ уменьшается, то и максимальная сила трения покоя для него тоже уменьшается. Для правого груза, наоборот, сила реакции опоры $N_{2}$ увеличивается, и, следовательно, максимальная сила трения покоя для него возрастает.

Поскольку горизонтальная составляющая тянущей силы действует на оба груза, первым сдвинется тот, у которого сила трения покоя меньше. В данном случае это левый груз.

Ответ: Сдвинется груз, который находится дальше от конца палки, за который тянут (левый на рисунке), потому что вертикальная составляющая приложенной силы уменьшает его давление на опору и, как следствие, уменьшает силу трения.