Номер 689, страница 95 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия механизма - номер 689, страница 95.

Условие.

► 689. Возьмите спичку и переломите её пополам. Если вы попробуете теперь каждую из половинок переломить снова, то убедитесь, что сделать это гораздо труднее. Почему?

Решение.

Решение

Чтобы переломить спичку, необходимо создать изгибающий момент силы, который превысит предел прочности материала. Когда мы ломаем спичку, наши пальцы действуют как точки опоры и точки приложения силы, превращая спичку в рычаг.

Момент силы $\text{M}$ определяется произведением приложенной силы $\text{F}$ на плечо рычага $\text{l}$ (расстояние от точки опоры до точки приложения силы): $M = F \cdot l$.

Для излома спички требуется достичь определённого критического значения момента силы. Когда мы ломаем целую спичку, мы можем расположить пальцы так, что плечо рычага $\text{l}$ будет достаточно большим. Это позволяет создать необходимый момент, приложив сравнительно небольшую силу $\text{F}$.

Когда мы берём половинку спички, её длина вдвое меньше. Соответственно, максимальная длина плеча рычага, которую мы можем создать, также уменьшается примерно вдвое. Чтобы достичь того же самого критического момента силы $\text{M}$ при меньшем плече $\text{l}$, необходимо приложить значительно большую силу $\text{F}$. Именно поэтому сломать короткий кусок спички труднее, чем длинный.

Ответ: Чтобы сломать спичку, нужно создать определённый момент силы. У половинки спички плечо рычага, которое можно использовать, короче, чем у целой. Так как момент силы равен произведению силы на плечо, то при меньшем плече для достижения того же ломающего момента требуется приложить большую силу.