Номер 692, страница 95 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия механизма - номер 692, страница 95.

Условие.

► 692. Используя ножницы, кусачки и линейку, проведите необходимое исследование и ответьте на вопросы. а) Как нужно располагать разрезаемый материал в ножницах, чтобы получить наибольший выигрыш в силе? б) Как нужно держать кусачки в руке, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

Решение.

Ножницы и кусачки являются рычагами. Выигрыш в силе, который они дают, определяется по формуле, связывающей силы и их плечи:

$\frac{F_2}{F_1} = \frac{l_1}{l_2}$

где $F_1$ — сила, прикладываемая к рукояткам; $l_1$ — плечо этой силы (расстояние от оси вращения до точки приложения силы); $F_2$ — сила, действующая на разрезаемый материал; $l_2$ — плечо этой силы (расстояние от оси вращения до материала).

Чтобы получить наибольший выигрыш в силе ($\frac{F_2}{F_1}$), необходимо, чтобы отношение плеч $\frac{l_1}{l_2}$ было максимальным.

а) Как нужно располагать разрезаемый материал в ножницах, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

В случае с ножницами, ось вращения — это винт, соединяющий лезвия. Плечо приложенной силы $l_1$ — это расстояние от винта до пальцев, оно примерно постоянно. Плечо силы сопротивления $l_2$ — это расстояние от винта до разрезаемого материала. Чтобы максимизировать выигрыш в силе, нужно сделать дробь $\frac{l_1}{l_2}$ максимальной. Так как числитель $l_1$ постоянен, нужно сделать знаменатель $l_2$ как можно меньше. Это означает, что разрезаемый материал следует располагать как можно ближе к оси вращения (винту). Проведя исследование и попытавшись разрезать плотный материал (например, картон) в разных частях лезвий, можно убедиться, что у основания лезвий это сделать гораздо легче.

Ответ: Чтобы получить наибольший выигрыш в силе, разрезаемый материал нужно располагать как можно ближе к винту, соединяющему лезвия ножниц.

б) Как нужно держать кусачки в руке, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

Аналогично ножницам, кусачки — это рычаг. Для получения максимального выигрыша в силе $\frac{l_1}{l_2}$ нужно увеличить плечо приложенной силы $l_1$ и уменьшить плечо силы сопротивления $l_2$. Плечо силы сопротивления $l_2$ мы уменьшаем, располагая перекусываемый предмет (например, проволоку) как можно ближе к шарниру. Плечо приложенной силы $l_1$ — это расстояние от шарнира до точки, где мы держим рукоятки. Чтобы сделать это плечо максимальным, необходимо держать кусачки за самые концы рукояток. Измерив линейкой длину рукоятки, мы можем убедиться, что это положение обеспечивает максимальное плечо $l_1$.

Ответ: Чтобы получить наибольший выигрыш в силе, кусачки нужно держать за концы рукояток, как можно дальше от оси вращения (шарнира).