Номер 3, страница 142 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Параграф 60. Применение правила равновесия рычага к блоку - номер 3, страница 142.

Решение.

Задача 1.

Дано:

Масса человека $m_{чел} = 75$ кг

Масса груза $m_{гр} = 85$ кг

Найти:

Может ли человек поднять груз?

Решение:

Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, он только изменяет направление её действия. Чтобы поднять и удержать груз, человек должен приложить силу $\text{F}$, равную по модулю силе тяжести груза $P_{гр}$.

$F \ge P_{гр} = m_{гр} \cdot g$

Примем ускорение свободного падения $g \approx 9.8$ Н/кг. Тогда сила тяжести груза равна:

$P_{гр} = 85 \text{ кг} \cdot 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 833 \text{ Н}$

Максимальная сила, которую человек может приложить, стоя на земле и не отрываясь от неё, равна его собственному весу $P_{чел}$. Если он приложит большую силу, он начнёт подниматься сам.

$P_{чел} = m_{чел} \cdot g = 75 \text{ кг} \cdot 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 735 \text{ Н}$

Сравним силу, необходимую для подъёма груза, с максимальной силой, которую может приложить человек:

$833 \text{ Н} > 735 \text{ Н}$

Поскольку сила тяжести груза больше веса человека, человек не сможет поднять и удержать этот груз с помощью неподвижного блока. Груз перевесит человека.

Ответ:

Нет, не может.

Задача 2.

Дано:

Масса рабочего $m_{р} = 65$ кг

Масса груза $m_{г} = 40$ кг

Найти:

Сила действия на пол $F_{пол}$ - ?

Решение:

Рабочий, поднимая груз, тянет канат вниз. Так как подъём равномерный, сила натяжения каната $\text{T}$ равна весу груза $P_{г}$.

$T = P_{г} = m_{г} \cdot g$

На рабочего действуют три силы в вертикальном направлении: сила тяжести $P_{р}$ (направлена вниз), сила натяжения каната $\text{T}$ (направлена вверх, так как канат тянет рабочего вверх) и сила реакции опоры $\text{N}$ со стороны пола (направлена вверх). Так как рабочий находится в равновесии (стоит на месте), сумма сил, действующих на него, равна нулю.

$N + T = P_{р}$

Сила, с которой рабочий действует на пол, $F_{пол}$, по третьему закону Ньютона равна по модулю силе реакции опоры $\text{N}$.

$F_{пол} = N$

Из уравнения равновесия выразим $\text{N}$:

$N = P_{р} - T = m_{р} \cdot g - m_{г} \cdot g = (m_{р} - m_{г}) \cdot g$

Примем ускорение свободного падения $g \approx 9.8$ Н/кг. Подставим числовые значения:

$F_{пол} = (65 \text{ кг} - 40 \text{ кг}) \cdot 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 25 \text{ кг} \cdot 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 245 \text{ Н}$

Ответ:

Рабочий действует на пол с силой 245 Н.

Задача 3.

Дано:

Высота подъёма груза $h = 2$ м

Найти:

Путь, пройденный свободным концом каната $\text{s}$ - ?

Решение:

Неподвижный блок представляет собой простой механизм, который не даёт выигрыша ни в силе, ни в расстоянии. Он служит только для изменения направления приложения силы. Это означает, что для того чтобы поднять груз на некоторую высоту $\text{h}$, необходимо вытянуть свободный конец каната на такую же длину $\text{s}$.

Таким образом, для неподвижного блока выполняется равенство:

$s = h$

$s = 2 \text{ м}$

Ответ:

Свободный конец каната прошёл путь 2 м.