Номер 602, страница 70 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Работа и мощность. Энергия. 25. Применение правила равновесия рычага к блоку. «Золотое правило» механики. Центр тяжести тела - номер 602, страница 70.

Решение.

Дано:

Масса груза, $m = 300 \text{ кг}$

Прилагаемая сила, $F = 500 \text{ Н}$

Ускорение свободного падения, $g \approx 10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}}$

Найти:

Может ли рабочий поднять груз? Какой механизм для этого нужен?

Решение:

Сначала определим силу тяжести (вес) груза, которую необходимо преодолеть для его подъема. Вес груза $\text{P}$ вычисляется по формуле:

$P = m \cdot g$

Подставим известные значения в формулу:

$P = 300 \text{ кг} \cdot 10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 3000 \text{ Н}$

Рабочий может приложить силу $F = 500 \text{ Н}$, что значительно меньше веса груза ($500 \text{ Н} < 3000 \text{ Н}$). Следовательно, для подъема груза ему необходимо использовать механизм, дающий выигрыш в силе.

Рассчитаем, какой минимальный выигрыш в силе $\text{k}$ должна обеспечивать система блоков. Выигрыш в силе — это отношение веса груза к прилагаемой силе:

$k = \frac{P}{F}$

$k = \frac{3000 \text{ Н}}{500 \text{ Н}} = 6$

Таким образом, система блоков должна давать выигрыш в силе как минимум в 6 раз. Системы блоков, называемые полиспастами, способны обеспечивать такой выигрыш.

В идеальном полиспасте (без учета трения и веса самих блоков и троса) выигрыш в силе равен количеству отрезков троса, на которых висит подвижная часть системы с грузом. Чтобы получить выигрыш в силе в 6 раз, необходимо, чтобы груз поддерживали 6 отрезков троса. Такую систему можно собрать, например, используя блок и таль, состоящие из двух обойм, в каждой из которых по 3 блока (шкива). Одна обойма (неподвижная) крепится к опоре, а к другой (подвижной) подвешивается груз. Трос пропускается через все блоки, и в результате груз удерживается на 6 ветвях троса.

Ответ: Да, рабочий может поднять груз. Для этого ему необходимо использовать систему блоков (полиспаст), которая дает выигрыш в силе не менее чем в 6 раз. Например, можно использовать систему из трех подвижных и трех неподвижных блоков, где груз удерживается шестью ветвями троса.