Номер 4, страница 188 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 35. Параграф 54. Момент силы. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 4, страница 188.

Условие.

4. Как легче открыть дверь — толкнув её около ручки или посередине?

Решение.

Решение 2.

Вопрос о том, где легче толкать дверь, объясняется понятием момента силы из физики. Дверь представляет собой рычаг, который вращается вокруг оси, проходящей через петли.

Вращающее действие силы характеризуется моментом силы $M$, который вычисляется по формуле:
$M = F \cdot d$
Здесь $F$ — это величина приложенной силы, а $d$ — это плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения (петель) до линии, вдоль которой действует сила.

Чтобы открыть дверь, необходимо создать определенный момент силы, достаточный для преодоления трения. Этот необходимый момент $M$ является постоянной величиной для конкретной двери. Из формулы можно выразить силу, которую нужно приложить:
$F = \frac{M}{d}$

Как видно из формулы, приложенная сила $F$ обратно пропорциональна плечу силы $d$. Это означает, что для получения одного и того же результата (открытия двери) нам потребуется приложить меньшую силу, если плечо силы будет больше.

Сравним два случая:
1. Толчок около ручки: Дверные ручки располагаются на максимальном удалении от петель, чтобы обеспечить наибольшее плечо силы $d_{макс}$.
2. Толчок посередине: В этом случае плечо силы $d_{сер}$ будет примерно в два раза меньше, чем максимальное ($d_{сер} \approx 0.5 \cdot d_{макс}$).

Поскольку плечо силы у ручки больше, чем посередине, сила, необходимая для открытия двери, будет меньше именно при толчке у ручки. Поэтому "легче" (то есть, требует меньшего усилия) открыть дверь, толкая её как можно дальше от петель.

Ответ: Дверь легче открыть, толкнув её около ручки. Это объясняется правилом рычага: чем дальше от оси вращения (петель) приложена сила, тем больше плечо силы и тем меньшее усилие требуется для создания необходимого вращающего момента для открытия двери.