Номер 2, страница 190 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 55. Рычаги в технике, быту и природе. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 2, страница 190.

Условие.

2. Объясните, почему при использовании ножниц для резки листового металла и кусачек (см. рис. 177, б и 178) получают выигрыш в силе.

Решение.

Решение 2.

Ножницы для резки металла и кусачки представляют собой пример рычага первого рода. Точнее, это два соединенных вместе рычага, ось вращения которых (винт, скрепляющий половинки) является их общей точкой опоры.

Согласно правилу равновесия рычага, рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, действующих на него, равны. Момент силы – это произведение модуля силы на ее плечо. Плечо силы – это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы. Для ножниц и кусачек это правило можно записать в виде формулы: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$, где:
$F_1$ – сила, которую мы прикладываем к рукояткам;
$l_1$ – плечо этой силы (длина рукоятки от винта до точки приложения силы);
$F_2$ – сила, с которой лезвия действуют на разрезаемый материал (сила сопротивления);
$l_2$ – плечо силы сопротивления (расстояние от винта до разрезаемого материала).

Выигрыш в силе определяется как отношение силы сопротивления $F_2$ к приложенной силе $F_1$. Из формулы равновесия рычага можно выразить это отношение: $\frac{F_2}{F_1} = \frac{l_1}{l_2}$.

У ножниц для резки металла и у кусачек рукоятки ($l_1$) сделаны значительно длиннее, чем их режущая часть (лезвия, $l_2$). Следовательно, отношение длин плеч $\frac{l_1}{l_2}$ всегда больше единицы. Это означает, что сила $F_2$, действующая на металл, во столько же раз больше силы $F_1$, прикладываемой к рукояткам. Именно это соотношение длин плеч и обеспечивает выигрыш в силе, позволяя перерезать твердые материалы с относительно небольшим усилием.

Ответ: Выигрыш в силе при использовании ножниц для резки металла и кусачек достигается за счет того, что они являются рычагами, у которых плечо силы, прикладываемой к длинным рукояткам, значительно больше плеча силы сопротивления, действующей на коротких лезвиях.

3. Рычаги широко применяются в быту и являются основой многих инструментов и устройств. Вот некоторые примеры:

Инструменты: ножницы (канцелярские, портновские), плоскогубцы, кусачки, гвоздодер (как часть молотка), садовая тачка (колесо является точкой опоры), лом.

Кухонные принадлежности: штопор, консервный нож, орехокол, чеснокодавилка, открывалка для бутылок.

Другие предметы: качели-балансир на детской площадке, весы с коромыслом, дверная ручка и сама дверь (вращается на петлях, которые служат осью вращения), весла лодки.

Даже части человеческого тела, например, рука в локтевом суставе или стопа, работают по принципу рычагов.

Ответ: Рычаги в быту применяются в виде ножниц, кусачек, плоскогубцев, тачек, гвоздодеров, орехоколов, открывалок для бутылок, дверей, качелей и многих других инструментов и приспособлений.