Номер 1, страница 194 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 36. Параграф 57. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 1, страница 194.

Условие.

1. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. Объясните, почему применение такого блока не позволяет выиграть в 2 раза в работе.

Решение.

Решение 2.

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. Объясните, почему применение такого блока не позволяет выиграть в 2 раза в работе.

Решение

Причина, по которой подвижный блок не даёт выигрыша в работе, заключается в "золотом правиле механики": во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Ни один простой механизм не позволяет получить выигрыш в работе.

Рассмотрим работу подвижного блока с точки зрения физики.

1. Выигрыш в силе. Подвижный блок распределяет вес поднимаемого груза $P$ на два участка верёвки. Поэтому для подъёма груза достаточно приложить силу $F$, которая в идеальном случае (без учёта веса блока и трения) в два раза меньше веса груза:$F = \frac{P}{2}$

2. Проигрыш в расстоянии. Чтобы поднять груз на высоту $h$, необходимо выбрать оба участка верёвки, на которых он висит. Это означает, что свободный конец верёвки нужно протянуть на расстояние $s$, равное удвоенной высоте подъёма:$s = 2h$

3. Расчёт работы. Работа определяется как произведение силы на расстояние.Полезная работа ($A_{полезн}$) — это работа по подъёму самого груза:$A_{полезн} = P \cdot h$Затраченная работа ($A_{затр}$) — это работа, совершаемая приложенной силой $F$:$A_{затр} = F \cdot s$

Теперь подставим в формулу затраченной работы выражения для силы и расстояния из пунктов 1 и 2:

$A_{затр} = (\frac{P}{2}) \cdot (2h) = P \cdot h$

Сравнивая полезную и затраченную работу, мы видим, что в идеальном случае они равны:

$A_{затр} = A_{полезн}$

Таким образом, выигрыш в силе ровно в 2 раза компенсируется проигрышем в расстоянии также в 2 раза. В результате выигрыша в работе не происходит. В реальных условиях из-за наличия трения и веса самого блока затраченная работа всегда будет даже больше полезной.

Ответ: Применение подвижного блока не позволяет выиграть в работе, потому что выигрыш в силе (в 2 раза) полностью компенсируется проигрышем в расстоянии (в 2 раза). Чтобы поднять груз на определённую высоту, нужно вытянуть верёвку на вдвое большее расстояние. В соответствии с "золотым правилом механики", работа в идеальном случае остаётся неизменной, а в реальном — даже проигрывается за счёт сил трения.