Номер 1, страница 115 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

1. Объясните, почему дверную ручку укрепляют у края двери, а, например, не в середине.

1. Решение

Дверная ручка устанавливается у края двери для того, чтобы было легче ее открывать и закрывать. Это явление объясняется с помощью понятия момента силы (или вращающего момента) в физике.

Дверь представляет собой тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси — линии, проходящей через дверные петли. Для того чтобы заставить любое тело вращаться, необходимо приложить силу так, чтобы создать вращающий момент.

Момент силы $M$ вычисляется по формуле:

$M = F \cdot d$

где:

$F$ — это модуль приложенной силы (сила, с которой мы тянем или толкаем ручку);

$d$ — это плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения (петель) до линии действия силы (точки, где расположена ручка).

Для того чтобы открыть дверь, нам нужно создать определенный момент силы $M$, достаточный для преодоления трения в петлях и инерции покоя самой двери. Эта величина $M$ для конкретной двери является практически постоянной.

Из формулы момента силы мы можем выразить силу $F$, которую необходимо приложить:

$F = \frac{M}{d}$

Эта формула показывает, что сила $F$, которую нужно приложить, обратно пропорциональна плечу силы $d$. Это означает, что:

• Чем больше плечо силы $d$ (расстояние от петель до ручки), тем меньшую силу $F$ нужно приложить для создания того же самого вращающего момента $M$.
• Чем меньше плечо силы $d$, тем большую силу $F$ нужно приложить.

Располагая ручку у края двери (как можно дальше от петель), мы делаем плечо силы $d$ максимальным. Это позволяет человеку открывать и закрывать дверь, прилагая минимальное усилие. Если бы ручка находилась посередине, плечо силы было бы в два раза короче, и, следовательно, пришлось бы прикладывать в два раза большее усилие. Если бы мы пытались толкать дверь у самых петель, плечо силы было бы близко к нулю, и потребовалась бы огромная, практически невозможная для человека сила.

Ответ: Дверную ручку укрепляют у края двери для того, чтобы максимально увеличить плечо силы. Согласно правилу моментов, чем больше плечо силы, тем меньшее усилие требуется для создания необходимого вращающего момента, чтобы открыть или закрыть дверь.