Физика в нашей жизни, страница 118 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Задание

1. Рассмотрите рисунки в тексте. Объясните, как с помощью рычага и платформ с вращающимися в любом направлении колесами можно осуществить перестановку в квартире. На чем основан принцип действия такого устройства?

2. Прочитайте советы знатоков. Объясните с точки зрения физики, почему указанные четыре совета способны облегчить работу по перестановке мебели.

3. Предложите свой лайфхак по перестановке мебели.

4. Составьте памятку «Техника безопасности при перестановке мебели».

Перестановка мебели в квартире

Перестановка мебели в квартире — это самый простой способ изменить общий интерьер в своем доме. Даже элементарное представление шкафа и стола, уже создает другой вид в помещении. Если человек обладает недюжинной силой, то можно просто толкать или тянуть шкаф. Однако при таком способе транспортировки он может надорваться или повредить напольное покрытие. Конструкция из рычага и 4 платформ с роликами поможет переместить габаритные предметы в квартире и не повредить напольное покрытие (рис. 102).

Если нет специального устройства, то можно воспользоваться подручными средствами учитывая советы знатоков:

Рис. 102. Устройства для перемещения мебели

1. Разберите предмет мебели на детали. Для уменьшения веса выньте полки из шкафа, снимите дверцы.

2. Шкаф, стеллаж, комод освободите от содержимого.

3. Если мебель нельзя перенести, то обязательно используйте пластиковые или войлочные подкладки, чтобы не поцарапать пол. Пластиковые подкладки подойдут, если на полу ковролин, они гладкие и обеспечат нужное скольжение. Войлочные подкладки необходимы для защиты покрытий из ламината, линолеума, паркетной доски.

4. Натрите мылом или воском кратчайший путь переставляемой мебели, что обеспечивает мягкое скольжение и не оставляет царапин.

1. Рассмотрите рисунки в тексте. Объясните, как с помощью рычага и платформ с вращающимися в любом направлении колесами можно осуществить перестановку в квартире. На чем основан принцип действия такого устройства?

Перестановка мебели с помощью показанного на рисунке устройства происходит в два этапа.

Этап 1: Подъем мебели с помощью рычага.

Сначала используется специальный рычаг. Короткий конец рычага подводится под край мебели, а человек нажимает на длинный конец. Это позволяет с легкостью приподнять тяжелый предмет. Принцип действия здесь — это «золотое правило механики» в применении к рычагу. Рычаг — это простая машина, которая дает выигрыш в силе. Прикладывая небольшую силу $F_1$ к длинному плечу рычага $l_1$, мы получаем на коротком плече $l_2$ большую силу $F_2$, достаточную для подъема веса мебели $\text{P}$. Это описывается условием равновесия рычага: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$. Чем длиннее рукоятка рычага по сравнению с его коротким концом, подсовываемым под мебель, тем меньшее усилие нужно приложить.

Этап 2: Перемещение на платформах с колесами.

После того как угол мебели приподнят, под него подставляется одна из четырех платформ с роликами. Эта процедура повторяется для всех углов мебели. Когда вся мебель установлена на платформы, ее можно легко перемещать по комнате. Принцип действия здесь основан на замене силы трения скольжения на значительно меньшую силу трения качения. Колеса на платформах катятся по полу, что требует гораздо меньших усилий для перемещения, чем толкание или таскание мебели по полу. Кроме того, платформы имеют вращающиеся колеса (ролики), что позволяет двигать мебель в любом направлении — вперед, назад, вбок или разворачивать на месте — без дополнительных усилий и не царапая пол.

Таким образом, принцип действия устройства основан на последовательном использовании двух простых механизмов: рычага для выигрыша в силе при подъеме и колес для многократного уменьшения силы трения при перемещении.

Ответ: С помощью рычага, дающего выигрыш в силе, приподнимают поочередно углы мебели и подставляют под них платформы с колесами. Затем мебель легко перемещается на этих платформах. Принцип действия основан на использовании рычага для получения выигрыша в силе и на замене силы трения скольжения на значительно меньшую силу трения качения благодаря колесам.

2. Прочитайте советы знатоков. Объясните с точки зрения физики, почему указанные четыре совета способны облегчить работу по перестановке мебели.

1. «Разберите предмет мебели на детали. Для уменьшения веса выньте полки из шкафа, снимите дверцы.» и «Шкаф, стеллаж, комод освободите от содержимого.»

С точки зрения физики, оба этих совета направлены на уменьшение массы ($\text{m}$) перемещаемого объекта. Сила тяжести, действующая на предмет, равна $P = m \cdot g$. Сила трения скольжения ($F_{тр}$), которую необходимо преодолеть для перемещения мебели, прямо пропорциональна силе нормальной реакции опоры ($\text{N}$), которая на горизонтальной поверхности равна силе тяжести ($N=P$). Таким образом, $F_{тр} = \mu \cdot N = \mu \cdot m \cdot g$, где $\mu$ — коэффициент трения. Уменьшая массу ($\text{m}$), мы прямо пропорционально уменьшаем силу трения и вес, что облегчает как сдвигание, так и возможный подъем мебели.

2. «Если мебель нельзя перенести, то обязательно используйте пластиковые или войлочные подкладки...»

Этот совет направлен на уменьшение коэффициента трения скольжения ($\mu$). Сила трения зависит от материалов соприкасающихся поверхностей. Подкладывая под ножки мебели войлочные или пластиковые накладки, мы изменяем пару трущихся поверхностей (например, вместо «дерево-паркет» получаем «войлок-паркет»). Материалы для подкладок подбираются таким образом, чтобы коэффициент трения в новой паре был значительно ниже. Так как сила трения $F_{тр} = \mu \cdot N$, уменьшение $\mu$ при той же массе мебели приводит к уменьшению силы, необходимой для ее перемещения. Также эти подкладки защищают пол от царапин.

3. «Натрите мылом или воском кратчайший путь переставляемой мебели...»

Этот совет использует принцип смазки. Мыло или воск действуют как твердая смазка. При нанесении на поверхность они создают тонкий слой между полом и ножками мебели. Этот слой предотвращает прямое соприкосновение микронеровностей двух поверхностей. В результате трение скольжения между твердыми телами заменяется на трение сдвига в слое смазки, которое значительно меньше. Это приводит к резкому уменьшению коэффициента трения $\mu$ и, следовательно, силы трения $F_{тр}$.

Ответ: Советы 1 и 2 направлены на уменьшение массы ($\text{m}$) мебели, что снижает ее вес и силу трения. Совет 3 направлен на уменьшение коэффициента трения ($\mu$) путем введения между мебелью и полом материалов с низким трением. Совет 4 также направлен на уменьшение коэффициента трения ($\mu$) за счет использования смазочных материалов (мыла, воска).

3. Предложите свой лайфхак по перестановке мебели.

Лайфхак: использовать большую плотную ткань, старое одеяло или ковер. Нужно приподнять один край тяжелой мебели (например, шкафа), подстелить под него край одеяла, затем приподнять другой край и протянуть одеяло полностью под предмет. После этого мебель можно перемещать, таща за край одеяла. Этот метод особенно хорош на гладких полах (паркет, ламинат, линолеум). Он не только значительно облегчает скольжение (ткань по гладкому полу скользит лучше, чем ножки мебели), но и надежно защищает напольное покрытие от любых царапин и повреждений по всей траектории движения. Также тянуть за одеяло часто удобнее, чем толкать сам громоздкий предмет.

Ответ: Можно подложить под мебель старое плотное одеяло или ковер и перемещать ее, таща за край одеяла. Это одновременно уменьшает трение и защищает пол.

4. Составьте памятку «Техника безопасности при перестановке мебели».

Памятка «Техника безопасности при перестановке мебели»

1. Подготовка и планирование. Перед началом работы освободите путь перемещения мебели: уберите с дороги мелкие предметы, игрушки, скрутите ковры. Убедитесь, что мебель пройдет в дверные проемы и поместится на новом месте. Обязательно полностью опустошите мебель и закрепите скотчем или снимите все подвижные элементы (дверцы, ящики).

2. Правильная техника подъема. Всегда поднимайте тяжести за счет силы ног, а не спины. Для этого присядьте, согнув колени, держите спину прямой и напряженной, и поднимайтесь, разгибая ноги. Держите груз как можно ближе к телу.

3. Не работайте в одиночку. Перестановка тяжелой и крупногабаритной мебели — это работа для двух или более человек. Это безопаснее и эффективнее. Договоритесь с помощниками о командах («взяли!», «опускаем!», «стоп!»).

4. Используйте защитные средства и инструменты. Наденьте удобную одежду, прочную закрытую обувь для защиты ног и рабочие перчатки для защиты рук и лучшего хвата. Пользуйтесь специальными приспособлениями: рычагами, роликовыми платформами, мебельными подкладками.

5. Действуйте осторожно. Перемещайте мебель медленно, плавно, без резких движений. Внимательно следите за руками и пальцами, чтобы их не прищемило между мебелью и стеной или в дверном проеме.

Ответ: Памятка по технике безопасности должна включать пункты о планировании, правильной технике подъема (беречь спину, поднимать ногами), необходимости работать с помощником, использовании защитной одежды и специальных инструментов, а также о необходимости двигаться медленно и осторожно, избегая риска защемления конечностей.