Номер 2, страница 204 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какие виды простых механизмов вам известны?

1. Что такое простой механизм?

Простой механизм — это устройство (приспособление), которое служит для преобразования силы. Оно позволяет совершать работу, изменяя величину или направление приложенной силы. Ключевая идея простого механизма заключается в получении выигрыша в силе или в расстоянии. Однако, согласно фундаментальному закону сохранения энергии, простые механизмы не создают энергию и не дают выигрыша в работе.

Этот принцип известен как «золотое правило механики», которое гласит: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии. В идеальном механизме, где отсутствуют потери на трение, работа, совершаемая приложенной силой ($A_{вх}$), равна полезной работе, совершаемой механизмом над телом ($A_{полезн}$):

$A_{вх} = A_{полезн}$

Поскольку работа является произведением силы на перемещение ($A = F \cdot s$), это равенство можно записать в виде:

$F_1 \cdot s_1 = F_2 \cdot s_2$

Здесь $F_1$ — это приложенная сила (например, сила человека), $s_1$ — путь, который проходит точка приложения этой силы, $F_2$ — сила противодействия (например, вес груза), а $s_2$ — расстояние, на которое механизм перемещает груз. Таким образом, чтобы получить выигрыш в силе ($F_2 > F_1$), необходимо, чтобы точка приложения входной силы прошла больший путь ($s_1 > s_2$).

В реальных условиях всегда существуют силы трения, из-за которых часть затраченной работы превращается в тепло. Поэтому полезная работа всегда меньше затраченной. Отношение полезной работы к полной затраченной работе называется коэффициентом полезного действия (КПД) механизма, и он всегда меньше 100%.

Ответ: Простой механизм — это приспособление, позволяющее изменять величину или направление силы. Он даёт выигрыш в силе за счёт проигрыша в расстоянии (или наоборот), при этом в идеальном случае работа на входе равна работе на выходе («золотое правило механики»).

2. Какие виды простых механизмов вам известны?

Со времён античности принято выделять шесть классических простых механизмов:

1. Рычаг — твёрдое тело, имеющее точку опоры (ось вращения) и две точки приложения сил. Позволяет поднимать тяжёлые предметы с меньшим усилием. Условие равновесия рычага описывается равенством моментов сил: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$, где $\text{F}$ — сила, а $\text{l}$ — плечо силы (расстояние от оси вращения до линии действия силы). Примеры: лом, качели, ножницы.

2. Блок — колесо с жёлобом, по которому пропущена верёвка или цепь. Неподвижный блок закреплён и позволяет только менять направление силы. Подвижный блок движется вместе с грузом и даёт двукратный выигрыш в силе. Комбинация блоков (полиспаст) позволяет получить значительный выигрыш в силе. Применяется в подъёмных кранах, на флагштоках.

3. Ворот (колесо и ось) — механизм, состоящий из колеса (или рукоятки) большего радиуса, соединённого с валом (осью) меньшего радиуса. Выигрыш в силе пропорционален отношению радиусов колеса и оси. Примеры: колодезный ворот, отвёртка, руль.

4. Наклонная плоскость — плоская поверхность, расположенная под углом к горизонту. Позволяет перемещать (вкатывать или втаскивать) тяжёлые предметы на высоту с усилием, которое меньше веса предмета. Чем меньше угол наклона, тем меньше усилие, но больше путь. Примеры: пандус, эстакада, горный серпантин.

5. Клин — разновидность наклонной плоскости. Представляет собой тело треугольного сечения, используемое для разделения, раскалывания или раздвижения других объектов. Принцип действия основан на создании большого поперечного усилия при приложении продольной силы. Примеры: топор, нож, зубило.

6. Винт — механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное. Его можно представить как наклонную плоскость, обёрнутую вокруг цилиндра. Даёт очень большой выигрыш в силе. Примеры: болт с гайкой, винтовой домкрат, тиски, мясорубка.

Часто эти шесть механизмов группируют в два базовых класса: рычаг (включая блок и ворот) и наклонная плоскость (включая клин и винт).

Ответ: Известны следующие виды простых механизмов: рычаг, блок, ворот, наклонная плоскость, клин и винт.