Ответьте на вопросы, страница 201 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. К какому роду рычагов относится дверь?

2. Почему дверную ручку крепят к краю двери?

1. К какому роду рычагов относится дверь?
Дверь представляет собой рычаг второго рода. В рычаге второго рода точка приложения силы сопротивления (нагрузки) находится между точкой опоры и точкой приложения действующей силы. В случае с дверью наблюдается именно такое расположение:
• Точка опоры — это ось вращения, проходящая через дверные петли.
• Точка приложения силы сопротивления — это центр масс двери. Силы инерции и трения, которые нужно преодолеть для поворота двери, условно приложены в этой точке.
• Точка приложения действующей силы — это дверная ручка, за которую человек тянет или которую толкает.
Поскольку центр масс двери всегда расположен между петлями и ручкой, дверь является классическим примером рычага второго рода, который даёт выигрыш в силе.

Ответ: Дверь относится к рычагам второго рода.

2. Почему дверную ручку крепят к краю двери?
Дверную ручку крепят как можно дальше от петель (на краю двери) для того, чтобы уменьшить силу, необходимую для её открывания и закрывания. Это объясняется принципом действия момента силы (вращающего момента).
Момент силы $\text{M}$, который заставляет дверь вращаться, рассчитывается по формуле:
$M = F \cdot d$,
где $\text{F}$ — это приложенная к ручке сила, а $\text{d}$ — это плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения (петель) до точки приложения силы (ручки).
Чтобы открыть дверь, нужно создать определённый момент силы $\text{M}$, достаточный для преодоления сил трения в петлях и инерции дверного полотна. Для конкретной двери этот момент является величиной постоянной. Выразим из формулы силу $\text{F}$, которую нужно приложить:
$F = \frac{M}{d}$
Из этого соотношения видно, что необходимая сила $\text{F}$ обратно пропорциональна плечу силы $\text{d}$. Следовательно, чтобы приложить наименьшую силу, необходимо сделать плечо силы $\text{d}$ как можно большим. Максимальное возможное расстояние от петель до точки приложения силы на двери — это её противоположный край. Именно поэтому ручку располагают там.

Ответ: Дверную ручку крепят к краю двери, чтобы максимально увеличить плечо силы и, в соответствии с правилом моментов, уменьшить усилие, которое требуется для открывания и закрывания двери.