Упражнение 48 ГДЗ Перышкин 7 класс (2022) (Физика)
- Укажите точку опоры и плечи сил у рычагов, изображённых на рисунке. При каком положении груза палка, которую используют при переносе груза, меньше давит на плечо? Ответ обоснуйте.
- Объясните действие весла как рычага.
- На рисунке изображена схема подъёмного крана. Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг.
- Рассмотрите устройство плоскогубцев (или кусачек, щипцов для сахара, ножниц для жести). Найдите у них ось вращения, плечо силы сопротивления и плечо действующей силы. Подсчитайте, какой выигрыш в силе может дать данный инструмент.
1) Для каждого рычага укажем точку опоры и плечо силы.
- а) Точка опоры — точка касания колеса тележки и земли. Плечо силы — расстояние между точкой опоры и локтями человека.
- б) Точка опоры — точка крепления ручки крана. Плечо силы — ручка крана.
- в) Точка опоры — точка с красной стрелкой. Плечо силы — верхняя и нижняя части рычага.
- г) и д) Точка опоры — плечо человека. Плечо силы — линия, параллельная земле, соединяющая точку опоры и мешок.
- е) Точка опоры — место крепления шлагбаума к опоре. Плечо силы — часть шлагбаума от места крепления до конца.
- ж) Точка опоры — плечо человека. Плечо силы — плечо человека.
- з) Точка опоры — рука человека. Плечо силы — рука человека.
Палка при переносе груза меньше давит на плечо, если груз расположен ближе к концу палки, противоположному плечу. Тогда плечо силы тяжести груза относительно точки опоры больше, и для равновесия требуется меньшая сила со стороны плеча человека, поэтому давление на плечо уменьшается.
2) Весло действует как рычаг. Точка опоры — место его крепления к лодке. Человек прикладывает силу к рукоятке весла, а сопротивление воды действует на лопасть. Так как плечо силы человека меньше плеча силы сопротивления, получается проигрыш в силе, но выигрыш в расстоянии: за один гребок лодка проходит больший путь.
3) Для подъемного крана используем условие равновесия рычага:
$$m_1l_1=m_2l_2$$
$$m_1=\frac{m_2l_2}{l_1}$$
$$m_1=\frac{1000\cdot 3}{7{,}2}\approx 416{,}7\ \text{кг}$$
Следовательно, кран может поднимать груз массой примерно 416,7 кг.
4) У плоскогубцев (кусачек, щипцов, ножниц) ось вращения — шпилька, соединяющая две губки. Плечо силы сопротивления — расстояние от оси вращения до губок. Плечо действующей силы — расстояние от оси вращения до ручек.
Выигрыш в силе равен отношению плеч:
$$k=\frac{l_{\text{действ}}}{l_{\text{сопр}}}$$
То есть во столько раз ручки длиннее губок, во столько раз инструмент увеличивает силу.
Ответ
1) Точки опоры и плечи сил указаны для всех рычагов выше. Палка меньше давит на плечо, если груз расположен дальше от плеча, ближе к свободному концу палки.
2) Весло — рычаг с точкой опоры у крепления к лодке; оно дает проигрыш в силе и выигрыш в расстоянии.
3) $$m \approx 416{,}7\ \text{кг}$$
4) Выигрыш в силе: $$k=\frac{l_{\text{действ}}}{l_{\text{сопр}}}$$.
