Задание №576

Почему при использовании рычага (рис. 79) получается выигрыш в силе?
рис. 79

Решение

а) Выигрыш в силе, получаемый с помощью рычага, определяется отношением плеч приложенных сил. В этом состоит правило рычага. Эта формула показывает, что рычаг находится в равновесии, если приложенные к нему силы обратно пропорциональны их плечам.
$\frac{F_{1}}{ F_{2}} = \frac{l_{2}}{ l_{1}} $ − условие равновесия рычага.
При гребле весло является рычагом. Точка опоры − это место крепления весла к лодке. Плечо, на которое действует человек, меньше, чем плечо, опущенное в воду.
Это приводит к проигрышу в силе, но увеличивается выигрыш в расстоянии (времени), так как увеличивается длина одного гребка.

б) Рычаг даёт выигрыш в силе или в расстоянии во столько раз, во сколько большее плечо длиннее меньшего. Действуя на длинную ручку открывалки, мы выигрываем в силе.

в) Величина выигрыша в силе зависит от величины плеч сил, приложенных к гвоздодеру. Для того, чтобы получить максимальный выигрыш в силе при использовании гвоздодера, нужно минимизировать плечо сил сопротивления. Чем длиннее ручка гвоздодера, тем легче достать гвоздь из доски.

Задание №577

Взрослому и ребёнку нужно перейти ручей: одному − с левого берега, другому − с правого. На каждом берегу имеется по доске, но они немного короче, чем расстояние между берегами. Предложите способ, с помощью которого можно перейти с одного берега на другой.

Решение

Для того чтобы человек с левого берега мог перейти на правый, человек, стоящий на правом берегу, должен выдвинуть небольшой конец своей доски над ручьем, а сам встать на противоположный конец свой доски. Таким образом этот человек создаст подобие рычага. Человек, стоящий на левом берегу, опускает свою доску одним концом на берег, а другим на конец доски человека, находящегося на правом берегу. Переходит через ручей на правый берег и встает на место второго человека, который также переходит на левый берег.

Задание №578

Одинаковы ли показания динамометров А и В (рис. 80)?
рис. 80

Решение

Неподвижный блок не дает выигрыш в силе, не зависимо от направления прикладываемой силы. Таким образом, и в положении А, а в положении В, показания динамометров будут одинаковы и равны весу груза.

Задание №579

С помощью блоков уравновешены одинаковые вёдра с водой (рис. 81). Равный ли объём воды в вёдрах?
рис. 81

Решение

Объём воды в вёдрах разный. В правом ведре объем воды больше, чем в левом, т.к. подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза, а неподвижный блок выигрыша в силе не дает.

Задание №580

В каком случае требуется приложить большую силу − лезть по верёвке вверх или поднимать себя с помощью блока (рис. 82)?
рис. 82

Решение

Для поднятия себя при помощи веревки требуется прикладывать силу, равную собственному весу F = P.
Представим, что человек поднимает себя при помощи блока. На ось блока действует сила, равная весу человека (весом веревок пренебрегаем). Блок неподвижен. Следовательно, равнодействующая всех сил, приложенных к нему, равна нулю. На блок воздействуют две силы натяжения веревки с обоих его концов. Значит, натяжение веревки равно половине силы, приложенной к оси блока, т. е. половине веса человека. Человек, равномерно поднимаясь, прикладывает к веревке такую же силу, с какой веревка воздействует на его руку (3−й закон Ньютона). То есть силу, равную половине своего веса. Таким образом с помощью блока подниматься легче примерно в 2 раза.