Укажите точку опоры и плечи рычагов, изображённых на рисунке 173.
рис. 173
reshalka.com
ГДЗ учебник по физике 7 класс Перышкин. §60. Упражнение 32. Номер №1
Решение
Точку опоры рычага − это единственная неподвижная точка рычага. Она может располагаться в центральной части рычага, у его края и др.
Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.
.Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.
О− точка опоры, F − действующие силы, L − плечо рычага.
- Подробности
- Обновлено 30.01.2019 17:48
- Просмотров: 403
Назад в «Оглавление»
Давненько пользуемся мы этими учебниками.
Еще наши мамы и папы по ним учились.
Как же осилить домашнее задание, ответить на вопросы и решить задачи в упражнениях?
Уверена, что думающие ученики сначала всё сделают сами, а эти сведения будут помощью «застрявшим в пути».
Ответы на ДЗ по физике помогут вам проверить себя и найти ошибки.
Ответы на ДЗ из упражнений соответствуют всем выпускам учебников этого автора, начиная с 1989 г.
Так как номера упражнений с одинаковыми вопросами в разных выпусках различаются, ответы на вопросы к упражнениям скомпонованы по темам.
На этой странице представлены решения задач по параграфам: Простые механизмы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге. Момент силы. Рычаги в технике, быту и природе.
Заодно некоторые узнают, какую тему по физике они сейчас изучают))
Так нет ли здесь нужной вам задачи?
Обязательно найдется!
1. Укажите точку опоры и плечи сил у рычагов, изображенных на рисунках.
а) Тачка с одним колесом.
Схема рычага:
Точка опоры — ось колеса (О).
Плечо силы F1 — от оси колеса до груза на тачке (ОА).
Плечо силы F2 — от оси колеса до рук (ОВ).
б) Рука человека — это тоже рычаг.
Схема рычага:
Точка опоры — локтевой сустав (О).
Плечо силы F1 — длина руки (предплечья) от локтя до кисти, в которую вложен груз (ОА).
Плечо силы F2 — небольшое расстояние (около 3 см) от локтевого сустава до точки прикрепления мышцы плеча на предплечье (ОВ).
в) Ножной тормоз в автомобиле.
Схема рычага:
Рычаг — педаль тормоза.
Точка опоры — ось вращения педали (О).
Плечо силы F1 — кратчайшее расстояние (ОА) от точки опоры до линии приложения силы F1, с которой нога давит на педаль.
Плечо силы F2 — кратчайшее расстояние (ОВ) от точки опоры до линии приложения силы F2 — силы упругости троса, прикрепленного к педали.
д, г) Палка для переноса тяжестей.
Схема рычага:
Здесь точка опоры — плечо человека (О).
Плечо силы F2 — от плеча до места, за которое держат палку (ОВ).
Плечо силы F1 — от плеча до того места, где подвешен груз (ОА).
2. Рассмотрите рисунки переноса груза на палке. При каком расположении груза на палке момент его силы тяжести больше? В каком случае груз легче нести? Почему?
Момент силы тяжести груза больше, когда увеличивается плечо этой силы.
Чтобы легче было нести, надо уменьшить плечо этой силы, т.е.расстояние от плеча до груза.
В этом случае рычаг можно уравновесить меньшей силой рук.
3. Пользуясь рисунком гребца в лодке, объясните, почему при гребле мы получаем проигрыш в силе и для чего это нужно.
Весло при гребле на лодке представляет собой рычаг.
Точка опоры — уключина.
С одной стороны к рукоятке весла прикладывается сила человека.
Плечо этой силы небольшая часть весла от уключины до руки.
С другой стороны действующая на весло сила — это сила сопротивления воды.
Плечо этой силы — наиболее длинная часть весла от уключины до конца весла в воде.
Чтобы сделать гребок надо уравновесить этот рычаг,
По правилу равновесия рычага при этом к короткой части весла прикладывается большая сила, а к длинной части весла меньшая сила.
В данном случае наблюдается проигрыш в силе.
Однако при гребке расстояние, которое проходит конец весла много больше расстояния, которое проходит рукоять весла.
Проигрывая в силе, выигрываем в расстоянии, что и является целью передвижения на лодке.
Иногда когда человеку становится трудно грести (он устал), он сдвигает весло в уключине так, чтобы часть весла от руки до уключины стала длиннее. Концы весел в лодке как бы нахлестывают друг на друга, грести становится не очень удобно, зато легче, прикладывается меньшая сила. Но одновременно и расстояние, которое проходит лодка за гребок уменьшается.
4. На рисунке 162 изображен разрез предохранительного клапана. Рассчитайте, какой груз надо повесить на рычаг, чтобы пар через клапан не выходил. Давление в котле в 12 раз больше нормального атмосферного давления. Площадь клапана S = 3 см2, вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится? уменьшится?
5. На рисунке изображена схема подъемного крана. Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг. Сделайте расчет, пользуясь равенством моментов сил.
Назад в «Оглавление»
Перейти к содержимому
- ГДЗ к рабочей тетради Вахрушева. 4 класс 1 часть
- ГДЗ к рабочей тетради Харитоновой. 4 класс 2 часть
- Все ГДЗ (Главная страница сайта)
1. Определи по рисунку, что тяжелее: ведро с водой или противовес колодезного журавля.
Противовес колодезного журавля
2. Какой механизм лежит в основе устройства этого инструмента?
Рычаг
Если сможешь, обозначь короткое плечо, длинное плечо и точку опоры на рисунке так, как это сделано на других рисунках в тексте учебника
3. Инструмент на рисунке 3 А — гвоздодёр. Нарисуй на рисунке 3 Б, как его использовать, чтобы выдернуть гвоздь. 
4. Всем известно: колёса служат для езды. А для чего ещё служат колёса? Назови несколько предметов, в которых колесо использовано для другой цели.
— колесико у компьютерной мышки для управления курсором;
— колесо лебедки для подъема тяжелых предметов;
— колесо мельничного жернова для перемалывания зерна.
5. Поработайте в паре. Проставьте «+» в колонках таблицы с правильным ответом. Один ученик пусть заполнит первую колонку, другой — вторую
6. Вскапывая огород, можно использовать лопату двумя способами. Отметь на каждом рисунке точку опоры. Покажи стрелкой, в какую сторону надо наклонить ручку лопаты.
7. Миша загнал топор в колоду и не может вытащить. Нарисуй или напиши пословицу, которая ему поможет.
Клин клином вышибают
7. Древнегреческий учёный Архимед шутил: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». В чём смысл этой шутки?
- ГДЗ к рабочей тетради Вахрушева. 4 класс 1 часть
- ГДЗ к рабочей тетради Харитоновой. 4 класс 2 часть
- Все ГДЗ (Главная страница сайта)
С древних времен люди используют различные устройства для совершения механической работы. Эти устройства позволяют поднимать груза большой массы или перемещать их. Они называются простыми механизмами.
Например, еще в Древнем Египте (около трех тысяч лет назад) использовали рычаги (рисунок 1). С их помощью передвигали и поднимали на большую высоту огромные каменные плиты.
На данном уроке мы рассмотрим этот механизм и его устройство. Именно рычаг дает возможность приложить меньшую силу, чем потребовалось бы без него. По этой причине рычаги присутствуют в составе сложных машин и устройств и в современном мире.
Устройство рычага
Что представляет собой рычаг?
Рычаг — это любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.
Взгляните на рисунок 2. В данном случае Образавр использует в качестве рычага обычную палку, чтобы поднять тяжелый камень.
Камень действует на рычаг с некоторой силой — весом $P$. Для того чтобы его поднять, необходимо преодолеть этот вес, направленный вертикально вниз. В первом случае (рисунок 2, а) Образавр давит на конец палки с силой $F$, а во втором (рисунок 2, б) — поднимает конец палки.
В обоих случаях у этого рычага есть неподвижная точка опоры — точка О. Через нее проходит воображаемая ось, вокруг которой может поворачиваться рычаг.
Сила, с которой Образавр действует на палку (рычаг), меньше веса камня, но тем не менее у него получается сдвинуть этот камень. Это говорит о том, что с помощью рычага человек получает выигрыш в силе.
Виды рычагов
Таким образом, рычаги бывают двух видов (рисунок 3):
- Рычаг 1-го рода — силы приложены по разные стороны от точки опоры O (рисунок 3, а);
- Рычаг 2-го рода — силы приложены по одну сторону от точки опоры O (рисунок 3, б).
Рисунок 3 является схематическим изображением рычагов, показанных на рисунке 2.
Плечо силы рычага
На рисунке 4 изображен рычаг. Его точки A и B — это точки приложения сил $F_1$ и $F_2$ соответственно. Точка опоры O расположена между точками A и B — значит, перед нами рычаг 1-го рода.
А теперь взгляните на схему этого рычага (рисунок 4). Силы $F_1$ и $F_2$ направлены в одну сторону.
Длина отрезка OA обозначена как $l_1$, а длина отрезка OB — $l_2$. Эти величины называются плечом силы.
Что называют плечом силы?
Плечо силы — это кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой сила действует на рычаг.
Как найти плечо силы?
Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и есть плечо данной силы.
Тогда, OA или $l_1$ — это плечо силы $F_1$, а OB или $l_2$ — плечо силы $F_2$.
Условие равновесия рычага
Чтобы получить условие равновесия рычага, нужно провести опыты. К рычагу по обе стороны от точки опоры подвешиваются разные груза так, чтобы каждый раз рычаг оставался в равновесии. В каждом случае измеряются модули сил и их плечи. В нашем случае (рисунок 4) видно, что сила $2 space Н$ уравновешивает силу $4 space Н$. А плечо меньшей силы в 2 раза больше плеча большей силы.
С помощью таких опытов было установлено правило равновесия рычага.
В чем состоит правило равновесия рычага?
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил:
$frac{F_1}{F_2} = frac{l_2}{l_1}$,
где $F_1$ и $F_2$ — силы, которые действуют на рычаг, $l_1$ и $l_2$ — плечи этих сил.
Кто установил правило равновесия рычага?
Это правило было установлено Архимедом еще в III веке до н. э. Иногда правило равновесия рычага так и называют — правило Архимеда. Легенда гласит, что после этого открытия Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опору, и я переверну Землю!».
Из правила равновесия следует, что меньшей силой можно уравновесить большую силу при помощи рычага.
Например, возьмем рычаг, у которого одно плечо будет в 2 раза больше другого (как на рисунке 4). Приложим к точке A силу в $100 space Н$. Тогда в точке B мы сможем уравновесить силу в $200 space Н$ (в 2 раза большую). Если нам нужно поднять более тяжелый груз, то можно увеличить плечо рычага $l_1$, к которому мы прикладываем силу.
Примеры задач
Задача №1
Рабочий поднимает груз массой $300 space кг$ c помощью рычага 1-го рода. Большее плечо силы рано $3 space м$, а меньшее — $0.6 space м$. Какую силу рабочий прикладывает к большему плечу рычага?
Дано:
$m = 300 space кг$
$l_1 = 3 space м$
$l_2 = 0.6 space м$
$g = 9.8 frac{Н}{кг}$
$F_1 — ?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Запишем правило равновесия рычага:
$frac{F_1}{F_2} = frac{l_2}{l_1}$.
Выразим отсюда силу $F_1$, которую прикладывает к рычагу рабочий:
$F_1 = F_2 cdot frac{l_2}{l_1}$.
Сила $F_2$ — это вес груза $P$, который мы можем рассчитать формуле: $P = gm$. Подставим в нашу формулу и рассчитаем силу $F_1$:
$F_1 = F_2 cdot frac{l_2}{l_1} = gm cdot frac{l_2}{l_1} = 9.8 frac{Н}{кг} cdot 300 space кг cdot frac{0.6 space м}{3 space м} = 2940 space Н cdot 0.2 = 588 space Н$.
Ответ: $F_1 = 588 space Н$.
Задача №2
На рисунке 7 схематически изображен рычаг. Точка опоры находится в точке O. Одно деление на шкале рычага равно $10 space см$. Какую массу должен иметь груз, подвешенный в точке A, чтобы рычаг находился в равновесии?
Дано:
$m_1 = 100 space г$
$m_2 = 200 space г$
$l_1 = 40 space см$
$l_2 = 20 space см$
$g = 9.8 frac{Н}{кг}$
СИ:
$m_1 = 0.1 space кг$
$m_2 = 0.2 space кг$
$l_1 = 0.4 space м$
$l_2 = 0.2 space м$
$m_3 — ?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Найдем силу, которая будет действовать на рычаг в точке B. Эта сила будет равна весу $P_2$, с которым груза массой $m_1$ и $m_2$ действуют на подвес. Обозначим эту силу $F_2$.
$F_2 = P_2 = gm = g(m_1 + m_2) = 9.8 frac{Н}{кг} cdot (0.1 space кг + 0.2 space кг) = 9.8 frac{Н}{кг} cdot 0.3 space кг approx 3 space Н$.
Запишем правило равновесия рычага:
$frac{F_1}{F_2} = frac{l_2}{l_1}$.
Выразим отсюда и рассчитаем силу $F_1$, с которой будет действовать на рычаг груз неизвестной массы:
$F_1 = frac{F_2 cdot l_2}{l_1} = frac{3 space Н cdot 0.2 space м}{0.4 space м} = 1.5 space Н$.
Сила $F_1$ будет равна весу $P_1$, с которым груз массой $m_3$ действуют на подвес:
$F_1 = P_1 = gm_3$.
Найдем массу груза:
$m_3 = frac{F_1}{g} = frac{1.5 space Н}{9.8 frac{Н}{кг}} approx 0.15 space кг = 150 space г$.
Ответ: $m_3 = 150 space г$.
Страница 65 из 84
§60. Рычаги в технике, быту и природе
Вопросы
1. Пользуясь рисунком 169, объясните действие ножниц как рычага.
рис. 169. Ножницы бытовые
Ответ:
Сами по себе ножницы представляют два рычага и точку опоры в виде болта. при этом силы возникающие на этих рычагах с одной стороны это сила приложения от пальцев, а с другой стороны, сила с которое режется материал.
Итак, силой F1 является сила от руки человека, сжимающего ножницы.
А вот противодействующей силой F2 — сила сопротивления/резания материала, который разрезают ножницами.
Изменяя местоположение материала на лезвии ножниц мы можем изменять и силу воздействия на материал.
2. Объясните, почему ножницы для резки листового металла и кусачки (см. рис. 170 и 171) дают выигрыш в силе.
рис.170. Ножницы для резки листового металла.
рис. 171. Кусачки
Ответ:
Ножницы для металла имеют длинные ручки и относительно короткое лезвие, что позволяет обеспечивать значительный крутящий момент вокруг опорного болта. При этом сила нажатия от руки увеличивается за счет изменения плеча силы с другой стороны, по правилу моментов. (рис. 170)
У кусачек точно такой же принцип, но лезвие имеет другую форму. Здесь также расстояние плеча приложение силы обратно пропорционально значению прилагаемой силы (рис. 171).
3. Приведите примеры применения рычагов в быту, в технике.
Ответ:
В нашей жизни встречается очень много примеров рычагов, от костей в нашем теле до самых популярных механизмов. Ножницы для резки материалов. В автомобиле очень много рычагов, в подвеске, в переключении коробки передач, в моторе. Рычаги используются при строительстве, лом, гвоздодер, фомка.
Упражнение 32
1. Укажите точку опоры и плечи рычагов, изображённых на рисунке 173.
рис. 173
Ответ:
Точкой опоры будет неподвижная точка рычага, вокруг которой и вращается рычаг или вокруг которой он уравновешен, от действующих силы. При этом точка опоры может быть как по центру, так и с краю.
Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.
Итак, дабы найти плечо силы, надо из точки опоры провести перпендикуляр на вектор действия этой силы.
О− точка опоры, F − действующие силы, L − плечо рычага.
2. Рассмотрите рисунки 173, г и д. При каком расположении груза на палке момент его силы тяжести больше? В каком случае груз легче нести? Почему?
Ответ:
Необходимо воспользоваться правилом моментов. Из них следует, что есть зависимость как от силы, так и от плеча силы.
Формула M = Fl, где М − момент силы, F − сила, действующая на рычаг, l − плечо этой силы.Легче нести груз на рисунке г), ведь в этом случае плечо силы для груза минимальное, а значит его влияние на противоположную сторону рычага также минимальное. (Правило моментов: $М_{1} = М_{2}$) и M = Fl.
В случае д) момент силы тяжести груза больше, так как плечо силы для груза больше, нести такой груз тяжелее.
3. Пользуясь рисунком 174, объясните, как при гребле используется рычаг и для чего это нужно.
рис. 174
Ответ:
$frac{F_{1}}{ F_{2}} = frac{l_{2}}{ l_{1}} $ − такое условие равновесия рычага.
В нашем случае весло это рычаг, а точка опоры это уключина, где весло крепится к лодке. Плечо силы от руки до поры меньше, чем от опоры до весла в воде. При этом силу надо прикладывать большую, недели получится в воде, но ход весла при этом увеличивается. Проигрышу в силе, увеличивая ход.
4. На рисунке 175 изображён разрез предохранительного клапана. Рассчитайте, какой груз надо повесить на рычаг, чтобы пар через клапан не выходил. Давление в котле в 12 раз больше нормального атмосферного давления. Площадь клапана S =3 $см^{2}$, вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится; уменьшится? Ответ обоснуйте.
рис. 175.
Ответ:
Дано:
S = 3 $см^{2}$;
$p_{атм}$ = 760 мм.рт.ст.;
$p = 12 * p_{атм}$;
$l_{1}$ = 1 см;
$l_{2}$ = 5 см;
g = 9,8 Н/кг.
m − ?
Решение:
Необходимо рассчитать давление на площадь клапана при 12 атмосферах, потом исходя из плеча силы взять груз пропорциональный этому плечу.
Сила тяжести груза:
$F_{2}=gm$;
Сила давления клапана:
$F_{1}=pS$;
$frac{F_{1}}{ F_{2}} = frac{l_{2}}{ l_{1}}$;
$F_{1} * l_{1} = F_{2} * l_{2}$;
$pSl_{1} = gml_{2}$;
$m= frac{pSl_{1}}{gl_{2}}$;
1 мм.рт.ст. = 133,3 Па;
$p_{атм}$ = 760 * 133,3 = 101 308 Па;
p = 12 * 101 308 = 1215696 Па;
S (м) = 3 * 0,0001 = 0,0003 $м^{2}$;
$l_{1}$ (м) = 1 * 0,01 = 0,01 м;
$l_{2}$ (м) = 5 * 0,01 = 0,05 м;
$m= frac{1215696 * 0,0003 * 0,01}{9,8 * 0,05}$ = 7,44 кг.
При увеличении давления груз для увеличения момента силы тяжести нужно передвинуть вправо, а при уменьшении давления груз для уменьшения силы момента нужно передвинуть влево.
Ответ. 7,44 кг.
5. На рисунке 176 изображён подъёмный кран. Рассчитайте, какой груз можно поднимать при помощи этого крана, если масса противовеса 1000 кг. Сделайте расчёт, пользуясь равенством моментов сил.
рис. 176
Ответ:
Дано:
$l_{1}$ = 7,2 м;
$l_{2}$ = 3 м;
g = 9,8 Н/кг;
$m_{2}$ = 1000 кг;
$m_{1}$ − ?
Решение:
Необходимо понять, когда уравновесится действие сил в зависимости от плеча силы и ее номинала.
$F_{1}$ − сила тяжести, действующая на подъёмный кран;
$F_{2}$ − сила тяжести, действующая на груз.
$M_{1} = M_{2}$;
M = Fl;
F=gm;
$gm_{1}l_{1} =gm_{2}l_{2}$;
$m_{1} = frac{m_{2}l_{2}}{l_{1}}$;
$m_{1} = frac{1000 * 3}{7,2}$;
$m_{1}$ = 416,7 кг.
Ответ. 416,7 кг.
Задание
• В Интернете найдите фотографию какого−либо насекомого или птицы. Рассмотрите изображение. Какие части тела насекомого (птицы) являются рычагами? Работу оформите в виде презентации.
Ответ:
Слайд 1.
Механические рычаги в теле стрекозы.Слайд 2.
Строение стрекозы.
Взгляните на тело стрекозы. В нем множество рычагов, если рассматривать органы как отдельные части тела. Прежде всего это крылья. Они имеют точку опоры у тела, а уходят он него в 4 разные стороны. Это лапки с фалангами, это челюсти, это даже голова на шее и хвост отходящий от туловища.Слайд 3.
Рассмотрим крылья как рычаги.
Наиболее ярким примером являются крылья. Они вибрируют вверх вниз, создавая взлетную силу за счет разряжения воздуха над крыльями и подтягивая все тело вместе с крыльями вверх. В начале полета движения крыльев более частые, затем, по мере увеличения скорости полета и сопротивляемости, число взмахов крыльев уменьшается, доходя до определенной частоты.Слайд 4.
Ножки как рычаги.
Все фаланги ног стрекозы являются отдельными рычагами с точками опоры в месте их продолжения или крепления к туловищу. Перемещение ног позволяет стрекозе передвигаться на них.Слайд 5.
Хвост как рычаг.
Хвост тоже является рычагом. Он выполняет функцию управления в полете, изменения положения в пространстве.