Блоки находятся в равновесии что показывает динамометр см рис 3
757. Отвечая у доски по теме «Неподвижные блоки», ученик сделал рисунок (рис. 215), где нужно было показать, что с помощью веревки и блока уравновешены два груза. Какую ошибку он допустил в рисунке?
Нить правого груза должна быть натянута.
758. Объясните, зачем пользуются неподвижным блоком, ведь выигрыша в силе он не дает. Где его удобно использовать?
Неподвижный блок позволяет изменять направление прикладываемой силы.
759. Каковы должны быть показания динамометров в положениях А и В (рис. 216)? (Груз не движется.)
Показания динамометров должны быть одинаковыми, так как неподвижный блок не дает выигрыш в силе. Они показывают 20Н.
760. Через неподвижный блок перекинута цепь (рис. 217). В каком случае динамометр будет показывать меньшую силу при равномерном подъёме груза? Почему?
Динамометр будет показывать меньшую силу во втором случае, так как в первом вместе с грузом приходится поднимать большую часть цепи.
761. В какой из систем неподвижных блоков (рис. 218) надо приложить большую силу для подъема одного и того же груза, если трение в каждом из блоков одинаковое?
В системе № 1, поскольку здесь больше блоков, а трение в каждом блоке одинаково.
762. На рисунке 219 динамометр А показывает силу 20 Н. Что должен показать динамометр В?
20Н, так как и в первом, и во втором случае силы, действующие на динамометр равны.
763. Как легче подниматься вверх: лезть по веревке или поднимать себя при помощи блока (рис. 220)?
Поднимать себя при помощи блока легче примерно в 2 раза.
764. Будет ли система, состоящая из рычага и блока (рис. 221), находиться в равновесии?
Да, так как моменты сил, действующие на рычаг, равны.
765. Для подъема одного и того же груза используют две системы блоков (рис. 222, 1, 2). Равные ли силы надо приложить в точках А, если трение в каждом блоке одинаково, а вес подвижного блока много меньше веса груза? Ответ объясните.
В системе № 1 используется подвижный блок, дающий выигрыш в силе в 2раза. Поэтому в этой системе приложенная сила должна быть примерно в два раза меньше, чем в системе №°2.
766. Определите показание динамометра (рис. 223), если вес каждого шарика равен 10 Н. Рычаг находится в равновесии. (Весом блока пренебречь.)
767. На рисунке 224 показано одно из чудес древних египетских жрецов. Как только на жертвеннике загорался огонь, двери храма раскрывались. Объясните, на чем основано это чудо. (В жертвеннике воздух. Жертвенник при помощи трубы соединен с кожаным мешком.)
При загорании огня воздух в алтаре расширялся и раздувал кожаный мешок. Под действием груза, подвешенного слева, канат раскручивался, поворачивая столбы, на которых укреплены двери.
768. Какой наибольший груз может приподнять мальчик, масса которого равна 42 кг, пользуясь одним подвижным и одним неподвижным блоком (рис. 225)?
769. При помощи неподвижного блока поднимают из воды гранитную плиту объемом 0,03 м3. Какую силу прилагают рабочие, когда плита находится в воде; над поверхностью воды? (Трение не учитывать.)
770. Вес подвижного блока равен 1,2 Н. Его груз весит 6 Н (рис. 226). Чему будет равно показание динамометра при равномерном подъеме груза? (Трение не учитывать.)
771. Груз какой массы можно поднять с помощью подвижного блока, вес которого 20 Н, прилагая к свободному концу веревки усилие 210 Н, если не учитывать трение?
772. Груз какого веса надо прикрепить к свободному концу троса, чтобы система блоков (рис. 227) находилась в равновесии? (Трением и весом блоков пренебречь.)
773. Какую силу надо приложить к свободному концу троса А, чтобы трос, перекинутый через неподвижный блок, был натянут с силой 4000 Н (рис. 228)?
774. На концах невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через легкий неподвижный блок, подвешены два груза, массы которых равны 100 и 200 г. В начальный момент времени грузы покоятся на высоте 2 м от пола. Пренебрегая трением, определите ускорение грузов, натяжение нити при движении грузов и время, за которое груз массой 200 г достигнет пола.
775. Гиря массой 500 г соединена с другой гирей массой m2 легкой нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый блок. Чему должна быть равна масса второй гири, чтобы первая гиря двигалась вверх с ускорением 2,4 м/с2; первая гиря двигалась бы вниз с тем же ускорением? (Трением можно пренебречь.)
776. Две гири А и В массами по 1 кг соединены легкой нерастяжимой нитью, перекинутой через блок (рис. 229). Найдите ускорение, с которым движутся гири; силу натяжения нити. (Трением можно пренебречь.)
777. На наклонной плоскости с углом 30° при основании лежит брусок массой 1 кг (рис. 230). Гиря такой же массы присоединена к бруску с помощью невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через легкий блок. Определите ускорение, с которым движутся оба тела, и силу натяжения нити. (Трением можно пренебречь.)
778. Два тела соединены невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через легкий блок (рис. 229). Масса тела В равна 2 кг. Коэффициент трения тела В о горизонтальную поверхность равен 0,1. Какой массой обладает тело А, если оба тела движутся равномерно?
779. К пружинным весам (рис. 231) подвешен блок. Через блок перекинут нерастяжимый шнур, к концам которого привязаны грузы массами 1 и 2 кг.
Какой вес будут регистрировать пружинные весы во время движения грузов? (Весом блока и шнура пренебречь.)
780. При помощи подвижного блока поднимают груз на высоту 4 м, прилагая силу 100 Н. Вес блока равен 20 Н, а вес груза 165 Н. Какую дополнительную работу надо совершить, чтобы с помощью указанного блока поднять груз на высоту 4 м?
781. На опоре стоит рабочий и с помощью блока равномерно поднимает груз, вес которого равен 480 Н (рис. 232). Вычислите давление, производимое рабочим на опору, если его вес 720 Н, а площадь ступней составляет 320 см2. (Трением и весом блока можно пренебречь.)
782. Поднимая при помощи подвижного блока ведро с песком весом 200 Н на высоту 5 м, производят работу1020 Дж. Какой процент составляет энергия, которая была затрачена непроизводительно?
783. Какую силу надо приложить к тросу А (рис. 233), чтобы трос В был натянут с силой 1 кН?
Система этих блоков дает выигрыш в силе в 4 раза. Следовательно, к тросу надо прикладывать в четыре раза меньшую силу, т.е. 250 Н.
784. С какой силой натянут трос А, если вес груза равен 100 Н (рис. 234)?
Система этих блоков дает проигрыш в силе в 4 раза. Следовательно, к тросу надо прикладывать в четыре раза большую силу, т.е. 400 Н.
Задание 57.1. Заполните пропуски в тексте.
В быту, строительстве и других видах своей деятельности человек использует различные приспособления, которые позволяют получить выигрыш в силе или просто изменить направление действия силы. Приспособления, служащие для преобразования силы, называются механизмами.
Задание 57.2. Перечислите три простых механизма и приведите примеры их использования.
1)рычаги – весы, ножницы;
2)наклонная плоскость – используют для поднятия тяжелых грузов на высоту;
3)блоки (бывают подвижными и неподвижными) – использование на стройках для поднятия груза.
Задание 58.1. а)Отметьте на рисунках точкой О неподвижную точку рычага (точку опоры). б) Изобразите силы, действующие на рычаг со стороны человека и груза.
Задание 58.2. На каждом рисунке точкой О обозначена точка опоры. покажите плечо каждой силы, действующей на рычаг, и обозначьте его соответственно l1 или l2.
Задание 58.3. На рычаг, находящийся в равновесии, действуют две силы F1 и F2, имеющие плечи l1 и l2 соответственно. Зачеркните все ошибочные алгебраические выражения.
Задание 58.4. В точке А к рычагу подвешено два груза массой по 102 г. Груз какой массы надо подвесить в точке В для того, чтобы рычаг сохранил равновесие?
Задание 58.5. Какую силу показывает динамометр в каждом случае, если рычаг находится в равновесии? Масса каждого груза 102 г.
Задание 59.1. Выберите правильное окончание определения момента силы. Момент силы – это…
произведение модуля силы на плечо этой силы
Задание 59.2. На рисунке показаны рычаги, к которым приложены силы.
Задание 59.4. Определите момент силы, равной по модулю 40 Н, плечо которой 4 см.
Задание 59.5. На рычаг действуют две силы: 10 Н и 6 Н. плечо каждой силы соответственно равно 24 см и 40 см. первая силы вращает рычаг по ходу часовой стрелки, вторая – против хода часовой стрелки. Находится ли рычаг в равновесии? Ответ обоснуйте.
Задание 60.1. Рабочий удерживает рычаг малой массы в равновесии, прикладывая силу F. На рисунке схематично показаны силы, действующие на рычаг со стороны руки, опоры и груза. Силу тяжести, действующую на рычаг, не учитываем, так как его масса мала. Выполните задания.
Задание 60.2. Человек удерживает на палке груз массой 5 кг. Определите силу давления F палки на плечо. Массой палки пренебречь.
Задание 60.3. Рабочий поднимает груз одинаковой массы с помощью веревки (рис. а) и рычага малой массы (рис. б). Оцените по рисунку, во сколько раз меньшую силу прикладывает рабочий во втором случае, чем в первом.
Задание 60.4. Легкий рычаг находится в равновесии под действием веса груза массой 500 г и силы давления штока АВ поршня, с помощью которого газ удерживается в закрытом сосуде.
7 класс. Задание 8. Простые механизмы
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
1
. Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а у её края?
2.Будет ли находиться
в равновесии рычаг?
3. Блоки находятся в равновесии.
Что показывает динамометр?
4. Вверх или вниз будет
двигаться груз весом 1 Н?
5. С помощью рычага из воды поднимают стальную деталь объемом 0,01 куб.м. Какую для этого приходится прикладывать силу, если плечо этой силы больше плеча груза в 5 раз?
6. Какой выигрыш в силе дает гидравлический пресс, имеющий поршни площадью 2 и 400 кв.см. Масло накачивают рычагом, плечи которого равны 10 и 50 см?
1
. Объясните, для чего используют неподвижные блоки, ведь выигрыша в силе они не дают?
2. Какую силу нужно приложить
к рычагу в точке А, чтобы
уравновесить груз? См. рис 2.
З. Блоки находятся в равновесии.
Что покажет динамометр?
4. Какую силу надо приложить
к свободному концу нити,
чтобы поднимать груз? См. рис 4.
5. На неподвижном блоке висит стальная заготовка массой 7,8 кг, опущенная в воду. Какая сила требуется для удержания заготовки?
6. Ящик с деталями общей массой 54 кг поднимают с помощью подвижного блока на высоту 10 м, при этом приходится прикладывать, силу 360 Н. Найти КПД блока.
1. Как легче резать ножницами картон: помещая его ближе к середине или к концам ножниц? 0твет обосновать.
2. На каком расстоянии от
оси вращения надо подвесить
груз, чтобы рычаг находился
в равновесии? См. рис 2.
3. Блоки находятся в равновесии.
Что показывает динамометр?
4. Какую силу надо приложить к
свободному концу нити, чтобы
поднимать груз весом 30 Н?
5. С помощью подвижного блока из воды поднимают чугунную заготовку объемом 0,02 куб.м. Какая для этого потребуется сила?
6. Стержень, на одном конце которого подвешен груз 120 Н, находится в равновесии тогда, когда точка опоры его находится на 1/5 его длины от груза. Чему равен вес стержня.
Почему КПД механизма не может быть равен 100 и более процентов?
Какую силу нужно приложить
3. Блоки находятся в равновесии.
Что показывает динамометр?
4. Вверх или вниз будет
двигаться меньший груз?
5. С помощью рычага, одно плечо которого в 3 раза больше другого, поднимают из воды камень объемом 0,02 куб.м, который на воздухе весит 530 Н. Какая сила должна быть приложена к большому плечу?
6.При равномерном подъеме груза по наклонной плоскости динамометр показал силу 40 Н. Вычислите КПД наклонной плоскости, масса груза 15 кг, длина плоскости 1,8 м, высота 30 см.
1
. Если разломать спичку пополам, получившиеся части разломать пополам и т.д., то с каждым разом делать это все труднее. Почему же маленькие кусочки ломать всё труднее?
2. Какую силу нужно приложить к рычагу справа, чтобы уравновесить
3. Блок находится в равновесии. Что показывает динамометр?
4. Какую силу нужно приложить к свободному концу нити, чтобы поднимать груз? См. рис 4.
5. С помощью подвижного блока из воды поднимают груз весом 400 Н и объемом 0,01 куб.м. С какой силой надо для этого тянуть веревку?
6. На концах рычага висят грузы 1 Н и 5 Н. Длина всего рычага 60 см. На каком расстоянии от малого груза надо сделать точку опоры рычага, чтобы он находился в равновесии?
1
.Начертите, как применять рычаг для выигрыша в расстоянии?
2. Какую силу надо приложить
к правому концу рычага,
чтобы он находился в
равновесии? См. рис 2.
3. Блоки находятся в равновесии. Что показывает динамометр?
4. На каком расстоянии от точки опоры к рычагу нужно подвесить груз, чтобы система находилась в равновесии? См. рис 4.
5. С помощью неподвижного блока из воды поднимают чугунную отливку массой 70 кг. Какая для этого потребуется сила?
6. Гидравлический домкрат приводится в действие с помощью
рычага, плечи которого 10 и 50 см. Площадь большего поршня
в 160 раз больше площади малого. Какой груз можно поднять
1
. У какого блока, подвижного или неподвижного, при подъеме равных грузов больше КПД? Трение в блоках одинаково.
2. Будет ли рычаг в
З. Блоки находятся в равновесии.
Что показывает динамометр?
4. На каком расстоянии
от оси вращения к рычагу
надо подвесить груз 8 Н,
чтобы система находилась
в равновесии? См. рис 4.
5. С помощью неподвижного блока поднимают камень весом 260 Н и объемом 0,01 куб.м. Хватит ли для этого силы в 200 Н?
6. С помощью подвижного блока поднимают груз, прилагая силу 180 Н. Определите вес блока, если вес груза 350 Н. Трение не учитывать.
1
. Начертите, как применить подвижный блок для выигрыша в расстоянии.
2. На каком расстоянии от
оси вращения надо подвесить
груз, чтобы рычаг находился
в равновесии? См. рис 2.
3. Блоки находятся в равновесии.
Что показывает динамометр?
4. Вверх или вниз будет
двигаться груз весом 8 Н?
5. С помощью неподвижного блока поднимают груз – алюминиевую заготовку объемом 0,001 куб.м. Какая для этого потребуется сила?
6. Груз весом 50 Н поднимают с помощью подвижного блока на высоту 30 м, прикладывая к веревке силу 40 Н. Найти КПД блока.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Первая задача качественная, на нее от ученика требуйте развернутый ответ с обоснованием. Такого обоснования могут требовать и другие задачи (в варианте 7-7-1 это задачи 2, 3, 4).
Третья задача на блоки. Пружинка на всех рисунках означает динамометр.
Четвертая задача снова на рычаги, обращайте внимание на правильность исчисления учеником длины плеч той или иной силы.
Пятая задача на применение рычагов или блоков для подъема груза, когда на груз еще действует архимедова сила.
Последняя задача на гидравлическую машину. Обратите внимание, что при комбинации различных механизмов выигрыш в силе всех вместе находят произведением выигрышей отдельных механизмов.
Рычаг. Равновесие сил на рычаге
Содержание
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.
Рисунок 1. Строительство пирамид по Геродоту (гравюра XVIII века).
В 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
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.
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.
Таким образом, рычаги бывают двух видов (рисунок 3):
Рисунок 3 является схематическим изображением рычагов, показанных на рисунке 2.
Условие равновесия рычага
Рисунок 4. Рычаг.
Рисунок 5. Схематическое изображение рычага.
Плечо силы – это кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой сила действует на рычаг.
Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и есть плечо данной силы.
С помощью таких опытов было установлено правило равновесия рычага:
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил
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.
Примеры задач
Показать решение и ответ
Решение:
Запишем правило равновесия рычага:
$F_1 = F_2 \cdot \frac
СИ:
$0.1 \space кг$
$0.2 \space кг$
$0.5 \space м$
$0.2 \space м$
Показать решение и ответ
$F_2 = P_2 = gm = g(m_1 + m_2) = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot (0.1 \space кг + 0.2 \space кг) = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot 0.3 \space кг \approx 3 \space Н$.
Запишем правило равновесия рычага:
Найдем массу груза:
$m_3 = \frac
1566. Через два неподвижных блока перекинут шнур, к концам которого подвешены гири по 5 кг каждая (рис. 204). Шнур между блоками разрезали и присоединили к динамометру. Что покажет динамометр?
1567. О ветровое стекло едущей машины ударилась муха. Какие силы действуют на муху во время удара? Какие силы действуют на машину во время удара? Сравните силы, действующие на муху и на машину во время удара.
1568. Две фигуристки, стоя на коньках на льду, оттолкнулись друг от друга. Что произойдет с фигуристками?
Они разъедутся в разные стороны, под действием одинаковой по модулю силой направленной в разные стороны.
1569. Космонавт в невесомости выпустил из рук массивный предмет (не толкая его). Что произошло с космонавтом? Что с ним произойдет, если он бросит этот предмет?
Если отпустить предмет не толкая его, он останется на месте, как и космонавт. При броске космонавт и предмет разлетятся в разные стороны. Подействовав друг на друга с одинаковой силой направленной в разные стороны.
1570. Почему человек не может поднять себя за волосы?
С какой силой человек тянет себя за волосы, с такой же силой волосы тянут человека вниз. Максимум можно вырвать волосы.
1571. Сидя в санках на ровной местности, вам не удастся заставить сани двигаться, как бы сильно вы не тянули за веревку. Но если вы выйдете из саней и будете их толкать или тянуть за веревку с той же силой, сани поедут. Почему?
Потому что сидя в санях человек не оказывает внешнего воздействия на систему. Максимум можно сдвинуть сани с места применяя закон сохранения импульса. Если выйти из саней, то человек будет оказывать внешнее воздействие на сани, отталкиваясь от земли человек потянет за собой и сани.
1572. Железная гайка притягивается к магниту. Притягивается ли магнит к гайке? Если магнит и гайку положить на отдельные пробки и пустить плавать в воде, что произойдет? Проверьте на опыте.
Магнит притягивается с такой же силой к гайке. Гайка и магнит будут сближаться, т.к трения о воду мало и позволяет наблюдать движение.
1573. В следующих примерах какие силы вы назовете действующими и какие противодействующими?
а) На горизонтальной поверхности земли лежит камень (рис. 205).
б) На горизонтальном полу стоит стол и на горизонтальной его поверхности покоится груз (рис. 206).
в) На веревке подвешен груз (рис. 207).
г) Через неподвижный блок, прикрепленный к потолку (рис. 208), перекинута веревка, к концам которой подвешены два равных груза.
1574. На горизонтальном гладком столе лежат два бруска А и В, соединенные нитью. Масса каждого бруска 1 кг. На эти бруски действует сила F = 0,4 Н, как показано на рисунке 209.
Не принимая в расчет трение, определите:
а) с каким ускорением движутся бруски;
б) какая по величине сила действует на левый брусок в направлении движения;
в) с какой силой натянута веревка;
г) какие по величине силы действуют на правый брусок по линии его движения?
1575. Паровоз весом 500 кН, сцепленный с двумя вагонами по 200 кН каждый, начинает двигаться с ускорением 0,2 м/с2. Сопротивление движению составляет 0,005 веса состава. Определите силы, действующие на паровоз и на каждый из вагонов, и силы натяжения в сцеплениях. Чему равнялись бы эти силы, если бы состав двигался равномерно? Считать g = 10 м/с2.
1576. Через неподвижный блок перекинута нить, к концам которой подвешены два груза в 120 г и 125 г. Определите силы, действующие на каждый груз, и силу натяжения нити.
1577. С высоты 5 м свободно падает камень весом 6 Н. Через сколько секунд камень упадет на землю? С каким ускорением движется земля по направлению к камню (относительно, например, Солнца)? В течение какого времени (в годах, считая год равным 3,2 • 107 с) Земля, двигаясь с таким ускорением, прошла бы путь 0,5 см? Масса Земли б • 1027 г. Считать g = 10 м/с2.
1578. Брусок массой m1 = 2 кг связан невесомой и нерастяжимой нитью с бруском m2 = 3 кг, оба бруска лежат на гладком столе…
1579. Три лежащие на гладком горизонтальном столе тела массами m1 = 1 кг, т2 = 3 кг и m3 = 4 кг соединены невесомыми, нерастяжимыми нитями…
1580. Грузы массами m1 = 3 кг и m2 = 4 кг связаны нерастяжимой, невесомой нитью и лежат на горизонтальном столе…
1581. На рисунке 213 изображены тела 1 и 2, соединенные невесомой и нерастяжимой нитью. Массы тел m1 = 1 кг, m2 = 4 кг соответственно. Определите ускорение системы и силу натяжения нити. Трение не учитывать.
1582. Бруски массами m1 = 0,2 кг и m2 = 0,3 кг соединены перекинутой через легкий неподвижный блок нитью (рис. 214). Какова сила давления на ось блока? Определите ускорение системы и силу натяжения нити.
1583. Два одинаковых тела, массой 500 г каждое, прикреплены к концам перекинутой через легкий блок нити…
1584. Найдите ускорение системы, изображенной на рисунке 216, если все три груза одинаковые, массой 500 г каждый. Определите силу натяжения каждой нити.
1585. Горизонтальной силой, равной по модулю 30 Н, тянут санки массой 2 кг, на которых лежит груз массой 18 кг (рис. 217). Коэффициент трения полозьев о снег равен 0,1. Какова сила трения, действующая на груз?
1586. Система, изображенная на рисунке 218, находится в равновесии. Считаем, что трения в системе нет. Найдите отношение масс грузов.
1587. Масса каждого бруска на рисунке 219 равна 1 кг. Считаем, что трения в системе нет. Найдите ускорение, с которым движутся грузы.