какой массы груз нужно подвесить на коротком плече рычага в точке а рис 100
§ 32. Правило равновесия рычага (окончание)
Вопросы для самопроверки
1. В чём состоит правило равновесия рычага?
2. Что называют плечом силы?
3. Объясните действие рычага на каком-либо примере.
4. Можно ли правило равновесия рычага назвать законом? Ответ обоснуйте.
1. Объясните, почему дверную ручку укрепляют у края двери, а, например, не в середине.
2. На рисунке 99 изображены кусачки, железнодорожный шлагбаум, тормозная педаль автомобиля и подъёмный кран. Укажите точку опоры и плечи сил у этих рычагов. В каких случаях эти механизмы используются для получения выигрыша в силе, а в каких — для выигрыша в расстоянии?
3. Какой массы груз нужно подвесить на коротком плече рычага в точке А (рис. 100), если к длинному плечу в точке В прикреплены два груза, действующие на рычаг с силой 1 Н каждый?
4. Объясните принцип действия автопоилки, изображённой на рисунке 101, где 1 — чашка автопоилки, 2 — педаль, 3 — труба, подводящая воду из водопровода, 4 — клапан, 5 — пружина.
5. Сила, с которой рука человека сжимает клещи, равна 120 Н. Расстояние от точки опоры до сжимаемого клещами гвоздя 1,5 см, а от точки опоры до точки приложения силы 15см. С какой силой действуют клещи на гвоздь? Сделайте схематический рисунок.
6*. К балке, лежащей на опорах А и B (рис. 102), подвешен груз массой 500 кг. Расстояние от точки подвеса груза до одного конца балки в 4 раза больше, чем до другого. С какой силой давит груз на каждую опору балки?
Какой массы груз нужно подвесить на коротком плече рычага в точке а рис 100
На коротком плече рычага укреплён груз массой 100 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 8 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 200 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 50 см. Определите КПД рычага.
Работа по опусканию длинного плеча рычага равна: 
Работа по поднятию короткого плеча рычага равна 
Следовательно, КПД рычага равен 
Правильный ответ указан под номером 2.
Аналоги к заданию № 87: 114 1313 Все
Отрезок однородной проволоки подвешен за середину. Изменится ли (и если изменится, то как) равновесие рычага, если левую половину сложить вдвое (см. рисунок)? Ответ поясните.
Объяснение: поскольку проволока однородная, масса обоих плеч рычага равна. Момент силы есть произведение модуля силы на длину плеча. Моменты сил тяжести при условии равновесия рычага равны. После сгибания проволоки длина левого плеча уменьшилась, следовательно, момент силы, действующей на левое плечо уменьшился. Таким образом, правое плечо окажется ниже левого плеча рычага.
Объяснение: поскольку проволока однородная, масса обоих плеч рычага равна. Момент силы есть произведение модуля силы на длину плеча. Моменты сил тяжести при условии равновесия рычага равны. После сгибания проволоки длина левого плеча уменьшилась, следовательно, момент силы, действующей на левое плечо уменьшился. Таким образом, правое плечо окажется ниже левого плеча рычага.
На рисунке показана система, состоящая из очень лёгкого рычага и невесомого подвижного блока. К оси блока прикреплена гиря массой m = 2 кг. Гирю какой массой M нужно подвесить к правому концу рычага, чтобы система находилась в равновесии?
Для того чтобы рычаг находился в равновесии необходимо, чтобы выполнялось равенство моментов сил, относительно точки опоры, т. е.:
Причем 
, значит:
Рассмотрим силу действующую на невесомый блок, к которому прикреплен груз массой m. Помимо силы тяжести на блок действуют две равные силы натяжения двух нитей. По второму закону Ньютона:
На плечо рычага со стороны блока действует сила -T (по третьему закону Ньютона). 
Так как :
Правильный ответ указан под номером 2.
На рисунке показана система, состоящая из очень лёгкого рычага и невесомого подвижного блока. К правому концу рычага подвешена гиря массой m = 1 кг. Гирю какой массой M нужно подвесить к оси блока, чтобы система находилась в равновесии?
Для того чтобы рычаг находился в равновесии необходимо, чтобы выполнялось равенство моментов сил, относительно точки опоры, т. е.:
Причем 
значит:
Рассмотрим силу действующую на невесомый блок, к которому прикреплен груз массой M. Помимо силы тяжести на блок действуют две равные силы натяжения двух нитей. По второму закону Ньютона:
На левое плечо рычага действует сила 
на правое — 
Приравнивая их, получаем:
Правильный ответ указан под номером 3.
На шарнире укреплён конец лёгкого рычага, к которому прикреплена гиря массой 2 кг (см. рисунок). С какой силой нужно тянуть за рычаг вверх в точке А для того, чтобы рычаг находился в равновесии?
Рычаг будет находится в равновесии, если суммарный момент сил, действующий на него будет равен нулю. Пусть расстояние от шарнира до точки крепления груза равно l, тогда расстояние от шарнира до точки A будет равно 2l. Запишем уравнение для равенства моментов сил:
Откуда F = mg/2 = 2 · 10/2 = 10 Н.
Правильный ответ указан под номером 3.
На шарнире укреплён конец лёгкого рычага, к которому прикреплена гиря массой 1 кг (см. рисунок). С какой силой нужно тянуть за рычаг вверх в точке А для того, чтобы рычаг находился в равновесии?
Рычаг будет находится в равновесии, если суммарный момент сил, действующий на него будет равен нулю. Пусть расстояние от шарнира до точки A равно l, тогда расстояние от шарнира до точки крепления груза будет равно 2,5l. Запишем уравнение для равенства моментов сил: l · F = 2,5l · mg. Откуда F = 2,5mg = 2,5 · 1 · 10 = 25 Н.
Правильный ответ указан под номером 3.
Аналоги к заданию № 1194: 1221 Все
Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F1 = 6 Н. Чему равна сила F2, если длина рычага 25 см, а плечо силы F1 равно 15 см?
Для тела, находящегося в равновесии сумма моментов сил, действующих на тело равна нулю:
где l1 и l2 длины плеч первого и второго рычага соответственно. Выразим силу F2:
Правильный ответ указан под номером 3.
Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F1 = 6 Н. Чему равна сила F2, если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F1 равно 15 см? Ответ запишите в ньютонах.
По правилу рычага 
где l1, l2 — соответственно длины плеч первой и второй сил. Плечо первой силы известно, найдём длину плеча второй силы: 25 см − 15 см = 10 см. Выразим из приведённого уравнения силу F2 и найдём её:
Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО | ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А. Действие спиртового термометра основано на объёмном расширении жидкостей при нагревании.
Б. Садовая тачка является рычагом, потому используется условие равновесия рычага.
Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ПРИБОР | ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ |
| 1) зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости | |
| 2) условие равновесия рычага | |
| 3) зависимость силы упругости от степени деформации тела | |
| 4) объёмное расширение жидкостей при нагревании | |
| 5) изменение атмосферного давления с высотой |
Сопоставим приборам физические закономерности.
А) В основе принципа действия жидкостного термометра лежит объёмное расширение жидкостей при нагревании.
Б) В основе принципа действия рычажных весов лежит условие равновесия рычага.
В) В основе принципа действия пружинного динамометра лежит зависимость силы упругости от степени деформации тела.
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения длины составляет ±0,5 см. Абсолютная погрешность измерения силы составляет ±0,2 Н.
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите числовое значение момента силы.
1) Схема экспериментальной установки:
2) 
3) 
4) 
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 12 см и один груз на расстоянии 6 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение момента силы.
1. Схема экспериментальной установки:
5. M = 2,5 · 0,12 = 0,30 Н·м.
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±1 мм.
На отдельном листе:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите числовое значение момента силы.
1. Схема экспериментальной установки (см. рисунок).
2. 
3. 
4. 
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 12 см и один груз на расстоянии 6 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±1 мм.
На отдельном листе:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите числовое значение момента силы.
1. Схема экспериментальной установки (см. рисунок).
2.
3. 
4. 
На коротком плече рычага укреплён груз массой 100 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 8 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 200 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 50 см. Определите КПД рычага.
Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной работы к совершённой работе. В данном случае полезной является работа по поднятию груза, то есть по преодолению силы тяжести. Вычислим её как произведение силы тяжести на пройденный телом путь:
Совершённую работу найдём как произведение приложенной силы на пройденный путь:
Таким образом, 
Правильный ответ указан под номером 2.
На коротком плече рычага укреплён груз массой 50 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 4 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 100 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 25 см. Определите КПД рычага.
Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной работы к совершённой работе. В данном случае полезной является работа по поднятию груза, то есть по преодолению силы тяжести. Вычислим её как произведение силы тяжести на пройденный телом путь:
Совершённую работу найдём как произведение приложенной силы на пройденный путь:
Таким образом,
Правильный ответ указан под номером 3.
Аналоги к заданию № 87: 114 1313 Все
На коротком плече рычага укреплён груз массой 100 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 8 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 200 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 50 см. Определите КПД рычага (в процентах).
Полезная работа: 
Затраченная работа: 
Тогда КПД: 
На лёгкой рейке при помощи постоянной силы 
уравновешены три груза массами m, 3m и m (см. рисунок). Трение в осях блоков отсутствует.
Определите, как в результате этого изменятся следующие физические величины: момент силы 
суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки; суммарный момент сил, действующих на всю рейку.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
также уменьшился.
опять уравновешивают рейку (модуль силы 
