Рассмотрите рисунки 173, г и д. При каком расположении груза на палке момент его силы тяжести больше? В каком случае груз легче нести? Почему?
M = Fl, где М − момент силы, F − сила, действующая на рычаг, l − плечо этой силы.
В случае д) момент силы тяжести груза больше, так как плечо силы для груза больше, чем на рисунке 7)
Груз легче нести на рисунке г), так как груз располагается максимально близко к точке опоры и, следовательно, плечо силы минимально и для его уравновешивания потребуется меньшее усилие руки мальчика на второй конец палки (Правило моментов: $М_{1} = М_{2}$).
Для того чтобы ответить на вопросы задачи, необходимо подробно рассмотреть понятия, связанные с моментом силы и условиями равновесия тел.
Момент силы — это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы относительно некоторой точки или оси. Момент силы рассчитывается по формуле:
$$ M = F \cdot d, $$
где:
− $ M $ — момент силы (в Н·м),
− $ F $ — величина силы (в Н),
− $ d $ — плечо силы, то есть расстояние от точки вращения до линии действия силы (в м).
Для того чтобы тело находилось в равновесии (например, палка удерживалась без поворота), сумма моментов всех сил относительно точки опоры должна быть равна нулю:
$$ \sum M = 0. $$
Это означает, что моменты сил, направленные в одну сторону (по часовой стрелке), должны быть равны моментам сил, направленных в противоположную сторону (против часовой стрелки).
В данном случае палка — это пример рычага. На рисунках показаны два положения груза на палке, которую человек держит на плече. Здесь важно учитывать:
1. Плечо силы тяжести груза: Расстояние от точки опоры (места, где палка опирается на плечо человека) до точки крепления груза влияет на момент силы тяжести.
2. Сила тяжести груза: На груз действует сила тяжести $ F = mg $, где $ m $ — масса груза, $ g $ — ускорение свободного падения ($ \approx 9,8 \, \text{м/с}^2 $).
Легкость переноски груза связана с моментом силы:
− Чем меньше момент силы тяжести, тем легче удерживать палку в равновесии, так как требуются меньшие усилия со стороны человека для компенсации момента.
− Когда груз располагается ближе к точке опоры (рисунок г), момент силы меньше, и человеку легче удерживать палку.
Таким образом, положение груза на палке влияет на момент силы тяжести, а значит, и на удобство переноски. На рисунке г момент силы меньше, поэтому в этом случае груз легче нести.
Пожауйста, оцените решение
