1. Для чего применяют простые механизмы?
Простые механизмы применяются для упрощения выполнения работы путем преобразования и передачи силы или движения.
2. Что называют выигрышем в силе при использовании простых механизмов?
Выигрышем в силе при использовании простых механизмов называется возможность увеличения приложенной силы за счет изменения направления силы или увеличения плеча силы.
3. Что называют коэффициентом полезного действия простого механизма?
Коэффициентом полезного действия простого механизма называется отношение выполненной работы к затраченной работе или механической энергии.
4. Как можно увеличить КПД наклонной плоскости?
КПД наклонной плоскости можно увеличить, уменьшив трение между телами или изменяя угол наклона плоскости к горизонту.
5. Почему простые механизмы используются на практике, если их КПД меньше 1?
Простые механизмы используются на практике несмотря на то, что их КПД меньше 1, потому что они позволяют упростить выполнение работы, обеспечивают удобство в использовании и экономия времени и усилий.
Задача 22.1. Докажите, что при подъеме груза по наклонной плоскости длиной i на высоту h без трения выигрыш в силе равен отношению i/h.
Задача 22.2. Докажите, что при подъёме груза с помощью рычага при отсутствии трения КПД равен I.
Предположим, что у нас есть рычаг, который поднимает груз без трения. В таком случае, работа, затрачиваемая на подъем груза, равна работе, которую совершает этот груз: \(A_{\text{п}} = A_{\text{г}}\). Таким образом, по определению КПД, он будет равен единице.
Задача 22.3. Докажите, что при подъёме груза с помощью подвижного или неподвижного блока нельзя получить выигрыш в работе.
Рассмотрим ситуацию, когда мы поднимаем груз с помощью блока. Для подъема груза нам необходимо приложить силу, равную его весу, чтобы преодолеть гравитационную силу. Работа, затрачиваемая на это, будет равна работе, которую совершает груз при подъеме. Таким образом, в этой системе работа, затрачиваемая на подъем, равна работе, полученной за счет подъема груза.
Задача 22.4. Объясните, почему легче поднимать тяжелый груз вверх с помощью неподвижного блока, находясь на земле и прилагая силу, направленную вниз, чем просто поднимать его с помощью верёвки вверх.
Это связано с тем, что при использовании блока мы можем распределить нагрузку между несколькими веревками, что позволяет нам уменьшить необходимую силу для подъема груза. Кроме того, благодаря блоку мы можем использовать свое тело в качестве опоры для приложения силы, что делает процесс подъема более эффективным и менее утомительным.
Задача 22.5. На рисунке 22.5 представлена система из двух блоков, предназначенная для подъёма грузов. Какой выигрыш в силе и какой выигрыш в работе даёт эта система блоков при отсутствии сил трения?
Задача 22.6. На рисунке 22.6 представлен инструмент плоскогубцы. Какой примерно выигрыш в силе дает этот инструмент?
Задача 22.7. На рисунке 22.7 представлена схема строения руки человека. Используя эту схему, определите, с какой силой /, действует мышца руки для удержания в равновесии груза массой 10 кг, действующего на ладонь силой F Какой выигрыш в силе даст этот рычаг руки? Массой руки в расчетах пренебречь.