ГДЗ по физике, 7 класс, Перышкин, номер 35.4: Давление. Единицы давления

План решения:

Для сравнения усилий при открывании двери необходимо использовать понятие момента силы. Момент силы M характеризует вращающее действие силы и вычисляется как произведение модуля силы F на плечо силы d (расстояние от оси вращения до линии действия силы): M=F·d

Чтобы открыть дверь, нужно создать определённый момент силы, достаточный для преодоления трения в петлях и инерции двери. Этот необходимый момент M_необх является постоянной величиной для данной ситуации.

Вычисление и анализ:

Рассмотрим два случая приложения силы:

• Случай а) Толкаем у ручки. Ручка расположена далеко от петель (оси вращения). Пусть расстояние от петель до ручки равно d₁. Это максимальное возможное плечо силы для данной двери.
• Случай б) Толкаем посередине. Середина полотна находится ближе к петлям. Пусть расстояние от петель до середины равно d₂. Очевидно, что d₂<d₁, так как середина двери находится между ручкой и петлями.

Из формулы момента силы выразим требуемую силу: F=M_необх/d

Так как M_необх одинаково в обоих случаях, то сила F обратно пропорциональна плечу d. Чем больше плечо силы, тем меньшая сила требуется для создания того же момента.

Сравнивая плечи: d₁>d₂. Следовательно, сила, необходимая при толкании у ручки (F₁), будет меньше силы, необходимой при толкании посередине (F₂): F₁<F₂

Проверка и вывод:

Логика подтверждается бытовым опытом: чем дальше от оси вращения мы прикладываем усилие, тем легче повернуть объект. Это принцип рычага. Если бы мы толкали дверь прямо у петель (d≈0), потребовалась бы огромная сила, практически бесконечная, чтобы сдвинуть её с места. Поэтому толкать у ручки (где плечо максимально) значительно эффективнее, чем посередине.

Ответ: Легче открыть дверь, толкая её у ручки, так как плечо силы здесь больше, и, следовательно, требуется меньшее усилие для создания необходимого момента силы.