ГДЗ по физике, 7 класс, Перышкин, номер 36.1: Давление. Единицы давления

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить определения механической работы и понятия выигрыша в силе и расстоянии. Мы проанализируем работу, совершаемую при подъеме груза с помощью подвижного блока, сравнив силу тяги и пройденное грузом расстояние с расстоянием, которое проходит свободный конец веревки.

Вычисление и обоснование:

Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза. Это означает, что для удержания или равномерного подъема груза массой m нам нужно приложить силу F, равную половине веса груза: F=mg/2

Однако, согласно правилу рычага (которому подчиняется и блок), выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии. Чтобы поднять груз на высоту h, свободный конец веревки нужно протянуть на расстояние s, равное удвоенной высоте: s=2h

Теперь рассчитаем работу силы тяги (A_тяг), которую мы совершаем, опуская руку или тянув веревку: A_тяг =F·s=mg/2·2h=mgh

Работа по преодолению силы тяжести при непосредственном подъеме груза на ту же высоту h без использования блоков (A_прям) равна: A_прям =mg·h=mgh

Как видим, A_тяг =A_прям. Выигрыш в работе отсутствует.

Проверка и вывод:

Это подтверждает «золотое правило механики»: ни один механизм не дает выигрыша в работе. Если бы подвижный блок давал выигрыш в работе в 2 раза, это означало бы нарушение закона сохранения энергии, так как мы получали бы больше энергии (2mgh), чем затрачивали (mgh). Таким образом, выигрыш в силе компенсируется пропорциональным увеличением пути, который проходит точка приложения силы.