ID: 00012163
а) Какие части велосипеда являются рычагами? Укажите точки опоры, точки приложения сил и плечи этих рычагов.
б) Какой из рычагов будет находиться в равновесии?
Источник: ФИПИ
а) Рычагами у велосипеда работают: педаль с шатуном (ось — каретка, сила — нога на педали, плечо — длина шатуна); ручной тормоз (ось — крепление рычажка, сила — пальцы); звёзды и шатуны, передающие момент на цепь. Везде есть ось вращения, точка приложения силы и плечо — расстояние от оси до этой точки.
б) Рычаг находится в равновесии, когда выполнено правило моментов $F_1 l_1 = F_2 l_2$. То есть равновесие у того рычага, где произведение силы на плечо с одной стороны равно такому же произведению с другой.
а) Педаль с шатуном (кривошип). Точка опоры: ось каретки (ось вращения шатунов). Сила: нога давит на педаль. Плечо силы: расстояние от оси каретки до педали (длина шатуна). Что "двигаем": цепь через звезду (создаём крутящий момент на ведущей звезде).
б) Условие равновесия рычага: F₁l₁ = F₂l₂. На рисунке б силы 300 Н слева и 600 Н справа. Чтобы было равновесие, левое плечо должно быть в 2 раза больше правого: 300 Н · l₁ = 600 Н · l₂ ⇒ l₁ = 2l₂. На картинке в б левый сидит заметно дальше от опоры, чем правый (примерно в 2 раза) — значит там как раз выполнено условие.