Простые Механизмы — Задание Физика 8 Класс №00050622

Рука — тоже рычаг. Опора — локоть, гиря тянет ладонь вниз, а бицепс тянет предплечье вверх, причём обе силы приложены по одну сторону от локтя. Предплечье неподвижно, значит, моменты этих сил относительно локтя равны.

Сначала найдём, с какой силой гиря давит на ладонь. Это её вес: масса $3\text{ кг}$ из условия, $g = 10\text{ Н/кг}$:

$$P = mg = 3\cdot 10 = 30\text{ Н}.$$

Плечо веса гири — $32\text{ см}$, плечо силы бицепса — $4\text{ см}$. Правило рычага:

$$F\cdot 4 = 30\cdot 32,$$

$$F = \dfrac{30\cdot 32}{4} = \dfrac{960}{4} = 240\text{ Н}.$$

Заметь: мышца тянет с силой в $8$ раз больше веса гири. Здесь рычаг даёт не выигрыш, а проигрыш в силе. Зато он даёт выигрыш в расстоянии: мышца сокращается чуть-чуть, а ладонь проходит большой путь.

Проверим себя «золотым правилом». Пусть ладонь с гирей поднимется на $16\text{ см}$. Точка крепления бицепса в $32 : 4 = 8$ раз ближе к локтю и поднимется на $2\text{ см}$. Работа мышцы $240\cdot 0{,}02 = 4{,}8\text{ Дж}$, работа по подъёму гири $30\cdot 0{,}16 = 4{,}8\text{ Дж}$. Сошлось.