Простые Механизмы — Задание Физика 8 Класс №00050644

Здесь два простых механизма работают один за другим: подвижный блок уменьшает силу, с которой натянут трос, а ворот ещё раз уменьшает силу, которую прикладывает рука. Разберём их по порядку, начиная от груза.

Вес груза:

$$P = mg = 120\cdot 10 = 1200\text{ Н}.$$

Подвижный блок висит на двух ветвях троса. Как рычаг с плечами $r$ и $2r$ он даёт выигрыш в силе вдвое, поэтому трос натянут с силой

$$T = \dfrac{P}{2} = \dfrac{1200}{2} = 600\text{ Н}.$$

С этой силой трос тянет и барабан ворота. Плечо силы троса — радиус барабана. Заметь: в условии дан диаметр, а радиус вдвое меньше, $20 : 2 = 10\text{ см}$. Плечо руки $40\text{ см}$. По правилу равновесия рычага $F\cdot 40 = T\cdot 10$:

$$F = \dfrac{600\cdot 10}{40} = 150\text{ Н}.$$

Проверим себя «золотым правилом». За один оборот на барабан наматывается кусок троса длиной в окружность барабана, а рука проходит окружность в $40 : 10 = 4$ раза длиннее. Груз при этом поднимается на половину намотанного троса, ведь укорачиваются обе ветви у подвижного блока. Значит, путь руки больше пути груза в $4\cdot 2 = 8$ раз, и сила руки во столько же раз меньше веса груза: $1200 : 8 = 150\text{ Н}$.