Рычаг
Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры под действием сил. С его помощью можно поднять или переместить груз, приложив меньшую силу, но обычно на большем расстоянии.
У рычага есть точка опоры, плечи и силы. Плечо силы — кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы. Рычаг находится в равновесии, если моменты сил, вращающих его в противоположных направлениях, равны. При этом важно учитывать не только величину силы, но и её плечо. Тема связана с моментом силы, а сам рычаг относится к простым механизмам.
Условие равновесия рычага
Здесь \(F_1\) и \(F_2\) — силы, действующие на рычаг, а \(l_1\) и \(l_2\) — их плечи относительно точки опоры. Если плечо одной силы увеличить, для равновесия может потребоваться меньшая сила. Поэтому длинная рукоятка облегчает действие, например при использовании гаечного ключа или лома.
На короткое плечо рычага действует сила \(60\ Н\) на расстоянии \(0{,}2\ м\) от опоры. На каком расстоянии нужно приложить силу \(20\ Н\), чтобы рычаг был в равновесии? По условию \(60 \cdot 0{,}2 = 20 \cdot l\). Отсюда \(l=0{,}6\ м\). Меньшая сила должна действовать на более длинном плече.
Рычаг не уничтожает работу и энергию. Выигрыш в силе достигается за счёт проигрыша в расстоянии: конец длинного плеча должен пройти больший путь. Это общий принцип простых механизмов.
Какую силу нужно приложить к плечу длиной \(0{,}6\ м\), чтобы уравновесить силу \(30\ Н\) на плече \(0{,}2\ м\)?
Главное
- Рычаг — твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной опоры.
- Условие равновесия: \(F_1l_1=F_2l_2\).
- Выигрыш в силе сопровождается проигрышем в расстоянии; энергия не создаётся.