9 задач по физике для 7 класса по теме «Простые механизмы» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
С помощью неподвижного блока поднимают груз массой 8 кг на высоту 2 м. Определите силу, которую необходимо приложить к верёвке, если трением пренебречь. Примите g = 10 Н/кг.
Дано: m = 8 кг; h = 2 м; g = 10 Н/кг.
Решение:
Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, поэтому приложенная сила равна весу груза:
F = mg.
F = 8 · 10 = 80 Н.
Ответ: 80 Н.
Рабочий использует рычаг, чтобы поднять камень. Плечо приложенной силы равно 1,2 м, а плечо силы тяжести камня — 0,3 м. Какую силу должен приложить рабочий, чтобы удерживать камень массой 40 кг в равновесии? Примите g = 10 Н/кг.
Дано: l₁ = 1,2 м; l₂ = 0,3 м; m = 40 кг; g = 10 Н/кг.
Решение:
Вес камня:
P = mg = 40 · 10 = 400 Н.
По правилу равновесия рычага:
F · l₁ = P · l₂.
F = P · l₂ / l₁.
F = 400 · 0,3 / 1,2 = 100 Н.
Ответ: 100 Н.
При помощи наклонной плоскости груз массой 30 кг равномерно поднимают на высоту 1 м. Длина наклонной плоскости составляет 3 м. Определите силу, необходимую для подъёма груза, если трением пренебречь. Примите g = 10 Н/кг.
Дано: m = 30 кг; h = 1 м; l = 3 м; g = 10 Н/кг.
Решение:
По правилу равенства работ для идеального механизма:
F · l = mgh.
Отсюда:
F = mgh / l.
F = 30 · 10 · 1 / 3 = 100 Н.
Ответ: 100 Н.
На короткое плечо рычага длиной 20 см действует сила 150 Н. Какую силу нужно приложить к другому плечу длиной 60 см, чтобы рычаг находился в равновесии?
Дано: F₁ = 150 Н; l₁ = 20 см; l₂ = 60 см.
Решение:
По правилу равновесия рычага:
F₁ · l₁ = F₂ · l₂.
Выразим неизвестную силу:
F₂ = F₁ · l₁ / l₂.
F₂ = 150 · 20 / 60 = 50 Н.
Ответ: 50 Н.
Груз массой 20 кг поднимают с помощью подвижного блока на высоту 2 м. Трение отсутствует. Определите длину верёвки, которую необходимо вытянуть для подъёма груза. Примите g = 10 Н/кг.
Дано: m = 20 кг; h = 2 м.
Решение:
Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза и во столько же раз увеличивает путь.
Длина вытянутой верёвки:
s = 2h.
s = 2 · 2 = 4 м.
Ответ: 4 м.
Рабочий поднимает ящик массой 50 кг на платформу высотой 1,5 м, используя наклонную плоскость длиной 5 м. Определите силу тяги, если коэффициент полезного действия наклонной плоскости равен 75%. Примите g = 10 Н/кг.
Дано: m = 50 кг; h = 1,5 м; l = 5 м; η = 75% = 0,75; g = 10 Н/кг.
Решение:
Полезная работа:
Aпол = mgh.
Aпол = 50 · 10 · 1,5 = 750 Дж.
Полная работа:
Aполн = F · l.
КПД механизма:
η = Aпол / Aполн.
Отсюда:
F = mgh / (η · l).
F = 750 / (0,75 · 5) = 200 Н.
Ответ: 200 Н.
При помощи рычага рабочий поднимает груз массой 60 кг. Плечо силы тяжести груза равно 0,2 м, а плечо приложенной силы — 1,2 м. Определите силу, которую должен приложить рабочий. Примите g = 10 Н/кг. Трением пренебречь.
Дано: m = 60 кг; l₁ = 0,2 м; l₂ = 1,2 м; g = 10 Н/кг.
Решение:
Определим вес груза:
P = mg = 60 · 10 = 600 Н.
Используем правило равновесия рычага:
P · l₁ = F · l₂.
Выразим силу:
F = P · l₁ / l₂.
F = 600 · 0,2 / 1,2 = 100 Н.
Ответ: 100 Н.
Груз массой 40 кг равномерно перемещают по наклонной плоскости длиной 4 м на высоту 1 м. При этом прикладывают силу 150 Н вдоль плоскости. Определите КПД наклонной плоскости в процентах. Примите g = 10 Н/кг.
Дано: m = 40 кг; l = 4 м; h = 1 м; F = 150 Н; g = 10 Н/кг.
Решение:
Полезная работа равна работе по подъёму груза:
Aпол = mgh.
Aпол = 40 · 10 · 1 = 400 Дж.
Затраченная работа:
Aполн = F · l.
Aполн = 150 · 4 = 600 Дж.
КПД наклонной плоскости:
η = Aпол / Aполн · 100%.
η = 400 / 600 · 100% ≈ 66,7%.
Ответ: 66,7%.
Колодезный журавль представляет собой рычаг. На короткое плечо длиной 0,4 м действует сила тяжести ведра с водой 120 Н. Какую силу необходимо приложить к длинному плечу длиной 1,6 м, чтобы удерживать рычаг в равновесии? Затем определите, во сколько раз эта сила меньше силы тяжести ведра. Ответ дайте одним числом — во сколько раз.
Дано: P = 120 Н; l₁ = 0,4 м; l₂ = 1,6 м.
Решение:
По правилу равновесия рычага:
P · l₁ = F · l₂.
F = P · l₁ / l₂.
F = 120 · 0,4 / 1,6 = 30 Н.
Найдём, во сколько раз сила тяжести больше приложенной силы:
k = P / F.
k = 120 / 30 = 4.
Ответ: 4.