Задачи по физике 7 класс: простые механизмы

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.

Задачи на простые механизмы

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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%.

  9. 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.