Какой силой нужно действовать на большее плечо рычага, равное 20 см, чтобы уравновесить груз массой 100 г, подвешенный

Тема занятия: Рычаги и равновесие

Инструкция:
Рычаг - это простая механическая система, состоящая из прямой палки, называемой "рычагом", и точки опоры, вокруг которой рычаг может свободно вращаться. В равновесии, сумма моментов сил, действующих на рычаг, должна быть равна нулю.

Если груз массой 100 г подвешен к меньшему плечу (10 см), то он оказывает момент силы, равный:
М1 = масса груза × ускорение свободного падения × расстояние до точки опоры:
М1 = 0.1 кг × 10 Н/кг × 0.1 м = 0.1 Н м

Чтобы уравновесить груз, необходимо создать момент силы, равный М1, но в направлении, противоположном М1. Поскольку большее плечо равно 20 см (0.2 м), необходимо определить силу, необходимую для создания момента, равного М1.

Момент силы, обусловленный действием этой силы, можно выразить как:
М2 = сила × расстояние до точки опоры

При равновесии, М1 = М2, следовательно:
0.1 Н м = сила × 0.2 м

Следовательно, сила, необходимая для уравновешивания груза, равна:
сила = 0.1 Н м / 0.2 м = 0.5 Н

Таким образом, сила, необходимая для действия на большее плечо рычага, должна быть равной 0.5 Н.

Пример:
Задача: Какой силой нужно действовать на большее плечо рычага, равное 15 см, чтобы уравновесить груз массой 200 г, подвешенный к меньшему плечу равному 12 см? Учитывая, что рычаг находится в равновесии и g= 10 н/кг.

Совет:
Чтобы лучше понять принцип работы рычага и его равновесия, рекомендуется провести практический эксперимент с использованием нагрузок разной массы и различных расстояний до точки опоры.

Ещё задача:
На рычаге длиной 30 см сначала подвешен груз массой 500 г с левой стороны от точки опоры, а затем груз массой 300 г с правой стороны от точки опоры. Каково расстояние до точки опоры слева от груза массой 500 г, чтобы рычаг находился в равновесии? Учитывая, что ускорение свободного падения равно 9.8 м/с².