Важіль і “золоте правило” механіки

З умови рівноваги важеля видно, що невеликий силою, прикладеної до більшого плечу важеля, можна врівноважити значно більшу силу (див. Рис. 25.2, в).

Тому, наприклад, прикладаючи до довгого важеля деяку силу, можна іншим кінцем важеля піднімати вантаж, вага якого набагато перевищує цю силу. Це означає, що, використовуючи важіль, можна отримати виграш у силі. Розглянемо приклад.

Вирішимо завдання

Який виграш у силі можна отримати, використовуючи важіль так, як показано на рис. 25.3, а і б? Необхідні вимірювання зробіть на малюнках.

Рішення. У випадку а точка опори важеля – це точка, в якій дошка впирається в землю, а в разі б – точка дотику дошки з колодою. У першому випадку ставлення плечей важеля дорівнює 3, а в другому випадку воно дорівнює 4. Отже, піднімаючи дівчину, юнак прикладає силу, яка в 3 рази менше ваги дівчини. А дівчина піднімає юнака, прикладаючи силу, яка в 4 рази менше його ваги.

Однак і при використанні важеля виграш у силі обов’язково супроводжується таким же програшем в дорозі. Наприклад, прикладаючи силу до довгого плеча важеля, юнак піднімає його на відстань, яка в 3 рази більше відстані, на яку піднімається дівчина (див. Рис. 25.3, а).

Таким чином, “золоте правило” механіки виконується і для важеля.

На яку відстань повинна опустити ліве плече важеля дівчина (див. Рис. 25.3, б), щоб підняти юнака на 5 см?

Чи можна за допомогою важеля виграти в дорозі? Можна: якщо прикладати силу до короткого плеча важеля, то довге його плече пройде більший шлях, ніж коротке. А кому і навіщо потрібен виграш в дорозі? Дуже навіть потрібен: він, наприклад, рятує життя зайцю, коли йому вдається втекти від лисиці.

Ми невипадково привели в приклад зайця і лисицю: лапи тварин (і наші руки-ноги теж) являють собою системи важелів, де м’язи прикріплені до більш коротким плечах (до кісток поблизу суглобів). Завдяки цьому виходить великий виграш в дорозі: при малому скороченні м’яза кінець лапи проходить великий шлях. Ось чому тварини можуть швидко бігати.

Але виграш в дорозі супроводжується програшем у силі. Тому м’язи, що приводять у рух лапи тварин і наші руки-ноги набагато сильніше, ніж можна подумати. Наприклад, коли ви тримаєте зігнутою рукою на вазі відро води, м’яз, складаний руку в ліктьовому суглобі (біцепс), тягне кістка поблизу суглоба з силою, якою можна підняти дорослої людини.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Важіль і “золоте правило” механіки