Обсудим? Павел Петрович долго смотрел на то, как его сын Тимофей пытается вытащить гвоздодёром гвоздь из доски качелей. Тимофей учится в 7 классе, и недавно в школе на уроке физики они изучали простые механизмы. Работая гвоздодёром, Тимофей держал инструмент за самый конец рукоятки на весу, не опираясь гвоздодёром на доску качелей. Увидев, что Тимофей не может выдернуть гвоздь, Павел Петрович дал ему гвоздодёр с более длинной рукояткой. Однако у мальчика опять ничего не получилось. Нарисуйте схему механизма и приложенные к нему силы. Объясните, в чём были не правы Павел Петрович и его сын. Что надо было сделать, чтобы вытащить гвоздь гвоздодёром?

Решение:

Павел Петрович и его сын Тимофей не учли принцип работы рычага. Гвоздодёр — это рычаг первого рода, где точкой опоры является часть, которая опирается на доску. Сила, которую прикладывает Тимофей, приложена к концу рукоятки, а гвоздь, который нужно вытащить, находится на другом конце. Чтобы вытащить гвоздь, нужно приложить меньшее усилие, если точка приложения силы будет дальше от точки опоры, а гвоздь — ближе к ней.

Схема механизма и приложенные силы:

В чём были не правы Павел Петрович и его сын:

• Тимофей держал инструмент за самый конец рукоятки, что увеличивало плечо силы, которую нужно приложить, и уменьшало плечо силы, действующей на гвоздь.
• Павел Петрович, дав более длинный гвоздодёр, не изменил принципиально положение точки опоры и места приложения силы, лишь немного увеличил расстояние между ними.

Что надо было сделать, чтобы вытащить гвоздь гвоздодёром:

• Нужно было поставить гвоздодёр так, чтобы часть его (где находится раздвоенный конец) опиралась на доску как можно ближе к гвоздю (это точка опоры).
• Прикладывать силу к дальнему концу рукоятки, чтобы плечо этой силы было максимально большим.

Ответ: Необходимо было правильно расположить точку опоры гвоздодёра ближе к гвоздю и приложить силу к дальнему концу рукоятки.