Прочитайте следующий текст и выполните задания к нему.
Из правила равновесия рычага следует, что с помощью рычага можно уравновесить большую силу меньшей: для этого плечо меньшей силы должно быть больше, чем плечо большей силы.
Следовательно, при использовании рычага мы можем получить выигрыш в силе.
Однако если с помощью рычага, дающего выигрыш в силе, перемещать тело, то мы обнаружим: выигрыш в силе сопровождается проигрышем в перемещении, потому что точка приложения меньшей силы должна совершить большее перемещение, чем точка приложения большей силы. Это — общее свойство всех простых механизмов. Далее мы рассмотрим его подробнее.
Расчёты показывают: если массой рычага и трением можно пренебречь, то мы проигрываем в перемещении во столько же раз, во сколько раз выигрываем в силе.
С помощью рычага можно выиграть не только в силе, но и в перемещении, если прикладывать силу к меньшему плечу рычага! Правда, при этом мы проиграем в силе, но бывают случаи, когда выигрыш в перемещении оказывается важнее.
Этим выигрышем в перемещении вы пользуетесь каждый день. Дело в том, что мышцы рук и ног прикреплены к более коротким плечам рычагов (вблизи суставов), поэтому сокращение мышцы на небольшую длину приводит к тому, что конец руки или ноги проходит значительно больший путь (рис. 23.5).

Рис. 23.5
Как мы уже сказали, за выигрыш в перемещении приходится «платить» проигрышем в силе. Отсюда следует, что на самом деле вы (точнее, ваши мышцы) намного сильнее, чем вы думаете. Например, когда человек удерживает на весу ведро воды в руке, согнутой под прямым углом, его бицепс (мышца, сгибающая руку в локтевом суставе) действует на кость руки с силой, которой можно было бы поднять взрослого человека!
а) Когда рычаг даёт выигрыш в силе, а когда — выигрыш в перемещении?
б) Почему для мышц рук и ног важнее выигрыш в перемещении, чем выигрыш в силе?
в) Примите, что плечо силы, действующей на кость со стороны мышцы (бицепса) на рисунке 23.5, в 10 раз меньше, чем плечо силы, действующей со стороны гири. Оцените, с какой силой может действовать на кость ваш бицепс. Для этого проверьте на опыте, груз какой наибольшей массы вы можете удержать на ладони, когда рука согнута под прямым углом.
г) Почему у зайца и кенгуру очень большие задние ноги?