Почему мальчику, изображённому на рисунке 72,а , удалось сломать палку, а мальчику, изображённому на рисунке 72,б, не удалось?

рис. 72

Для того чтобы понять, почему мальчику на рисунке 72,а удалось сломать палку, а мальчику на рисунке 72,б не удалось, необходимо рассмотреть понятия, связанные с механикой твёрдого тела, в частности деформацией и моментом силы.

1. Деформация и прочность материалов:

   • Деформация — это изменение формы или размеров тела под действием сил. Существует несколько типов деформаций: растяжение, сжатие, изгиб, кручение и сдвиг. В данном случае интересен изгиб, так как именно он имеет место при попытке сломать палку.
   • Прочность материала — это способность материала сопротивляться разрушению. Прочность на изгиб зависит от материала и его структуры, а также от направления и величины приложенной силы.

2. Момент силы:

   • Момент силы относительно оси вращения или точки — это величина, характеризующая способность силы вызвать вращение тела вокруг этой оси или точки. Он определяется произведением силы на плечо силы: $ M = F \times d $, где $ M $ — момент силы, $ F $ — величина силы, $ d $ — плечо силы (перпендикулярное расстояние от точки приложения силы до оси вращения).
   • Чем больше плечо силы, тем меньше силы необходимо приложить для достижения того же момента.

3. Распределение силы и условия разрушения:

   • При изгибе палки важно, как распределены силы. Если силы приложены ближе к концам палки, плечо силы будет больше, следовательно, момент силы также будет больше, создавая больший изгибающий эффект. Это повышает вероятность превышения прочностных характеристик материала палки и её разрушения.
   • Кроме того, важно, где располагается точка опоры. В случае с мальчиком на рисунке 72,а, вероятно, точка опоры была ближе к центру, создавая более значительный изгиб и напряжение в центре палки.

4. Сравнительный анализ изображений:

   • На рисунке 72,а мальчик, вероятно, использует более эффективный способ приложения силы. Он может использовать свои колени как точки опоры, обеспечивая большее плечо силы и, следовательно, больший момент силы, необходимый для изгиба и разрушения палки.
   • На рисунке 72,б мальчик, возможно, использует неэффективную позицию для создания достаточного момента силы. Это может быть связано с меньшим плечом силы или менее эффективным использованием опорных точек.

Таким образом, для того чтобы сломать палку, необходимо создать достаточный момент силы, чтобы превысить предел прочности на изгиб. В данном случае, разные положения мальчиков относительно палки и опорных точек приводят к разной эффективности приложения силы, что и объясняет различие в результатах.