Пользуясь рисунком 169, объясните действие ножниц как рычага.
рис. 169. Ножницы бытовые
Ножницы — это рычаг, ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц.
Рукоятка ножниц и лезвие являются разными плечами рычага.
Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы.
Противодействующей силой F2 — сила сопротивления того материала, который режут ножницами.
Варьируя длиной рукоятки ножниц и лезвия, мы получаем выигрыш в силе.
Ножницы являются примером простого механизма, называемого рычагом. Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки, называемой осью вращения или точкой опоры. В случае ножниц точка опоры находится на оси, вокруг которой вращаются два лезвия.
В основе работы рычага лежит принцип равновесия моментов сил. Момент силы (или крутящий момент) определяется как произведение силы на плечо силы, где плечо силы — это расстояние от точки опоры до линии действия силы. В формуле это выглядит следующим образом:
$$ M = F \cdot d $$
где $ M $ — момент силы, $ F $ — сила, $ d $ — плечо силы.
Ножницы состоят из двух рычагов (лезвий), которые соединены в точке опоры (оси). При использовании ножниц, когда вы прикладываете силу $ F_1 $ к ручкам ножниц, создаётся момент силы относительно точки опоры. Этот момент силы передаётся по лезвиям и преобразуется в силу $ F_2 $, которая действует на материал (бумагу, картон и т.д.), который вы режете.
На рисунке 169 показаны силы $ F_1 $ и $ F_2 $. Сила $ F_1 $ — это сила, которую вы прикладываете к ручке ножниц. Сила $ F_2 $ — это сила, которую лезвия ножниц прикладывают к материалу, который режется. Плечо силы $ d_1 $ для $ F_1 $ — это расстояние от точки опоры до места приложения силы $ F_1 $ на ручке. Плечо силы $ d_2 $ для $ F_2 $ — это расстояние от точки опоры до места, где лезвия ножниц встречаются с режущим материалом.
Из закона равновесия моментов следует, что моменты сил относительно точки опоры должны быть равны:
$$ F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2 $$
Таким образом, если плечо силы $ d_1 $ больше плеча силы $ d_2 $, то сила $ F_2 $ будет больше силы $ F_1 $. Это означает, что ножницы позволяют увеличить прикладываемую силу, что делает процесс резки более эффективным и требует меньших усилий с вашей стороны.
Итак, действие ножниц как рычага заключается в преобразовании силы, которую вы прикладываете к ручкам ($ F_1 $), в силу, действующую на режущий материал ($ F_2 $) с помощью момента силы и плеча силы.
Пожауйста, оцените решение
