Механизмы, основанные на правиле моментов
Кратчайшее (перпендикулярное) расстояние от линии действия силы до оси вращения — плечо l силы. Момент силы M = F·l, единица — 1 Н·м; момент, вращающий по часовой стрелке, считают положительным, а противоположный — отрицательным. Тело с осью вращения находится в равновесии, если алгебраическая сумма всех моментов равна нулю: M₁ + M₂ + … = 0 (правило моментов Архимеда). Для рычага это записывается как F₁l₁ = F₂l₂. Есть три вида рычагов: точка опоры между силами (рычаг первого рода — ножницы, весы), груз между точкой опоры и приложенной силой (тачка) и приложенная сила между точкой опоры и грузом (ложка, лопата, предплечье человека). Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а лишь меняет направление; подвижный блок уменьшает силу вдвое. В полиспасте, где груз поддерживается n верёвками, в идеале F = P/n, но вытягиваемая верёвка в n раз длиннее (выигрыша в работе нет). В реальных механизмах из-за трения КПД меньше 100%.
На уроке: уравновесьте 30-сантиметровую линейку на карандаше, положите стопки одинаковых монет на оба конца и найдите число монет/расстояние для равновесия (F₁l₁ = F₂l₂). Запишите результаты в таблицу. Делайте это на ровном столе, чтобы карандаш не укатился.