Григорий Остер - Физика. Ненаглядное пособие

Ответ. Выиграют ли лотерейные билеты — неизвестно, а вот парикмахер непременно получит выигрыш в силе, потому что ножницы — это рычаг, ось вращения которого проходит через винтик, соединяющий две острые половинки.

Длина опытной сотрудницы физической лаборатории белой мышки Мушки от кончика носа до кончика хвоста 20 см. За кончик хвоста сотрудницу в научных целях прицепили к маленькому подвижному блоку и, применяя комбинацию подвижного блока с неподвижным, стали вдумчиво поднимать на ниточке. Свободный конец ниточки вытянули на 35 см. Оторвался от пола нос опытной сотрудницы или не оторвался?

Ответ. Не оторвался. Мышка Мушка от всей души была благодарна эксперементаторам за то, что ее не стали поднимать еще выше.

Один азартный строительный рабочий целый день играл с двумя блоками подвижным и неподвижным. К вечеру строительный рабочий выиграл в силе много ньютонов. Какой из двух блоков отдал азартному рабочему его выигрыш: подвижный или неподвижный?

Ответ. Подвижный. Неподвижный блок никому никогда никакого выигрыша в силе не даст. Юноши, не играйте в азартные игры с неподвижными блоками!

Пете велели покрасить забор. На покраску забора Петя израсходовал ведро зеленой краски и 55 Дж энергии. Однако вместе с забором Петя за это же время нечаянно покрасил и всех своих друзей. Всего на покраску друзей и забора Петя израсходовал три ведра зеленой краски и 165 Дж энергии. Каков коэффициент полезного действия Пети?

Ответ. Величина петиной полезной работы равна энергии, затраченной на покраску забора. А полная работа, проделанная Петей, равна энергии, которую Петя затратил на покраску друзей и забора вместе взятых. КПД Пети, если рассматривать этого старательного мальчика как очень простой механизм, будет примерно 33 %.

Какой из простых механизмов: рычаг, блок, ворот, наклонную плоскость, клин или винт должен использовать лентяй, чтобы получить выигрыш в работе. Не лучше ли лентяю использовать для своей вожделенной цели более сложный механизм?

Ответ. Ни один из механизмов не даст выигрыш в работе лентяю. К сожалению, не даст и честному труженику. Во сколько раз лентяй с тружеником, используя механизм, выиграют в силе, во столько раз проиграют в расстоянии. И наоборот.

Ученый с мировым именем Иннокентий долго рассматривал неподвижный блок как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса. В свою очередь неподвижный блок тоже благосклонно смотрел на талантливого ученого и хотя ничего ему не дал, кое-что все-таки позволил. Чего не дали и что позволили Иннокентию?

Ответ. Известному ученому не дали выигрыша в силе, зато позволили изменить направление силы. «С паршивой овцы хоть шерсти клок», — сказал ученый.

Во время ремонта родной школы, который проводился собственными силами учеников, Вовочка нашел незнакомый механизм и с его помощью совершил полезную работу, равную 20 Джоулям. Совершая эту полезную работу, незнакомый механизм с помощью Вовочки нанес родной школе урон Джоулей на 200. Таким образом полная работа, проделанная механизмом в умелых вовочкиных руках, оказалась равна 220 Джоулям. Вычисли коэффициент полезного действия незнакомого механизма в руках у Вовочки.

Ответ. Коэффициент полезного действия всегда равен отношению полезной работы к полной. В данном случае КПД — 11 %. Родной школе еще повезло.

Прилагая силу в 50 Н Коля с помощью подвижного блока, вес которого 4 Н, равномерно поднял над дверью ведро с водой и ждет, когда войдет Толя. Вычисли массу этого ведра с водой. Трение, так и быть, можешь не учитывать.

Ответ. Подвижный блок осчастливил Колю выигрышем в силе. В два раза. 100 Н — 2 Н = 98 Н: 9,8 = 10 кг. Скоро Коля в свою очередь осчастливит Толю ведром с водой, общая масса которых 10 кг.

Когда Коля попросил Толю поднять его с помощью подвижного блока, Толя послал Колю подальше и сказал, что он не так глуп, чтобы делать двойную работу и вместе с Толей поднимать еще и блок. Действительно ли работа, совершенная при поднятии груза с помощью подвижного блока, больше, чем без блока? Зачем тогда блок?