Камень приподнимают с помощью железного лома. Масса камня 60 кг, расстояние от точки опоры до камня 20 см, длина лома 1 м. С какой силой рука должна действовать на лом?

Для решения этой задачи можно воспользоваться принципом равновесия рычага. В нашем случае лом действует как рычаг первого рода, где точка опоры находится между силой, прикладываемой рукой, и весом камня.

Дано:

• Масса камня $m = 60 \, \text{кг}$
• Расстояние от точки опоры до камня (плечо силы тяжести) $l_1 = 0{,}2 \, \text{м}$
• Длина лома (плечо силы, прикладываемой рукой) $l_2 = 1{,}0 \, \text{м}$

Чтобы определить силу, которая нужна для подъема камня, нужно сначала найти его вес. Вес (сила тяжести) камня вычисляется по формуле:

где $g$ — ускорение свободного падения, которое приближенно равно $9{,}8 \, \text{м/с}^2$.

Теперь применяем условие равновесия рычага, которое утверждает, что момент силы, приложенной к одному концу рычага, равен моменту силы, приложенной к другому концу:

Где $F_{\text{т}}$ — сила тяжести камня, $l_1$ — расстояние от точки опоры до камня (плечо силы тяжести), $F_{\text{руки}}$ — сила, приложенная рукой, а $l_2$ — длина лома (плечо силы руки).

Подставляем известные значения:

Таким образом, для подъема камня рука должна приложить силу примерно $117{,}6 \, \text{Н}$.

Ответ: сила, которую нужно приложить рукой, составляет около 117,6 Н.