§ 53. Рычаг. Равновесие сил на рычаге

Две силы, равные по модулю и направленные навстречу друг другу, гасят одна другую не всегда. Положи карандаш на стол и надави на него пальцами обеих рук с одинаковым усилием — навстречу и точно вдоль одной прямой. Карандаш останется на месте. Теперь надави так же сильно, но на разные концы карандаша и параллельно: линии, вдоль которых действуют силы, уже не совпадают. Карандаш начнёт разворачиваться. Значит, для покоя тела мало равенства сил — важно ещё, к каким точкам они приложены. Так поворачивают руль велосипеда, так ветер клонит дерево, так подбрасывает акробата цирковая доска.

Разберёмся, при каком условии тело, способное вращаться вокруг закреплённой оси, остаётся в покое. Возьмём деревянную планку с отверстием посередине и наденем её на ось штатива. По обе стороны от оси подвесим одинаковые грузы массой 100 г каждый: справа — 2 груза, слева — 4. На правую сторону при этом действует сила 2 Н, на левую — вдвое большая, 4 Н. Планка не поворачивается только тогда, когда расстояние OA от оси до правых грузов в 2 раза больше расстояния OB до левых (рис. 1). Присмотрись к рисунку: там, где сила больше, расстояние до оси меньше — и меньше ровно во столько же раз.

Определение. Рычаг — твёрдое тело с закреплённой осью или точкой опоры, вокруг которой оно способно поворачиваться.