برای حل سوال، ابتدا باید بدانیم که چرخ و محور و طنابها چگونه کار میکنند. در این سوال، شما باید چگونگی تأثیر نیرو بر جابهجایی یک جسم را در نظر بگیرید.
در اینجا یک سیستم قرقرهای دوبل داریم که به ما امکان استفاده از مکانیک برای کاهش نیروی لازم برای جابهجایی یک جسم سنگین را میدهد. برای محاسبه نیروی مقاوم:
1. **فرمول کار و انرژی:** کار انجام شده برابر نیروی ضربدر جابهجایی است. بنابراین، نیروی مقاوم (F) ضربدر جابهجایی (d) باید برابر باشد با کاری که توسط نیروی محرک (F') و جابهجایی محرک (d') انجام میشود.
2. **محاسبه جابهجایی:** در سیستمهای قرقره مرکب، جابهجایی طناب نسبت به جابهجایی بار متفاوت است. جابهجایی طناب برابر است با دو برابر جابهجایی بار (2×9 = 18 متر).
3. **محاسبه نیرو:** در اینجا، باید نیروی محرک را پیدا کنیم. نیروی حاصل از یک سیستم قرقره دوتایی معمولاً به صورت نصف وزن جسم عمل میکند. به عبارتی دیگر، به نیروی کمتری نیاز است.
در این سؤال، نیروی مقاوم ۳۰۰ نیوتون و جابهجایی نیرو ۹ متر داده شده است. بنابراین، کاری که باید ذخیره شود، برابر با کاری است که توسط نیروی محرک انجام میشود. با در نظر گرفتن جابهجایی، میتوانیم بگوییم که نیروی مقاوم به طور مستقیم از نسبت جابهجاییها قابل محاسبه است و گزینه ۳ درست است.