На рисунке показана система, состоящая из трех легких блоков и невесомого троса, с помощью которой можно удерживать в равновесии или поднимать груз массой M. Подвес груза и конец троса прикреплены к оси нижнего блока. Трение пренебрежимо мало.
На основании анализа приведенного рисунка выберите все верные утверждения и укажите в ответе их номера.
1) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец веревки с силой
2) Изображенная на рисунке система блоков не дает выигрыша в силе.
3) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок веревки длиной 3h.
4) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок веревки длиной 2h.
5) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец веревки с силой
Система состоит из двух неподвижных блоков и одного подвижного. Неподвижные блоки меняют направление силы, но не дают выигрыша. Данный подвижный блок дает дополнительный выигрыш в силе в 3 раза (в отличие от подвижного блока, дающего выигрыш в 2 раза, в котором один из концов троса закреплен на неподвижной опоре, здесь трос прикреплен к этому же подвижному блоку). Таким образом, если на груз действует сила тяжести Mg, то для удержания системы в равновесии необходимо приложить силу в 3 раза меньшую, то есть (утверждения 1 и 2 неверны, утверждение 5 верно).
Для того чтобы поднять груз на высоту h, необходимо, чтобы три веревки, присоединенные к грузу через подвижный блок, стали короче на h, а значит, придется вытянуть веревку длиной 3h (утверждение 3 верно, утверждение 4 неверно).
Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии и, тем самым, они не изменяют величину работы по подъему груза.
Ответ: 35.
Объяснение Григория Левиева.
Поднимем груз рукой, а не за веревку, на 1 метр. Провиснут три веревки. Чтобы убрать провисание, то есть чтобы веревки оказались вновь натянутыми, нужно свободный конец веревки вытянуть на 3 м. Когда поднимаем за веревку провисания не возникает. Это значит, что при перемещении груза на 1 м (или сантиметр), конец веревки, за который тянем, перемещается на 3 м. Теперь переходим к силам. Если груз поднялся на h, его энергия выросла на величину mgh. Это увеличение энергии произошло за счет работы силы F, приложенной к концу веревки mgh = A = F · 3h, откуда F = mg/3.

