Дано:
L = 40 см = 0,4 м
m1 = 100 г = 0,1 кг
m2 = 300 г = 0,3 кг
g = 10 Н/кг
точка равновесия - ?
К концам стержня подвесили грузики массами m1 и m2, значит на концы стержня действуют силы, равные силам тяжести, действующим на грузики:
F1 = Fт1 = m1*g = 0,1*10 = 1 Н
F2 = Fт2 = m2*g = 0,3*10 = 3 Н
Момент силы для каждого конца стержня:
M1 = F1*L1
M2 = F2*L2
Система должна находиться в равновесии, значит составим равенство моментов сил:
М1 = М2
F1*L1 = F2*L2 - выразим соотношение сил:
F1/F2 = L2/L1 - подставим значение сил:
1/3 = L2/L1 - из равенства видно, что плечо L1 в три раза больше плеча L2. Тогда составим уравнение для длины стержня, учитывая что L1 = 3*L2:
L1 + L2 = L
3*L2 + L2 = L
4*L2 = L => L2 = L/4 = 0,4/4 = 0,1 м - плечо силы F2, тогда плечо силы F1 равно:
L1 = L - L2 = 0,4 - 0,1 = 0,3 м
Следовательно, точка равновесия стержня находится на расстоянии 10 см от конца, к которому приложена сила в 3 Н, и на расстоянии 30 см от конца, к которому приложена сила в 1 Н.
ответ: в точке, расстояние до которой от одного конца равно 10 см, а от другого - 30 см.
На рисунке я обозначил штриховкой зеркало. Нужно учитывать то, что отражение находится на таком же расстоянии от зеркала, как и сам жучок. Предположим, что он стоял сначала на расстоянии от зеркала 10 см, приблизился на 5, расстояние между ним и зеркалом стало 5 см, значит и расстояние между отражением и зеркалом стало 5 см. Соответственно расстояние между жуком и его отражением было 20 см, а стало 10 см.
Значит расстояние уменьшилось на 10 см.
Также, для проверки можно подставить и другие числа.
Надеюсь, я объяснил хорошо.
А полезная = F * S
F - сила ( 550 Н )
S - путь ( 20 м )
А полезная = 550 * 20 = 11000 Дж
А затраченная = P * h
P - вес ( 11000 Н )
h - высота ( 2 м )
А затраченная = 11000 * 2 = 22000 Дж
η = 11000 / 22000 = 0,5 * 100 = 50 %