Равновесие тел

Равновесие тел
Гришина С.М.
Учитель физики
Любое реальное тело, обладающее
конечными размерами и массой, можно
рассматривать как совокупность
составляющих его частей. На каждую из
этих частей в отдельности действует
сила тяжести. Сила тяжести, которая
действует на тело в целом, является
равнодействующей этих сил. Точку
приложения этой равнодействующей
принято называть центром тяжести
тела.
Виды равновесия
Устойчивое равновесие
Равновесие тела устойчиво,
если при малом отклонении
от равновесного положения
равнодействующая сил,
приложенных к телу,
возвращает его к
положению равновесия.
1.
Виды равновесия
2. Неустойчивое
равновесие
Равновесие неустойчиво, если
при малом отклонении тела
от положения равновесия
равнодействующая сил,
приложенных к телу,
удаляет его от этого
положения.
Виды равновесия
3. Безразличное
равновесие
Безразличное равновесие,
если тело при любом
бесконечно малом
перемещении не меняет
своей энергии и остаётся в
прежнем положении, т.е
силы уравновешены в
любой точке системы .
Виды равновесия тела с
закрепленной осью вращения
Тело, имеющее ось
вращения, находится
в равновесии, когда
вертикальная прямая,
проходящая через
центр тяжести тела,
проходит через ось
вращения этого тела.
Условия равновесия тел
Если геометрическая сумма
всех внешних сил, приложенных к
невращающемуся телу, равна нулю,
то тело находится в состоянии покоя
или совершает равномерное
прямолинейное движение. В этом
случае принято говорить, что силы,
приложенные к телу,
уравновешивают друг друга. При
вычислении равнодействующей все
силы, действующие на тело, можно
прикладывать к центру масс. Чтобы
невращающееся тело находилось в
равновесии, необходимо, чтобы
равнодействующая всех сил,
приложенных к телу, была равна
нулю.
Пизанская башня
Интересным примером равновесия тела
на опоре является падающая башня в
итальянском городе Пиза, которую по
преданию использовал Галилей при
изучении законов свободного падения
тел. Башня имеет форму цилиндра
высотой 55 м и радиусом 7 м. Вершина
башни отклонена от вертикали
на 4,5 м. Вертикальная линия,
проведенная через центр масс башни,
пересекает основание приблизительно в
2,3 м от его центра. Таким образом,
башня находится в состоянии
равновесия. Равновесие нарушится и
башня упадет, когда отклонение ее
вершины от вертикали достигнет 14 м.
По-видимому, это произойдет очень
нескоро.
Неваляшки.
С помощью неваляшек изучают
устойчивое равновесие
Ванька-встанька (или неваляшка)
возвращается всегда в вертикальное
положение - значит, это есть
положение его устойчивого
равновесия. Для тела, находящегося
в состоянии устойчивого равновесия,
выполняется условие: центр тяжести
тела занимает самое низкое
возможное положение. Если при
попытке вывести тело из положения
равновесия, центр тяжести
поднимается, то такое равновесие
будет устойчивым.
У Ваньки-встаньки в нижней части
находится тяжёлый полушар. Центр
тяжести полушара - точка С - при
наклоне приподнимается. В самом
деле, расстояние CD больше
Про неваляшек написано
много стихотворений
Самуил Маршак.
Ванька-встанька.
Уснули телята, уснули цыплята,
Не слышно веселых скворчат из гнезда.
Один только мальчик - по имени Ванька,
По прозвищу Встанька - не спит никогда.
У Ваньки, у Встаньки - несчастные
няньки:
Начнут они Ваньку укладывать спать,
А Ванька не хочет - приляжет и вскочит,
Уляжется снова и встанет опять.
Укроют его одеялом на вате Во сне одеяло отбросит он прочь,
И снова, как прежде, стоит на кровати,
Стоит на кровати ребенок всю ночь.
Лечил его доктор из детской больницы.
Больному сказал он такие слова:
- Тебе, дорогой, потому не лежится,
Что слишком легка у тебя голова!
Борис Заходер.
Ванька - Встанька.
Ax-ax-ax-ax-ax-ax!
Среди игрушек — паника!
Все куколки в слезах —
Свалился Ванька-Встанька!
Матрёшки тащат йод,
Бинты, пакеты с ватой,
А Ванька вдруг встаёт
С улыбкой плутоватой:
— Поверьте, я живой!
И не нуждаюсь в няньке!
Нам падать не впервой На то мы Ваньки-Встаньки!
Неваляшка в деле
Эффект неваляшки находит в
быту свое применение. Вот такая
детская кружканеопрокидывайка, в которой
соска не будет валяться на столе
Часы, которые всегда будут
занимать вертикальное
положение
Или утюг, который сложно
забыть на дорогом платье,
потому что он поднимается в
нерабочее положение, стоит
лишь его выпустить из руки
Для того, чтобы найти центр тяжести (или
центр масс) тела неправильной формы и
проверить выполнение условия равновесия
необходимо:
► Сделать отвес
► Взять тело неправильной формы и с помощью
отвеса определить центр масс тела
неправильной формы (точка пересечения
диагоналей)
► Найти точку пересечения диагоналей.
► Проверить выполнение условия равновесия тел
( на игле тело в точке пересечения диагоналей
должно находиться в состоянии равновесия).
Заключение
► Существует
три вида равновесия: устойчивое,
неустойчивое и безразличное.
► В равновесии могут находиться тела с
закреплённой осью вращения.
► Условие равновесия: сумма всех сил,
действующих на тело равна нулю или сумма
моментов сил равно нулю.
► Особым случаем равновесия тела на опоре
является Пизанская башня.
► Равновесие применяется в детских игрушках.