Равновесие тел

РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю.» Архимед

СТАТИКА – раздел механики, изучающий условия равновесия тел

Условия равновесия. I условие равновесия: Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю. F=0. II условие равновесия: Сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, должна равняться сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки. M по час. = M против час. М = F l, где М – момент силы, F - сила, l – плечо силы – кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ТЕЛ F1F1 F2F2 ОАВ

Центр тяжести тела - точка, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположении тела.

Центр тяжести тела. Центр тяжести тела- это точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела. Найти центр тяжести данных фигур.

Центр тяжести Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение." Архимед Центр тяжести тела может находиться и вне тела, как, например, у бублика.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ПЛОСКИХ ФИГУР

Точка, через которую проходят направления действия всех сил, сообщающих телу ускоренное поступательное движение, называется центром масс тела.

ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ УСТОЙЧИВОЕ НЕУСТОЙЧИВОЕ БЕЗРАЗЛИЧНОЕ

Если на тело, имеющее опору, действуют уравновешивающие силы, то тело находится в положении равновесия.

При отклонении тела от положения равновесия нарушается и равновесие сил. Если тело под действием равнодействующей силы возвращается в исходное положение, то это - устойчивое равновесие. Если же тело под действием равнодействующей силы, ещё сильнее отклоняется от положения равновесия, то это - неустойчивое равновесие.

УСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ

НЕУСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ

Возможен случай, когда при любом положении тела, равновесие сил сохраняется. Это состояние называется безразличным равновесием.

БЕЗРАЗЛИЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ

Вывод: Равновесие устойчиво, если при малом отклонении от положения равновесия есть сила, стремящаяся вернуть его в это положение. Устойчиво такое положение, в котором его потенциальная энергия минимальна.

Если центр тяжести находится выше точки опоры, то в этом случае осуществить равновесие сил практически невозможно. При малейшем отклонении карандаша от вертикального положения, его центр тяжести понижается и карандаш падает.

В случае если центр тяжести расположен ниже точки опоры, равновесие тела или системы тел – устойчивое. При отклонении тела, центр тяжести повышается, и тело возвращается в исходное состояние.

Равновесие тела, имеющего точку опоры ниже центра тяжести, неустойчиво. Но равновесие может восстанавливаться путём смещения точки опоры тела в сторону смещения центра тяжести.

Хождение на ходулях (две точки опоры или линия опоры) осуществляется путём непрерывного смещения центра тяжести относительно линии, соединяющей точки опоры(АВ).

По положению центра тяжести можно судить о виде равновесия. Например езда эквилибриста по канату на велосипеде с противовесом является примером устойчивого равновесия.

Вывод: Для устойчивости тела, находящегося на одной точке или линии опоры необходимо, чтобы центр тяжести находился ниже точки (линии) опоры.

Под площадью опоры понимают площадь соприкосновения тела с опорой или площадь, ограниченную возможными осями, относительно которых может происходить опрокидывание ( поворот) тела под действием внешних сил.

FтFт FтFт Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры, происходит повышение центра тяжести, то равновесие будет устойчивым. При устойчивом равновесии вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.

FтFт FтFт FтFт FтFт FтFт Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но разная высота, имеют разный предельный угол наклона. Если этот угол превысить, то тела опрокидываются. A = F т h

FтFт FтFт FтFт FтFт FтFт При более низком положении центра тяжести необходимо затратить большую работу для опрокидывания тела. Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой его устойчивости.

FтFт FтFт FтFт FтFт FтFт Неустойчивое равновесие Устойчивое равновесие

FтFт FтFт FтFт FтFт FтFт Неустойчивое равновесие Устойчивое равновесие

Чтобы увеличить устойчивость машин на поворотах, полотно дороги наклоняют в сторону поворота.

Вывод: 1. Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше. 2. Из двух тел одинаковой площади устойчиво то, у которого центр тяжести расположен ниже, т.к. его можно отклонить без опрокидывания на большой угол.

Человек и равновесие Человек - это "тело на опоре". Центр тяжести человека расположен в нижней части живота, т.к. вес ног составляет около половины веса тела.

Стоя или при ходьбе Проекция центра тяжести лежит в площади, ограниченной опорой, и равновесие сохраняется без труда

Дополнительная опора Увеличение площади опоры за счет дополнительной опоры (одной или двух палок) помогает сохранить устойчивость и равновесие

При падении Центр тяжести находится в стороне от точек опоры. В результате человек теряет равновесие и падает.

Равновесие в спорте При ударе ногой в борьбе центр тяжести смещен относительно точки опоры. В этом случае тело стремится восстановить положение равновесия, что совпадает с направлением удара. Это придает дополнительную силу удару.

Равновесие на велосипеде При езде на велосипеде очень важно сохранять равновесие. Это необходимо и при обычной езде, и при выполнении различных трюков на велосипеде, например, в триале. Вы должны научиться держать равновесие так, чтоб не тратить на это много сил, а это возможно, если вы знаете физические законы равновесия !

РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ

РУССКИЙ ВАНЬКА-ВСТАНЬКА –Неваляшка появилась в России не так давно. Историки считают, что неваляшка пришла к нам из Японии. Эти завезённые в Россию куклы стали прообразом известной игрушки Ваньки-Встаньки. Первые русские неваляшки, появившиеся на ярмарках в начале 19 века, назывались "кувырка нами", они изображали купцов или клоунов.

Устройство неваляшки У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести.

Падающая башня несмотря на свой наклон, пизанская башня не падает, т.к. отвесная линия, проведенная из центра тяжести, не выходит за пределы основания.

Останкинская башня

Подумайте на досуге: ? С помощью каких частей тела «братья наши меньшие» сохраняют положение равновесия? ? Почему бутерброд все время падает маслом вниз?

Выводы урока: Существует три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое, безразличное. Устойчиво положение тела, в котором его потенциальная энергия минимальна. Устойчивость тел на плоской поверхности тем больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.

Качественные вопросы 1. С какой целью цирковые артисты при хождении по канату держат в руках тяжелые шесты? 2. Почему человек, несущий на спине тяжелый груз, наклоняется вперед? 3. Почему нельзя встать со стула, если не наклонить корпус вперед?

Качественные вопросы 4. Почему подъемный кран не опрокидывается в сторону поднимаемого груза? Почему без груза кран не опрокидывается в сторону противовеса? 5. Почему у автомашин и велосипедов и т.п. тормоза лучше ставить на задние, а не на передние колеса? 6.Почему, грузовик нагруженный сеном легче переворачивается, чем тот же грузовик нагруженный снегом?