Равновесие Проектная группа 10-х классов, МОУ «Лицей 10», Пермь,2009г. - презентация

1 Равновесие Проектная группа 10-х классов, МОУ «Лицей 10», Пермь,2009г.

2 Что такое равновесие Механическое равновесие, также известно как статическое равновесие, состояние тела, находящегося в покое, или движущегося равномерно, в котором сумма сил и моментов, действующих на него, равна нулю.

3 Условия равновесия твердого тела. Из второго закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к 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.

4 Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю.

5 Если тело может вращаться относительно некоторой оси, то для его равновесия недостаточно равенства нулю равнодействующей всех сил. Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения. Длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы.

6 Момент силы. Правило моментов. Произведение модуля силы на плечо d называется моментом силы M. Положительными считаются моменты тех сил, которые стремятся повернуть тело против часовой стрелки. В Международной системе единиц (СИ) моменты сил измеряются в ньютон- метрах (Нм).

7 Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю: M1 + M = 0.

8 Условия равновесия Каждое тело обладает массой и имеет центр тяжести. Отвесная линия, проходящая через центр тяжести (линия тяжести), всегда падает на опору. Чем ниже центр тяжести и чем шире опора, тем устойчивее равновесие. Устойчивость тела значительно увеличивается, если расставить ноги: увеличивается площадь опоры. При сближении ног площадь опоры уменьшается, а следовательно, уменьшается и устойчивость. Устойчивость человека, стоящего на одной ноге, еще меньше.

9

10 Неустойчивое состояние равновесия. При малом отклонении тела из состояния неустойчивого равновесия возникают силы или моменты сил, стремящиеся удалить тело от положения равновесия(на рис(2)). При устойчивом и неустойчивом равновесии центр масс находится на вертикальной прямой, проходящей через ось вращения. Если центр масс расположен выше оси – состояние равновесия неустойчиво

11 Неустойчивое равновесие Представьте себе шар, балансирующий на лезвии ножа. Направленная строго вниз сила земного притяжения в этом случае, очевидно, также полностью уравновешена направленной вверх силой реакции опоры. Но стоит отклонить центр шара в сторону от точки покоя, приходящейся на линию лезвия хоть на долю миллиметра (а для этого достаточно мизерного силового воздействия), как равновесие будет мгновенно нарушено и сила земного притяжения начнет увлекать шар всё дальше от него.

12

13 Безразличное равновесие Это промежуточный этап равновесия. Представьте себе шар, лежащий на кухонной доске. смещения шара (за исключением единственного – вертикального) не нарушают его равновесия, т.е. равновесные силы не будут пытаться устранить, возникший вдруг, посторонний избыточный потенциал. Другими словами, шар после перемещения не будет возвращаться в исходное положение.

14 Устойчивое состояние равновесия. Состояние равновесия называется устойчивым (на рис(1)), если при малых отклонениях тела от этого состояния возникают силы или моменты сил, стремящиеся возвратить тело в равновесное состояние. Также состояние равновесия является устойчивым, если центр масс (который находится на вертикальной прямой, проходящей через ось вращения) расположен ниже оси вращения.

15 Устойчивое Равновесие Представьте себе шар на дне сферической чаши. В состоянии покоя он находится строго в центре чаши, где действие силы гравитационного притяжения Земли уравновешено силой реакции опоры, направленной строго вверх. Если сместить шар в сторону от центра, откатив его вбок и вверх в направлении края чаши, то, стоит его отпустить, как он тут же устремится обратно к самой глубокой точке в центре чаши в направлении положения устойчивого равновесия.

16 Равновесия тела на опоре Особым случаем равновесия является равновесие тела на опоре. В этом случае упругая сила опоры приложена не к одной точке, а распределена по основанию тела. Тело находится в равновесии, если вертикальная линия, проведенная через центр масс тела, проходит через площадь опоры, то есть внутри контура, образованного линиями, соединяющими точки опоры. Если же эта линия не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается.

17

18

19 Равновесие деформируемых тел. Если тело не абсолютно твёрдое, то под действием приложенных к нему внешних сил оно может не находиться в равновесии, хотя сумма внешних сил и сумма их моментов равна нулю. Это объясняется тем, что тело может деформироваться под действием внешних сил и в процессе деформации сумма всех сил, действующих на каждый его элемент, не будет равна нулю.

20 Научные исследования Специалисты из центра биодинамики Бостонского университета (Centre for BioDynamics at Boston University) изобрели специальные вибрирующие стельки, которые должны помочь пожилым людям сохранять равновесие и не падать. По предварительным подсчётам, из-за потери координации, так или иначе, теряет устойчивость треть британских пенсионеров. 10% из них получают различные переломы. Испытания на 12 престарелых добровольцах показали, что стельки улучшают сенсорную и моторную функции помогают старикам добиться такого же баланса при ходьбе, какой у них был в 20- летнем возрасте.

21 Исследования, которые провели врачи- ортопеды в апреле 2008 года, были озвучены на научной конференции. Исследования показали, что йога Айенгара, включающая в практику замки, связки и другие статические упражнения, может предотвратить травмы от падений среди людей от 65 лет и старше Ведущий специалист Джинсап Сон, директор Исследовательского Центра Ортопедии, говорит, что пожилые женщины показали во время исследований улучшение реакции вестибулярного аппарата и подвижность суставов ног и стоп, дали высокую самооценку своей способности держаться во время ходьбы.

22 Равновесие. Сохранение равновесия во время боя Равновесие - это самый важный аспект защитной стойки. Без хорошего равновесия, сохраняющегося каждую минуту боя, боец потеряет контроль над своим телом в период проведения ударов. Равновесие может быть достигнуто только тогда, когда все части тела находятся в правильном соотношении. Ноги должны находиться под телом и расставлены так, чтобы расстояние между ними было один нормальный шаг, а тело опиралось на две, а не на одну точку

23

24 КОНЕЦ