Если чуть-чуть сдвинуть или отклонить тело, находящееся в состоянии неустойчивого равновесия, то возникает сила, стремящаяся ещё больше отклонить его от равновесного состояния.
В качестве примера можно привести шарик, лежащий на выпуклой поверхности или неваляшку, поставленную с "ног на голову".
Как надо положить книги, чтобы составить наклонную стопку?
Стопка книг не рассыплется, если расставлять их так, чтобы центр тяжести всех книг, находящихся выше некоторой произвольно выбранной книги, лежал на вертикали, проходящей через эту книгу. Это условие должно выполняться для любой книги в стопке.
Опыты.
1. Невероятно, но держится!
Соединим поварёшку с ее подружкой - чумичкой - и установим новый рекорд равновесия: перевернутая тарелка будет лежать своим краем на краю графина в прочном, устойчивом положении.
2. Как в цирке!
Если стол совершенно горизонтален и прочно стоит на полу, ты сможешь выстроить эдакую фигуру из "доминошек".
Сперва поставь стоймя три косточки домино, - на них возвести такую хрупкую постройку легче, чем на одной кости. Потом, когда все будет построено, ты осторожно уберешь две крайние косточки, которые служили подпорками, и поставишь их на вершину своего непрочного здания. Равновесие здесь вполне возможно; нужно только, чтобы перпендикуляр, опущенный из центра тяжести всей конструкции, прошел через основание нижней косточки домино.
Для сохранения в неизменном положении предметов при движении их опоры уже много столетий применяется так называемый карданов подвес – устройство, в котором центр тяжести тела располагают ниже осей, вокруг которых оно может вращаться. В качестве примера можно рассмотреть корабельную керосиновую лампу. При любой качке на море благодаря вращающемуся карданову подвесу лампа всегда сохраняет вертикальное положение.
Включаем "соображалку"!
Поставьте неваляшку (Ваньку-встаньку) на шероховатую доску и слегка приподнимите один из концов доски. Как Вы думаете, в какую сторону отклонится голова игрушки при сохранении её равновесия?
Помогите мне ответить на вопрос? Почему нелегко ходить по канату?
Резко уменьшается площадь опоры, а это значит нарушается устойчивое равновесие. Ходить по канату нелегко, и не даром награждают аплодисментами искусного канатоходца. Однако иногда зрители впадают в ошибку и признают за вершину мастерства хитрые трюки, облегчающие задачу. Артист берёт сильно изогнутое коромысло с двумя вёдрами воды; вёдра оказываются на уровне каната. С серьёзным лицом, при замолкшем оркестре, артист совершает переход по канату. Как усложнён трюк, думает неопытный зритель. На самом же деле артист облегчил свою задачу, понизив центр тяжести.
4. Физкультминутка. (Вспомним виды деформации: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб, срез.)
5. Закрепление. Основные выводы:
– Центр тяжести тела – это точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.
– При любом положении тела его центр тяжести находится в одной и той же точке.
– Положение центра тяжести может измениться только при изменении относительного расположения частей тела (например, при его деформации).
– Равновесие бывает трех видов — устойчивым, неустойчивым и безразличным.
– Устойчивое равновесие — это равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается. При таком равновесии, центр тяжести тела располагается ниже оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось.
– Неустойчивое равновесие — это равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия, не возвращается в начальное положение. При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен выше оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось.
– При безразличном равновесии ось вращения тела проходит через его центр тяжести, при этом центр тяжести тела остается на одном и том же уровне при любых положениях тела.
- Что называется центром тяжести?
- Для чего необходимо знать центр тяжести тела?
- Как определяется центр тяжести тела?
Подведение итогов.
Домашнее задание
Найти центры тяжести геометрических фигур
Лабораторная работа. Определение центра тяжести плоской пластины.
Порядок выполнения работы:
- С помощью иголки, которая вкалывается в пробку, подвесить пластину и отвес.
- Отточенным карандашом отметить линию отвеса на нижнем и верхнем краях пластины.
- Сняв пластину, провести на ней линию, соединяющую отмеченные точки.
- Повторить опыт, подвесив пластину в другой точке.
- Убедиться в том, что точка пересечения проведенных прямых является центром тяжести пластины.