Statikus egyensúlyi állapot. A testek egyensúlya. A test egyensúlyának típusai. A testek statikus és dinamikus egyensúlya

« Fizika – 10. évfolyam

Ne feledje, mi az erő pillanata.
Milyen körülmények között van a test nyugalomban?

Ha a test nyugalomban van a kiválasztott vonatkoztatási rendszerhez képest, akkor azt mondják, hogy ez a test egyensúlyban van. Épületek, hidak, támasztékokkal ellátott gerendák, autók részei, egy könyv az asztalon és sok más test nyugszik, annak ellenére, hogy más testekből erők hatnak rájuk. A testek egyensúlyi feltételeinek tanulmányozása nagy jelentőséggel bír. gyakorlati jelentősége gépészmérnöki, építőipari, műszergyártási és egyéb technológiai területeken. Minden valódi test a rá ható erők hatására megváltoztatja alakját és méretét, vagy ahogy mondani szokás, deformálódik.

A gyakorlatban sok esetben előforduló, hogy a testek egyensúlyi alakváltozásai jelentéktelenek. Ezekben az esetekben az alakváltozások figyelmen kívül hagyhatók, és a számítás a test figyelembevételével elvégezhető teljesen szilárd.

A rövidség kedvéért egy abszolút merev testet fogunk nevezni szilárd vagy egyszerűen test... Az egyensúlyi feltételek tanulmányozása után szilárd test, meg fogjuk találni a valós testek egyensúlyi feltételeit azokban az esetekben, amikor alakváltozásaik figyelmen kívül hagyhatók.

Emlékezzen az abszolút merev test definíciójára.

A mechanikának azt az ágát, amelyben az abszolút merev testek egyensúlyi feltételeit vizsgálják, ún statika.

A statikában a testek méretét és alakját veszik figyelembe, ebben az esetben nemcsak az erők értéke, hanem az alkalmazási pontok helyzete is lényeges.

Először nézzük meg a Newton-törvények segítségével, hogy milyen feltételek mellett lesz egyensúlyban bármely test. Ennek érdekében mentálisan törje be az egész testet nagy szám kis elemek, amelyek mindegyike úgy tekinthető anyagi pont... Szokás szerint nevezzük külsőnek a más testek oldaláról a testre ható, belsőnek pedig azokat az erőket, amelyekkel a test elemei hatnak egymásra (7.1. ábra). Tehát az 1,2 erő az 1. elemre a 2. elem oldaláról ható erő. A 2.1 erő az 1. elem oldaláról hat a 2. elemre. Ezek belső erők; ezek magukban foglalják az 1.3 és 3.1, 2.3 és 3.2 erőket is. Nyilvánvaló, hogy a belső erők geometriai összege nulla, mivel Newton harmadik törvénye szerint

12 = - 21, 23 = - 32, 31 = - 13 stb.

A statika a dinamika speciális esete, mivel a többi test, amikor erők hatnak rájuk, a mozgás speciális esete (= 0).

Általában minden elemre több külső erő hathat. 1, 2, 3 stb. alatt az 1, 2, 3, ... elemekre ható összes külső erőt értjük. Ugyanígy, az "1", "2", "3 stb." -n keresztül jelöljük a 2, 2, 3, ... elemekre ható belső erők geometriai összegét (ezek az erők nem láthatók az ábrán), azaz

"1 = 12 + 13 + ...", 2 = 21 + 22 + ..., "3 = 31 + 32 + ... stb.

Ha a test nyugalomban van, akkor az egyes elemek gyorsulása nulla. Ezért Newton második törvénye szerint bármely elemre ható erő geometriai összege nulla lesz. Ezért írhatjuk:

1 + "1 = 0, 2 + "2 = 0, 3 + "3 = 0. (7.1)

Ezek mindegyike három egyenlet egy merev test elemének egyensúlyi feltételét fejezi ki.

A merev test egyensúlyának első feltétele.

Nézzük meg, hogy a szilárd testre ható külső erőknek milyen feltételeknek kell megfelelniük ahhoz, hogy egyensúlyban legyen. Ehhez hozzáadjuk a (7.1) egyenleteket:

(1 + 2 + 3) + ("1 + "2 + "3) = 0.

Ennek az egyenlőségnek az első zárójelébe a testre ható összes külső erő vektorösszege, a másodikba pedig a test elemeire ható belső erők vektorösszege van írva. De, mint tudod, a rendszer összes belső erőjének vektorösszege nullával egyenlő, mivel Newton harmadik törvénye szerint bármely belső erő egy vele egyenlő nagyságú és ellentétes irányú erőnek felel meg. Ezért az utolsó egyenlőség bal oldalán csak a testre ható külső erők geometriai összege marad meg:

1 + 2 + 3 + ... = 0 . (7.2)

Abszolút merev test esetén a (7.2) feltételt nevezzük egyensúlyának első feltétele.

Szükséges, de nem elégséges.

Tehát, ha egy szilárd test egyensúlyban van, akkor a rá ható külső erők geometriai összege nulla.

Ha a külső erők összege nulla, akkor ezeknek az erőknek a koordinátatengelyekre vetületeinek összege is nulla. Különösen a külső erők OX tengelyre való vetületeihez írhatja:

F 1x + F 2x + F 3x + ... = 0. (7.3)

Ugyanezek az egyenletek írhatók fel az erők OY és OZ tengelyekre vetített vetületeire.

A merev test egyensúlyának második feltétele.

Győződjön meg arról, hogy a (7.2) feltétel szükséges, de nem elégséges egy merev test egyensúlyához. Alkalmazzunk az asztalon fekvő táblára különböző pontokon két egyenlő nagyságú és egymással ellentétes irányú erőt, ahogy az a 7.2. ábrán látható. Ezen erők összege nulla:

+ (-) = 0. De a tábla továbbra is forog. Ugyanígy két egyenlő nagyságú és egymással ellentétes irányú erő forgatja el egy kerékpár vagy autó kormányát (7.3. ábra).

Milyen más feltételnek kell teljesülnie a külső erőknek, azon kívül, hogy összegük nullával egyenlő, hogy egy szilárd test egyensúlyban legyen? A kinetikus energia változására vonatkozó tételt használjuk.

Határozzuk meg például az O pontban a vízszintes tengelyre csuklós rúd egyensúlyi feltételét (7.4. ábra). Ez az egyszerű eszköz, mint az alapiskolai fizikatanfolyamról tudható, az első fajta kar.

Hagyja, hogy az 1 és 2 erők a rúdra merőlegesen érvényesüljenek a karra.

Az 1 és 2 erők mellett a 3 normál reakció függőleges felfelé irányuló ereje a kar tengelye felől hat a karra. Amikor a kar egyensúlyban van, mindhárom erő összege nulla: 1 + 2 + 3 = 0.

Számítsuk ki a külső erők által végzett munkát, amikor a kart nagyon kis α szögben elforgatjuk. Az 1 és 2 erők hatópontjai áthaladnak az s 1 = BB 1 és s 2 = CC 1 pályákon (a kis α szögű BB 1 és CC 1 ívek egyenes szakaszoknak tekinthetők). Az 1 erő A 1 = F 1 s 1 munkája pozitív, mert a B pont az erő hatásának irányába mozog, és a 2 erő A 2 = -F 2 s 2 munkája negatív, mivel a C pont abban az irányban mozog az erő irányával ellentétes 2. A Force 3 nem működik, mivel az alkalmazási pont nem mozdul el.

Az s 1 és s 2 bejárt pályák az a kar radiánban mért elfordulási szögével fejezhetők ki: s 1 = α |BO | és s 2 = α |CO |. Ezt szem előtt tartva írjuk át a kifejezéseket a következőképpen:

А 1 = F 1 α | BO |, (7.4)
És 2 = -F 2 α | CO |.

A körívek VO és CO sugarai, amelyeket az 1. és 2. erőhatáspontok írnak le, merőlegesek, amelyek a forgástengelytől le vannak engedve ezen erők hatásvonalára.

Mint már tudod, az erő válla a forgástengely és az erő hatásvonala közötti legrövidebb távolság. Az erő vállát d betűvel jelöljük. Akkor | IN | = d 1 – 1. erőkar és |CO | = d 2 - az erő válla 2. Ebben az esetben a (7.4) kifejezések alakja

A 1 = F 1 αd 1, A 2 = -F 2 αd 2. (7,5)

A (7.5) képletekből látható, hogy az egyes erők munkája megegyezik az erőnyomaték és a kar forgásszögének szorzatával. Ezért a munka (7.5) kifejezései átírhatók a következőre

А 1 = М 1 α, А 2 = М 2 α, (7.6)

a teljes állás a külső erők a képlettel fejezhetők ki

A = A 1 + A 2 = (M 1 + M 2) α. α, (7,7)

Mivel az 1. erőnyomaték pozitív és egyenlő M 1 = F 1 d 1 (lásd a 7.4. ábrát), a 2. erőnyomaték pedig negatív és egyenlő M 2 = -F 2 d 2, akkor az A munkára le tudja írni a kifejezést

A = (M 1 - | M 2 |) α.

Amikor egy test mozogni kezd, kinetikus energiája megnő. A kinetikus energia növeléséhez külső erőknek kell munkát végezniük, azaz ebben az esetben A ≠ 0 és ennek megfelelően M 1 + M 2 ≠ 0.

Ha a külső erők munkája nulla, akkor a test mozgási energiája nem változik (nulla marad), és a test mozdulatlan marad. Azután

M 1 + M 2 = 0. (7.8)

A (7 8) egyenlet az a merev test egyensúlyának második feltétele.

Ha egy merev test egyensúlyban van, a rá ható összes külső erő nyomatékának összege bármely tengelyhez képest nulla.

Tehát tetszőleges számú külső erő esetén egy abszolút merev test egyensúlyi feltételei a következők:

1 + 2 + 3 + ... = 0, (7.9)
M 1 + M 2 + M 3 + ... = 0.

A második egyensúlyi feltétel a merev test forgómozgásának dinamikájának alapegyenletéből származtatható. Ezen egyenlet szerint, ahol M a testre ható erők össznyomatéka, M = M 1 + M 2 + M 3 + ..., ε - szöggyorsulás... Ha egy merev test mozdulatlan, akkor ε = 0, és ezért M = 0. Így a második egyensúlyi feltétel M = M 1 + M 2 + M 3 + ... = 0.

Ha a test nem teljesen szilárd, akkor a rá ható külső erők hatására nem maradhat egyensúlyban, bár a külső erők összege és nyomatékaik bármely tengelyhez viszonyított összege nulla.

Vegyünk például egy gumizsinór végeit két egyenlő nagyságú, a zsinór mentén ellentétes irányú erővel. Ezen erők hatására a zsinór nem lesz egyensúlyban (a zsinór megfeszül), bár a külső erők összege nulla, nulla pedig a zsinór bármely pontján átmenő tengely körüli nyomatékuk összege. .

Meghatározás

Egy test egyensúlyi állapotának nevezzük azt az állapotot, amikor a test bármely gyorsulása nullával egyenlő, azaz a testre ható erőhatások és erőnyomatékok kiegyensúlyozottak. Ebben az esetben a szervezet képes:

• legyen nyugodt állapotban;
• egyenletesen és egyenes vonalban mozogjon;
• egyenletesen forog a súlypontján átmenő tengely körül.

A test egyensúlyi feltételei

Ha a test egyensúlyban van, akkor két feltétel egyszerre teljesül.

1. A testre ható erők vektorösszege egyenlő a nulla vektorral: $ \ sum_n ((\ overrightarrow (F)) _ n) = \ overrightarrow (0) $
2. A testre ható erők összes nyomatékának algebrai összege nulla: $ \ sum_n (M_n) = 0 $

Két egyensúlyi feltétel szükséges, de nem elégséges. Mondjunk egy példát. Vegyünk egy olyan kereket, amely egyenletesen gördül anélkül, hogy vízszintes felületen csúszik. Mindkét egyensúlyi feltétel teljesül, de a test mozog.

Tekintsük azt az esetet, amikor a test nem forog. Ahhoz, hogy a test ne forogjon és egyensúlyban legyen, szükséges, hogy egy tetszőleges tengelyre fellépő összes erő vetületeinek összege nulla legyen, vagyis az erők eredője. Ekkor a test vagy nyugodt, vagy egyenletesen és egyenes vonalban mozog.

Az a test, amelynek van forgástengelye, akkor lesz egyensúlyban, ha az erőnyomatékok szabálya teljesül: a testet az óramutató járásával megegyező irányba forgató erőnyomatékok összegének meg kell egyeznie az óramutató járásával ellentétes irányba forgató erőnyomatékok összegével.

Ahhoz, hogy a kívánt pillanatot a legkisebb erőfeszítéssel elérje, erőt kell alkalmaznia a forgástengelytől a lehető legtávolabb, növelve ugyanazt az erőkart, és ennek megfelelően csökkentve az erő értékét. Példák azokra a testekre, amelyeknek van forgástengelye: kar, ajtók, blokkok, merevítők és hasonlók.

A testek háromféle egyensúlya, amelyeknek támaszpontja van

1. stabil egyensúly, ha a test az egyensúlyi helyzetből a legközelebbi helyzetbe hozása és nyugalomban hagyása után visszatér ebbe a helyzetbe;
2. instabil egyensúly, ha az egyensúlyi helyzetből szomszédos helyzetbe hozva és békén hagyva a test még jobban el fog térni ettől a helyzettől;
3. közömbös egyensúly - ha a test, miután szomszédos helyzetbe hozták és békén hagyták, új pozíciójában marad.

Rögzített forgástengelyű test egyensúlya

1. stabil, ha egyensúlyi helyzetben a C tömegközéppont az összes lehetséges közeli helyzet közül a legalacsonyabb pozíciót foglalja el, és potenciális energiája legkisebb érték minden lehetséges értéktől a szomszédos pozíciókban;
2. instabil, ha a C súlypont az összes közeli pozíció közül a legmagasabbat foglalja el, és a potenciális energia a legnagyobb jelentőségű;
3. közömbös, ha a C test tömegközéppontja az összes lehetséges legközelebbi helyzetben azonos szinten van, és a potenciális energia a test átmenete során nem változik.

1. probléma

Az m = 8 kg tömegű A testet durva vízszintes asztalfelületre helyezzük. A testhez egy szálat kötünk, amelyet átdobunk a B blokkon (1. ábra, a). Milyen F súly köthető a tömbről lelógó cérna végére, hogy ne zavarja meg az A test egyensúlyát? Súrlódási együttható f = 0,4; a blokkon lévő súrlódást figyelmen kívül hagyják.

Határozzuk meg a testtömeget ~ A: ~ G = mg = 8 $ \ cdot $ 9,81 = 78,5 N.

Feltételezzük, hogy minden erő az A testre hat. Amikor a testet vízszintes felületre helyezzük, csak két erő hat rá: a G súly és az RA támasz ellentétes irányú reakciója (1. ábra, b).

Ha a vízszintes felület mentén valamilyen F erőt fejtünk ki, akkor a G és F erőket kiegyenlítő RA reakció elkezd eltérni a függőlegestől, de az A test addig egyensúlyban lesz, amíg az F erőmodulus meg nem haladja a maximális értéket. a $ (\ mathbf \ varphi) $ o szög határértékének megfelelő Rf max súrlódási erő (1. ábra c).

Az RA reakciót két Rf max és Rn komponensre bontva négy, egy pontra ható erőből álló rendszert kapunk (1. ábra, d). Ha ezt az erőrendszert az x és y tengelyre vetítjük, két egyensúlyi egyenletet kapunk:

$ (\ mathbf \ Sigma) Fkx = 0, F - Rf max = 0 $;

$ (\ mathbf \ Sigma) Fky = 0, Rn - G = 0 $.

Megoldjuk a kapott egyenletrendszert: F = Rf max, de Rf max = f $ \ cdot $ Rn, és Rn = G, ezért F = f $ \ cdot $ G = 0,4 $ \ cdot $ 78,5 = 31,4 H; m = F / g = 31,4 / 9,81 = 3,2 kg.

Válasz: A rakomány tömege t = 3,2 kg

2. feladat

A 2. ábrán látható testrendszer egyensúlyi állapotban van. A rakomány tömege tg = 6 kg. A vektorok közötti szög $ \ widehat ((\ overrightarrow (F)) _ 1 (\ overrightarrow (F)) _ 2) = 60 () ^ \ cirka $. $ \ bal | (\ jobbra nyíl (F)) _ 1 \ jobb | = \ bal | (\ jobbra nyíl (F)) _ 2 \ jobb | = F $. Keresse meg a súlyok tömegét.

Az eredő $ (\ overrightarrow (F)) _ 1 and \ (\ overrightarrow (F)) _ 2 $ erők modulusában egyenlők a teher súlyával, és azzal ellentétesek a következő irányban: $ \ overrightarrow (R) = (\ overrightarrow (F)) _ 1 + (\ overrightarrow (F)) _ 2 = \ -m \ overrightarrow (g) $. A koszinusztétel szerint: $ (\ bal | \ jobbra nyíl (R) \ jobb |) ^ 2 = (\ bal | (\ jobbra nyíl (F)) _ 1 \ jobb |) ^ 2 + (\ bal | (\ jobbra nyíl () F) ) _2 \ jobb |) ^ 2 + 2 \ bal | (\ jobbra nyíl (F)) _ 1 \ jobb | \ bal | (\ jobbra nyíl (F)) _ 2 \ jobb | (cos \ széles kalap ((\ jobbra nyíl (F)) _1 (\ jobbra nyíl (F)) _ 2) \) $.

Ezért $ (\ balra (mg \ jobbra)) ^ 2 = $; $ F = \ frac (mg) (\ sqrt (2 \ left (1+ (cos 60 () ^ \ circ \) \ right))) $;

Mivel a blokkok mozgathatóak, ezért $ m_g = \ frac (2F) (g) = \ frac (2m) (\ sqrt (2 \ left (1+ \ frac (1) (2) \ right))) = \ frac (2 \ cdot 6) (\ sqrt (3)) = 6,93 \ kg \ $

Válasz: mindegyik súly tömege 6,93 kg.

Statika.

A mechanikának egy ága, amelyben a mechanikai rendszerek egyensúlyi feltételeit vizsgálják a rájuk ható erők és nyomatékok hatására.

Erő-egyensúly.

Mechanikai egyensúly, más néven statikus egyensúly, a test nyugalmi vagy egyenletesen mozgó állapota, amelyben a rá ható erők és nyomatékok összege nulla.

Egyensúlyi feltételek merev testhez.

A szabad merev test egyensúlyának szükséges és elégséges feltételei a testre ható összes külső erő vektorösszegének nullával való egyenlősége, egy tetszőleges tengely körüli külső erők összes nyomatékának nullával való egyenlősége, a egyenlősége a test transzlációs mozgásának kezdeti sebességének nullával és a forgás kezdeti szögsebességének nullával való egyenlőségének feltétele.

Mérleg típusok.

A test egyensúlya stabil ha az egyensúlyi helyzettől való bármilyen kis eltérésre, amelyet a külső kapcsolatok lehetővé tesznek, olyan erők vagy erőnyomatékok jelennek meg a rendszerben, amelyek hajlamosak a testet eredeti állapotába visszaállítani.

A test egyensúlya instabil ha az egyensúlyi helyzettől legalább néhány kisebb eltérés, amelyet külső kapcsolatok lehetővé tesznek, olyan erők vagy erőnyomatékok jelennek meg a rendszerben, amelyek hajlamosak arra, hogy a testet tovább tereljék a kezdeti egyensúlyi állapotból.

A test egyensúlyát közömbösnek nevezzük. ha az egyensúlyi helyzettől való bármilyen kis eltérésre, amelyet külső kapcsolatok lehetővé tesznek, olyan erők vagy erőnyomatékok jelennek meg a rendszerben, amelyek hajlamosak a testet eredeti állapotába visszaállítani.

Merev test súlypontja.

Gravitáció középpontja A test olyan pont, amelyhez képest a rendszerre ható gravitációs erők össznyomatéka nulla. Például egy olyan rendszerben, amely két azonos tömegből áll, amelyeket egy hajlíthatatlan rúd köt össze, és egy inhomogén gravitációs mezőbe (például egy bolygóba) helyezzük, a tömegközéppont a rúd közepén lesz, míg a tömegközéppont a rendszer a rúdnak a bolygóhoz közelebb eső végére tolódik el (mert a tömeg tömege P = m g függ a paramétertől gravitációs mező g), és általában véve még a rúdon kívül is található.

Egy állandó párhuzamos (homogén) gravitációs térben a tömegközéppont mindig egybeesik a tömegközépponttal. Ezért a gyakorlatban ez a két középpont szinte egybeesik (hiszen a külső gravitációs tér nem kozmikus problémák esetén a test térfogatán belül állandónak tekinthető).

Ugyanebből az okból kifolyólag a tömegközéppont és a súlypont fogalma egybeesik, ha ezeket a kifejezéseket geometriában, statikában és hasonló területeken használják, ahol a fizikával való összehasonlítás metaforikusnak nevezhető, és ahol implicit módon feltételezzük egyenértékűségük helyzetét. (mivel nincs valódi gravitációs tér, érdemes figyelembe venni a heterogenitását). Ezekben az alkalmazásokban hagyományosan mindkét kifejezés szinonim, és gyakran a másodikat részesítik előnyben egyszerűen azért, mert régebbi.

MEGHATÁROZÁS

Stabil egyensúly- ez egy egyensúly, amelyben az egyensúlyi helyzetből kivont és magára hagyott test visszatér korábbi helyzetébe.

Ez akkor történik meg, ha a test enyhe elmozdulásával bármely irányban a kiindulási helyzethez képest a testre ható erők eredője nullától eltérő lesz, és az egyensúlyi helyzet felé irányul. Például egy gömb alakú mélyedés alján fekvő labda (1a. ábra).

MEGHATÁROZÁS

Instabil egyensúly- ez egy egyensúly, amelyben az egyensúlyi helyzetből kivont és magára hagyott test még jobban el fog térni az egyensúlyi helyzettől.

Ebben az esetben a test enyhe elmozdulása esetén az egyensúlyi helyzetből a rá ható erők eredője nem nulla, és az egyensúlyi helyzetből irányul. Példa erre egy domború gömbfelület tetején elhelyezkedő golyó (1b. ábra).

MEGHATÁROZÁS

Közömbös egyensúly- ez egy egyensúly, amelyben az egyensúlyi helyzetből kivett és magára hagyott test nem változtat helyzetén (állapotán).

Ebben az esetben a test kis elmozdulásainál a kezdeti helyzethez képest a testre ható erők eredője nullával egyenlő marad. Például egy sík felületen fekvő labda (1. ábra, c).

1. ábra. A test egyensúlyának különféle típusai támasztékon: a) stabil egyensúly; b) instabil egyensúly; c) közömbös egyensúly.

A testek statikus és dinamikus egyensúlya

Ha az erőhatások következtében a test nem kap gyorsulást, akkor lehet nyugalomban, vagy egyenletesen, egyenes vonalban mozoghat. Ezért beszélhetünk statikus és dinamikus egyensúlyról.

MEGHATÁROZÁS

Statikus egyensúly- ez egy olyan egyensúly, amikor az alkalmazott erők hatására a test nyugalomban van.

Dinamikus egyensúly- ez egy olyan egyensúly, amikor az erők hatására a test nem változtat a mozgásán.

Statikus egyensúlyi állapotban kábelekre, bármilyen épületszerkezetre felfüggesztett lámpás van. A dinamikus egyensúly példájának tekinthetünk egy kereket, amely súrlódási erők hiányában sík felületen gördül.

Vissza előre

Figyelem! Előnézet a diák csak tájékoztató jellegű, és nem feltétlenül ad képet a prezentáció minden lehetőségéről. Ha érdekel ez a munka kérjük töltse le a teljes verziót.

Az óra céljai: Tanulmányozza a testek egyensúlyi állapotát, ismerkedjen meg a különböző egyensúlytípusokkal; megtudja, milyen körülmények között van a test egyensúlyban.

Az óra céljai:

• Nevelési: Vizsgálja meg az egyensúly két feltételét, az egyensúly típusait (stabil, instabil, közömbös). Tudja meg, milyen körülmények között stabilabbak a testek.
• Fejlesztés: Elősegíti a fizika iránti kognitív érdeklődés kialakulását. Összehasonlításra, általánosításra, a legfontosabb kiemelésre, következtetések levonására alkalmas készségek fejlesztése.
• Nevelési: Emelje fel a figyelmet, az álláspontja kifejezésének és megvédésének képességét, fejlesztését kommunikációs képességek hallgatók.

Az óra típusa: lecke az új anyagok elsajátításáról számítógépes támogatással.

Felszerelés:

1. A „Munka és teljesítmény” lemez az „Elektronikus leckék és tesztek” közül.
2. Egyensúlyi feltételek táblázat.
3. Dönthető prizma függővonallal.
4. Geometriai testek: henger, kocka, kúp stb.
5. Számítógép, multimédiás projektor, interaktív tábla vagy képernyő.
6. Bemutatás.

Az órák alatt

Ma a leckében megtudjuk, miért nem esik le a daru, miért tér vissza a "Vanka-vstanka" játék mindig eredeti állapotába, miért nem esik le a pisai ferde torony?

I. Az ismeretek ismétlése, aktualizálása.

1. Fogalmazd meg Newton első törvényét! Melyik államot írja elő a törvény?
2. Milyen kérdésre ad választ Newton második törvénye? Képlet és megfogalmazás.
3. Milyen kérdésre ad választ Newton harmadik törvénye? Képlet és megfogalmazás.
4. Mit nevezünk eredő erőnek? Hogyan található?
5. A "Testek mozgása és kölcsönhatása" című lemezről fejezze be a 9. számú feladatot "Erőforrások a következővel különböző irányokba"(Vektorösszeadás szabály (2, 3 gyakorlat)).

II. Új anyagok tanulása.

1. Mit nevezünk egyensúlynak?

Az egyensúly a nyugalom állapota.

2. Egyensúlyi feltételek.(2. dia)

a) Mikor van a test nyugalomban? Milyen törvényt követ ez?

Az első egyensúlyi feltétel: A test akkor van egyensúlyban, ha a testre ható külső erők geometriai összege nulla. ∑F = 0

b) Legyen kettő egyenlő erők, ahogy a képen is látszik.

Egyensúlyban lesz? (Nem, meg fog fordulni)

Csak a központi pont nyugszik, a többi mozog. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy a test egyensúlyban legyen, szükséges, hogy az egyes elemekre ható erők összege 0 legyen.

Második egyensúlyi feltétel: Az óramutató járásával megegyező irányba ható erők nyomatékainak összegének meg kell egyeznie az óramutató járásával ellentétes irányba ható erők nyomatékainak összegével.

∑ M az óramutató járásával megegyezően = ∑ M az óramutató járásával ellentétes irányba

Erőnyomaték: M = F L

L - az erő válla - a legrövidebb távolság a támaszponttól az erő hatásvonaláig.

3. A test súlypontja és elhelyezkedése.(4. dia)

A test súlypontja- ez az a pont, amelyen a test egyes elemeire ható összes párhuzamos gravitációs erő eredője áthalad (a test bármely térbeli helyzetére).

Keresse meg a következő alakzatok súlypontját:

4. Az egyensúly fajtái.

a) (5-8. dia)

Kimenet: Az egyensúly akkor stabil, ha az egyensúlyi helyzettől való kis eltéréssel olyan erő jelentkezik, amely ebbe a helyzetbe viszi vissza.

Stabil az a helyzet, amelyben a potenciális energiája minimális. (9. dia)

b) A támaszponton vagy a támasztóvonalon elhelyezkedő testek stabilitása.(10-17. dia)

Kimenet: Az egy ponton vagy támasztóvonalon elhelyezkedő test stabilitásához szükséges, hogy a súlypont a támaszpont (vonal) alatt legyen.

c) Testek stabilitása sík felületen.

(18. dia)

1) Támasz felület- nem mindig a felület érintkezik a testtel (hanem az, amit az asztal lábait összekötő vonalak, állványok határolnak)

2) Az "Elektronikus órák és tesztek", a "Munka és erő" lemez, az "Egyensúly típusai" című lecke diájának elemzése.

1. kép

1. Miben különbözik a széklet? (Támogató terület)
2. Melyik a stabilabb? (Nagyobb területtel)
3. Miben különbözik a széklet? (A súlypont helye)
4. Melyik a legstabilabb? (Alsó súlyponttal)
5. Miért? (Mivel felborulás nélkül nagyobb szögbe is dönthető)

3) Kísérletezzen egy eltérítő prizmával

1. A táblára helyezünk egy prizmát egy függővonallal, és fokozatosan emeljük az egyik széle fölé. mit látunk?
2. Mindaddig, amíg a függővonal keresztezi a támaszték által határolt felületet, az egyensúly megmarad. De amint a súlyponton áthaladó függőleges túllép a támasztófelület határain, a köteg felborul.

Elemzés dia 19-22.

Következtetések:

1. A nagyobb támaszfelületű test stabil.
2. Két azonos területű test közül az alacsonyabb súlypontú test stabil. nagy szögben felborulás nélkül dönthető.

Elemzés dia 23-25.

Mely hajók a legstabilabbak? Miért? (Amihez a rakomány a rakterekben van, és nem a fedélzeten)

Mely autók a legrugalmasabbak? Miért? (Az autók kanyarokban való stabilitásának növelése érdekében az útalapot a kanyar felé döntik.)

Következtetések: Az egyensúly lehet stabil, instabil, közömbös. A testek stabilitása annál nagyobb, a nagyobb terület támasztékok és a súlypont alatt.

III. A testek stabilitásával kapcsolatos ismeretek alkalmazása.

1. Milyen szakterületeket kell leginkább tudni a testek egyensúlyáról?
2. Különféle építmények (magas épületek, hidak, televíziótornyok stb.) tervezői, kivitelezői
3. Cirkuszművészek.
4. Sofőrök és más szakemberek.

(28-30. dia)

1. Miért tér vissza Vanka-Vstanka az egyensúlyi helyzetbe a játék bármely dőlésénél?
2. Miért dől meg a pisai ferde torony, és miért nem esik le?
3. Hogyan tartják meg egyensúlyukat a kerékpárosok és a motorosok?

Következtetések a leckéből:

1. Háromféle egyensúly létezik: stabil, instabil, közömbös.
2. A test helyzete stabil, potenciális energiája minimális.
3. A testek stabilitása sík felületen annál nagyobb, minél nagyobb a támasztófelület és annál alacsonyabb a súlypont.

Házi feladat: 54. § – 56 (G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky)

Felhasznált források és irodalom:

1. G. Ya. Myakishev, B.B. Buhovcev, N. N. Szockij. Fizika. 10-es fokozat.
2. Filmszalag "Stabilitás" 1976 (én szkenneltem filmszkennerrel).
3. A "Testek mozgása és kölcsönhatása" lemez az "Elektronikus leckék és tesztek" c.
4. A „Munka és teljesítmény” lemez az „Elektronikus leckék és tesztek” közül.