Statični pogoj ravnovesja. Ravnovesje teles. Vrste telesnega ravnovesja. Statično in dinamično ravnotežje teles

« Fizika - 10. razred"

Spomnite se, kaj je moment sile.
V katerih pogojih telo miruje?

Če telo glede na izbrani referenčni okvir miruje, potem pravimo, da je to telo v ravnotežju. Zgradbe, mostovi, nosilci z nosilci, strojni deli, knjiga na mizi in številna druga telesa mirujejo, kljub temu, da nanje delujejo sile s strani drugih teles. Naloga preučevanja pogojev ravnovesja teles je zelo pomembna praktični pomen za strojništvo, gradbeništvo, instrumentarstvo in druga področja tehnike. Vsa prava telesa pod vplivom sil, ki delujejo nanje, spremenijo svojo obliko in velikost ali, kot pravijo, se deformirajo.

V mnogih primerih, ki jih srečamo v praksi, so deformacije teles, ko so v ravnovesju, nepomembne. V teh primerih lahko zanemarimo deformacije in izvedemo izračune ob upoštevanju telesa absolutno težko.

Za kratkost bomo imenovali absolutno togo telo trdno telo ali samo telo. Ob preučitvi ravnotežnih pogojev trdna, bomo našli ravnotežne pogoje realnih teles v primerih, ko lahko njihove deformacije zanemarimo.

Zapomnite si definicijo absolutno togega telesa.

Veja mehanike, v kateri preučujemo pogoje ravnotežja absolutno togih teles, se imenuje statična.

V statiki se upoštevata velikost in oblika teles, pri čemer ni pomembna samo vrednost sil, ampak tudi položaj točk njihovega delovanja.

Najprej ugotovimo z uporabo Newtonovih zakonov, pod kakšnimi pogoji bo katero koli telo v ravnotežju. V ta namen mentalno razdelimo celotno telo na veliko število majhne elemente, od katerih se lahko vsak obravnava kot materialna točka. Kot običajno bomo sile, ki delujejo na telo iz drugih teles, imenovali zunanje, sile, s katerimi elementi samega telesa medsebojno delujejo, pa notranje (slika 7.1). Torej je sila 1,2 sila, ki deluje na element 1 iz elementa 2. Sila 2,1 deluje na element 2 iz elementa 1. To so notranje sile; te vključujejo tudi sile 1.3 in 3.1, 2.3 in 3.2. Očitno je, da je geometrijska vsota notranjih sil enaka nič, saj po tretjem Newtonovem zakonu

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

Statika je poseben primer dinamike, saj so ostala telesa, ko nanje delujejo sile, poseben primer gibanja ( = 0).

Na splošno lahko na vsak element deluje več zunanjih sil. Pod 1, 2, 3 itd. bomo razumeli vse zunanje sile, ki delujejo na elemente 1, 2, 3, .... Na enak način z "1, "2, "3 itd. označimo geometrijsko vsoto notranjih sil, ki delujejo na elemente 2, 2, 3, ... oz. (te sile niso prikazane na sliki), tj.

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

Če telo miruje, je pospešek vsakega elementa enak nič. Zato bo po drugem Newtonovem zakonu tudi geometrijska vsota vseh sil, ki delujejo na kateri koli element, enaka nič. Zato lahko zapišemo:

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

Vsak od teh tri enačbe izraža stanje ravnovesja elementa togega telesa.

Prvi pogoj za ravnotežje togega telesa.

Ugotovimo, kakšne pogoje morajo izpolnjevati zunanje sile, ki delujejo na trdno telo, da je le-to v ravnotežju. Da bi to naredili, dodamo enačbe (7.1):

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

V prvem oklepaju te enakosti je zapisana vektorska vsota vseh zunanjih sil, ki delujejo na telo, v drugem pa vektorska vsota vseh notranjih sil, ki delujejo na elemente tega telesa. Toda, kot je znano, je vektorska vsota vseh notranjih sil sistema enaka nič, saj po Newtonovem tretjem zakonu vsaka notranja sila ustreza sili, ki je enaka po velikosti in nasprotni smeri. Zato bo na levi strani zadnje enakosti ostala le geometrijska vsota zunanjih sil, ki delujejo na telo:

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

V primeru absolutno togega telesa imenujemo pogoj (7.2). prvi pogoj za njegovo ravnotežje.

Je potrebno, a ne zadostno.

Torej, če je togo telo v ravnovesju, potem je geometrijska vsota zunanjih sil, ki delujejo nanj, enaka nič.

Če je vsota zunanjih sil enaka nič, potem je tudi vsota projekcij teh sil na koordinatne osi enaka nič. Zlasti za projekcije zunanjih sil na os OX lahko zapišemo:

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

Enake enačbe lahko zapišemo za projekcije sil na osi OY in OZ.

Drugi pogoj za ravnotežje togega telesa.

Prepričajmo se, da je pogoj (7.2) nujen, vendar ne zadosten za ravnotežje togega telesa. Na desko, ki leži na mizi, na različnih točkah delujemo z dvema po velikosti enakima in nasprotno usmerjenima silama, kot je prikazano na sliki 7.2. Vsota teh sil je nič:

+ (-) = 0. Toda tabla se bo še vedno vrtela. Na enak način dve sili enake velikosti in nasprotnih smeri obračata volan kolesa ali avtomobila (slika 7.3).

Kateri drug pogoj zunanjih sil mora biti izpolnjen, poleg tega, da je njihova vsota enaka nič, da je togo telo v ravnovesju? Uporabimo izrek o spremembi kinetične energije.

Poiščimo na primer pogoj ravnotežja za palico, ki je na tečajih pritrjena na vodoravno os v točki O (slika 7.4). Ta preprosta naprava, kot veste iz tečaja fizike v osnovni šoli, je vzvod prve vrste.

Naj na vzvod delujeta sili 1 in 2 pravokotno na palico.

Poleg sil 1 in 2 na vzvod deluje navpično navzgor normalna reakcijska sila 3 s strani osi vzvoda. Ko je vzvod v ravnovesju, je vsota vseh treh sil enaka nič: 1 + 2 + 3 = 0.

Izračunajmo delo zunanjih sil pri obračanju vzvoda za zelo majhen kot α. Točki delovanja sil 1 in 2 bosta potovali po poteh s 1 = BB 1 in s 2 = CC 1 (loka BB 1 in CC 1 pod majhnimi koti α lahko štejemo za ravne segmente). Delo A 1 = F 1 s 1 sile 1 je pozitivno, ker se točka B giblje v smeri sile, delo A 2 = -F 2 s 2 sile 2 pa je negativno, ker se točka C giblje v smeri nasproti smeri sile 2. Force 3 ne opravlja nobenega dela, saj se točka njene aplikacije ne premika.

Prevoženi poti s 1 in s 2 lahko izrazimo kot zasuka vzvoda a, merjeno v radianih: s 1 = α|VO| in s 2 = α|СО|. Ob upoštevanju tega prepišemo izraze za delo na naslednji način:

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

Polmera BO in СО krožnih lokov, ki jih opisujeta točki uporabe sil 1 in 2, sta pravokotnici, spuščeni z osi vrtenja na linijo delovanja teh sil

Kot že veste, je krak sile najkrajša razdalja od osi vrtenja do premice delovanja sile. Krak sile bomo označili s črko d. Nato |VO| = d 1 - krak sile 1 in |СО| = d 2 - krak sile 2. V tem primeru bodo izrazi (7.4) dobili obliko

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

Iz formul (7.5) je razvidno, da je delo vsake sile enako zmnožku momenta sile in kota vrtenja vzvoda. Posledično lahko izraze (7.5) za delo prepišemo v obliki

A 1 = M 1 α, A 2 = M 2 α, (7.6)

A polni delovni čas zunanje sile lahko izrazimo s formulo

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

Ker je moment sile 1 pozitiven in enak M 1 = F 1 d 1 (glej sliko 7.4), moment sile 2 pa je negativen in enak M 2 = -F 2 d 2, potem za delo A zna napisati izraz

A = (M 1 - |M 2 |)α.

Ko se telo začne premikati, se njegova kinetična energija poveča. Za povečanje kinetične energije morajo zunanje sile opraviti delo, to je v tem primeru A ≠ 0 in s tem M 1 + M 2 ≠ 0.

Če je delo zunanjih sil enako nič, se kinetična energija telesa ne spremeni (ostane enaka nič) in telo ostane negibno. Potem

M 1 + M 2 = 0. (7.8)

Enačba (7 8) je drugi pogoj za ravnotežje togega telesa.

Ko je togo telo v ravnovesju, je vsota momentov vseh zunanjih sil, ki delujejo nanj glede na katero koli os, enaka nič.

Torej, v primeru poljubnega števila zunanjih sil so pogoji ravnotežja za absolutno togo telo naslednji:

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

Drugi ravnotežni pogoj lahko izpeljemo iz osnovne enačbe dinamike rotacijskega gibanja togega telesa. V skladu s to enačbo, kjer je M skupni moment sil, ki delujejo na telo, M = M 1 + M 2 + M 3 + ..., ε - kotni pospešek. Če je togo telo negibno, potem je ε = 0 in zato M = 0. Tako ima drugi ravnotežni pogoj obliko M = M 1 + M 2 + M 3 + ... = 0.

Če telo ni popolnoma trdno, potem pod delovanjem zunanjih sil, ki delujejo nanj, morda ne ostane v ravnovesju, čeprav sta vsota zunanjih sil in vsota njihovih momentov glede na katero koli os enaka nič.

Na primer, na konce gumijaste vrvice delujemo z dvema silama, enakima po velikosti in usmerjenima vzdolž vrvice v nasprotni smeri. Pod vplivom teh sil vrvica ne bo v ravnotežju (vrvica je raztegnjena), čeprav je vsota zunanjih sil enaka nič in je vsota njihovih momentov glede na os, ki poteka skozi katero koli točko vrvice, enaka na nič.

Opredelitev

Ravnotežje telesa je stanje, ko je vsak pospešek telesa enak nič, to pomeni, da so vsi učinki sil in momenti sil na telo uravnoteženi. V tem primeru lahko telo:

• biti v mirnem stanju;
• premikajte se enakomerno in naravnost;
• enakomerno vrti okoli osi, ki poteka skozi njegovo težišče.

Pogoji ravnovesja telesa

Če je telo v ravnovesju, sta hkrati izpolnjena dva pogoja.

1. Vektorska vsota vseh sil, ki delujejo na telo, je enaka ničelnemu vektorju: $\sum_n((\overrightarrow(F))_n)=\overrightarrow(0)$
2. Algebraična vsota vseh momentov sil, ki delujejo na telo, je enaka nič: $\sum_n(M_n)=0$

Dva pogoja ravnotežja sta potrebna, vendar ne zadostna. Dajmo primer. Predstavljajte si kolo, ki se enakomerno kotali brez zdrsa vodoravna površina. Oba ravnotežna pogoja sta izpolnjena, vendar se telo premika.

Poglejmo primer, ko se telo ne vrti. Da se telo ne vrti in je v ravnovesju, je potrebno, da je vsota projekcij vseh sil na poljubno os enaka nič, to je rezultanta sil. Takrat telo ali miruje ali pa se giblje enakomerno in premočrtno.

Telo, ki ima vrtilno os, bo v ravnotežju, če je izpolnjeno pravilo momentov sil: vsota momentov sil, ki telo vrtijo v smeri urinega kazalca, mora biti enaka vsoti momentov sil, ki ga vrtijo v nasprotni smeri urnega kazalca.

Da dosežete zahtevani navor z najmanjšim naporom, morate uporabiti silo čim dlje od osi vrtenja, s čimer povečate vzvod sile in ustrezno zmanjšate vrednost sile. Primeri teles, ki imajo vrtilno os so: vzvodi, vrata, bloki, rotatorji itd.

Tri vrste ravnovesja teles, ki imajo oporno točko

1. stabilno ravnotežje, če se telo, ko ga premaknemo iz ravnotežnega položaja v naslednji najbližji položaj in pustimo mirovati, vrne v ta položaj;
2. nestabilno ravnovesje, če se telo, ki ga prestavimo iz ravnotežnega položaja v sosednji položaj in pustimo pri miru, še bolj odstopa od tega položaja;
3. indiferentno ravnotežje - če telo, ki ga postavimo v sosednji položaj in pustimo mirno, ostane v novem položaju.

Ravnotežje telesa z nepremično vrtilno osjo

1. stabilen, če je v ravnotežnem položaju težišče C najnižje od vseh možnih bližnjih položajev, njegova potencialna energija pa bo najmanjša vrednost iz vseh možnih vrednosti v sosednjih položajih;
2. nestabilna, če je težišče C najvišje od vseh bližnjih položajev in ima potencialna energija največjo vrednost;
3. brezbrižno, če je težišče telesa C v vseh bližnjih možnih legah na isti ravni in se potencialna energija med prehodom telesa ne spremeni.

Problem 1

Telo A z maso m = 8 kg položimo na hrapavo vodoravno površino mize. Nit je privezana na telo, vržena čez blok B (slika 1, a). Kakšno utež F lahko privežemo na konec niti, ki visi s klade, da ne porušimo ravnotežja telesa A? Torni koeficient f = 0,4; Trenje na bloku zanemarimo.

Določimo težo telesa ~A: ~G = mg = 8$\cdot $9,81 = 78,5 N.

Predpostavimo, da vse sile delujejo na telo A. Ko je telo postavljeno na vodoravno površino, nanj delujeta samo dve sili: teža G in nasprotno usmerjena reakcija nosilca RA (slika 1, b).

Če uporabimo silo F, ki deluje vzdolž vodoravne površine, bo reakcija RA, ki uravnoteži sili G in F, začela odstopati od navpičnice, vendar bo telo A v ravnovesju, dokler modul sile F ne preseže največje vrednosti sile trenja Rf max , ki ustreza mejni vrednosti kota $(\mathbf \varphi )$o (slika 1, c).

Z razgradnjo reakcije RA na dve komponenti Rf max in Rn dobimo sistem štirih sil, ki delujejo na eno točko (slika 1, d). S projekcijo tega sistema sil na osi x in y dobimo dve ravnotežni enačbi:

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

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

Rešimo nastali sistem enačb: F = Rf max, vendar Rf max = f$\cdot $ Rn in Rn = G, torej F = f$\cdot $ G = 0,4$\cdot $ 78,5 = 31,4 N; m = F/g = 31,4/9,81 = 3,2 kg.

Odgovor: Masa tovora t = 3,2 kg

Problem 2

Sistem teles, prikazan na sliki 2, je v stanju ravnovesja. Teža tovora tg=6 kg. Kot med vektorjema je $\widehat((\overrightarrow(F))_1(\overrightarrow(F))_2)=60()^\circ $. $\left|(\overrightarrow(F))_1\desno|=\left|(\overrightarrow(F))_2\desno|=F$. Poiščite maso uteži.

Rezultantni sili $(\overrightarrow(F))_1in\ (\overrightarrow(F))_2$ sta po velikosti enaki teži bremena in ji nasprotni smeri: $\overrightarrow(R)=(\overrightarrow( F))_1+(\desna puščica (F))_2=\ -m\desna puščica(g)$. Po kosinusnem izreku je $(\left|\overrightarrow(R)\right|)^2=(\left|(\overrightarrow(F))_1\right|)^2+(\left|(\overrightarrow(F ) )_2\desno|)^2+2\levo|(\overrightarrow(F))_1\desno|\left|(\overrightarrow(F))_2\desno|(cos \widehat((\overrightarrow(F) ) _1(\naddesna puščica(F))_2)\ )$.

Zato $(\levo(mg\desno))^2=$; $F=\frac(mg)(\sqrt(2\left(1+(cos 60()^\circ \ )\desno)))$;

Ker so bloki premični, potem $m_g=\frac(2F)(g)=\frac(2m)(\sqrt(2\left(1+\frac(1)(2)\right)))=\frac (2 \cdot 6)(\sqrt(3))=6,93\ kg\ $

Odgovor: masa posamezne uteži je 6,93 kg

Statika.

Veja mehanike, v kateri preučujemo ravnotežne pogoje mehanski sistemi pod vplivom sil in momentov, ki delujejo nanje.

Ravnovesje moči.

Mehansko ravnotežje, znano tudi kot statično ravnotežje, je stanje telesa v mirovanju ali enakomernem gibanju, v katerem je vsota sil in momentov, ki delujejo nanj, enaka nič

Pogoji za ravnotežje togega telesa.

Nujni in zadostni pogoji za ravnotežje prostega togega telesa so enakost nič vektorske vsote vseh zunanjih sil, ki delujejo na telo, enakost nič vsote vseh momentov zunanjih sil glede na poljubno os, enakost nič začetne hitrosti translacijskega gibanja telesa in pogoj enakosti nič začetne kotne hitrosti vrtenja.

Vrste ravnovesja.

Ravnotežje telesa je stabilno, če se za kakršna koli majhna odstopanja od ravnotežnega položaja, ki ga dovoljujejo zunanje povezave, v sistemu pojavijo sile ali momenti sil, ki težijo k vrnitvi telesa v prvotno stanje.

Telesno ravnovesje je nestabilno, če se vsaj za nekaj majhnih odstopanj od ravnotežnega položaja, ki jih omogočajo zunanje povezave, v sistemu pojavijo sile ali momenti sil, ki težijo k nadaljnjemu odstopanju telesa od začetnega ravnotežnega stanja.

Ravnotežje telesa imenujemo indiferentno, če se za kakršna koli majhna odstopanja od ravnotežnega položaja, ki ga dovoljujejo zunanje povezave, v sistemu pojavijo sile ali momenti sil, ki težijo k vrnitvi telesa v prvotno stanje

Težišče togega telesa.

Težišče telo je točka, glede na katero je skupni gravitacijski moment, ki deluje na sistem, enak nič. Na primer, v sistemu, sestavljenem iz dveh enakih mas, povezanih z neprožno palico in postavljenih v neenotno gravitacijsko polje (na primer planet), bo središče mase na sredini palice, središče palice gravitacija sistema bo premaknjena na konec palice, ki je bližje planetu (ker je teža mase P = m g odvisna od parametra gravitacijsko polje g) in se na splošno nahaja celo zunaj palice.

V stalnem vzporednem (enakomernem) gravitacijskem polju težišče vedno sovpada s središčem mase. Zato v praksi ti dve središči skoraj sovpadata (ker lahko zunanje gravitacijsko polje v nevesoljskih problemih štejemo za konstantno znotraj prostornine telesa).

Iz istega razloga pojma masno središče in težišče sovpadata, ko se ta izraza uporabljata v geometriji, statiki in podobnih področjih, kjer lahko njegovo uporabo v primerjavi s fiziko imenujemo metaforična in kjer se implicitno domneva situacija njune enakovrednosti. (ker pravega gravitacijskega polja ni in je smiselno upoštevati njegovo heterogenost). V teh aplikacijah sta tradicionalno oba izraza sinonima in pogosto je drugi prednosten preprosto zato, ker je starejši.

OPREDELITEV

Stabilno ravnotežje- to je ravnotežje, v katerem se telo, odmaknjeno od ravnotežnega položaja in prepuščeno samo sebi, vrne v prejšnji položaj.

To se zgodi, če z rahlim premikom telesa v katero koli smer od prvotnega položaja rezultanta sil, ki delujejo na telo, postane različna od nič in je usmerjena proti ravnotežnemu položaju. Na primer krogla, ki leži na dnu sferične vdolbine (slika 1 a).

OPREDELITEV

Nestabilno ravnotežje- to je ravnotežje, v katerem bo telo, vzeto iz ravnotežnega položaja in prepuščeno samo sebi, še bolj odstopalo od ravnotežnega položaja.

V tem primeru je z rahlim premikom telesa iz ravnotežnega položaja rezultanta sil, ki delujejo nanj, enaka nič in je usmerjena iz ravnotežnega položaja. Primer je krogla, ki se nahaja na zgornji točki konveksne sferične površine (slika 1 b).

OPREDELITEV

Indiferentno ravnotežje- to je ravnotežje, v katerem telo, vzeto iz ravnotežnega položaja in prepuščeno samo sebi, ne spremeni svojega položaja (stanja).

V tem primeru z majhnimi premiki telesa iz prvotnega položaja ostane rezultanta sil, ki delujejo na telo, enaka nič. Na primer žoga, ki leži na ravni površini (slika 1c).

Slika 1. Različne vrste ravnotežja telesa na opori: a) stabilno ravnotežje; b) nestabilno ravnotežje; c) indiferentno ravnotežje.

Statično in dinamično ravnotežje teles

Če telo zaradi delovanja sil ne dobi pospeška, lahko miruje ali pa se giblje enakomerno premo. Zato lahko govorimo o statičnem in dinamičnem ravnovesju.

OPREDELITEV

Statično ravnotežje- to je ravnotežje, ko telo pod vplivom uporabljenih sil miruje.

Dinamično ravnotežje- to je ravnotežje, ko zaradi delovanja sil telo ne spremeni svojega gibanja.

Luč, obešena na kable, ali katera koli gradbena konstrukcija je v stanju statičnega ravnovesja. Kot primer dinamičnega ravnovesja razmislite o kolesu, ki se kotali po ravni površini brez tornih sil.

Nazaj Naprej

Pozor! Predogled Diapozitivi so zgolj informativne narave in morda ne predstavljajo vseh funkcij predstavitve. Če te zanima to delo, prenesite polno različico.

Cilji lekcije: Preučite stanje ravnotežja teles, se seznanite z različne vrste ravnovesje; ugotoviti pogoje, v katerih je telo v ravnotežju.

Cilji lekcije:

• Izobraževalni: Preučite dva stanja ravnovesja, vrste ravnovesja (stabilno, nestabilno, indiferentno). Ugotovite, pod kakšnimi pogoji so telesa bolj stabilna.
• Izobraževalni: Spodbujati razvoj kognitivnega zanimanja za fiziko. Razvoj spretnosti za primerjavo, posploševanje, poudarjanje glavne stvari, sklepanje.
• Izobraževalni: Gojite pozornost, sposobnost izražanja svojega stališča in njegove obrambe, razvijajte se komunikacijske sposobnostištudenti.

Vrsta lekcije: pouk učenja nove snovi z računalniško podporo.

Oprema:

1. Disk "Delo in moč" iz " Elektronske lekcije in testi.
2. Tabela "Ravnotežni pogoji".
3. Nagibna prizma z navpično črto.
4. Geometrijska telesa: valj, kocka, stožec itd.
5. Računalnik, multimedijski projektor, interaktivna tabla ali zaslon.
6. Predstavitev.

Napredek lekcije

Danes se bomo v lekciji naučili, zakaj žerjav ne pade, zakaj se igrača Vanka-Vstanka vedno vrne v prvotno stanje, zakaj poševni stolp v Pisi ne pade?

I. Ponavljanje in obnavljanje znanja.

1. Navedite prvi Newtonov zakon. Na kakšen pogoj se nanaša zakon?
2. Na katero vprašanje odgovarja drugi Newtonov zakon? Formula in formulacija.
3. Na katero vprašanje odgovarja tretji Newtonov zakon? Formula in formulacija.
4. Kakšna je rezultantna sila? Kako se nahaja?
5. Iz diska "Gibanje in interakcija teles" dokončajte nalogo št. 9 "Rezultanta sil z v različnih smereh« (pravilo za dodajanje vektorjev (2, 3 vaje)).

II. Učenje nove snovi.

1. Kaj imenujemo ravnovesje?

Ravnovesje je stanje mirovanja.

2. Ravnotežni pogoji.(diapozitiv 2)

a) Kdaj telo miruje? Iz katerega zakona to izhaja?

Prvi ravnotežni pogoj: Telo je v ravnovesju, če je geometrijska vsota zunanjih sil, ki delujejo na telo, enaka nič. ∑F = 0

b) Dva naj igrata na plošči enake sile kot je prikazano na sliki.

Bo v ravnovesju? (Ne, obrnila se bo)

Samo središčna točka miruje, ostale se gibljejo. To pomeni, da je za ravnovesje telesa potrebno, da je vsota vseh sil, ki delujejo na vsak element, enaka 0.

Drugi ravnotežni pogoj: Vsota momentov sil, ki delujejo v smeri urinega kazalca, mora biti enaka vsoti momentov sil, ki delujejo v nasprotni smeri.

∑ M v smeri urinega kazalca = ∑ M v nasprotni smeri urinega kazalca

Moment sile: M = F L

L – krak sile – najkrajša razdalja od oporne točke do črte delovanja sile.

3. Težišče telesa in njegova lokacija.(diapozitiv 4)

Težišče telesa- to je točka, skozi katero poteka rezultanta vseh vzporednih gravitacijskih sil, ki delujejo na posamezne elemente telo (za katerikoli položaj telesa v prostoru).

Poiščite težišče naslednjih likov:

4. Vrste ravnovesja.

A) (prosojnice 5–8)

Zaključek: Ravnotežje je stabilno, če z majhnim odstopanjem od ravnotežnega položaja obstaja sila, ki teži k vrnitvi v ta položaj.

Položaj, v katerem je njegova potencialna energija minimalna, je stabilen. (diapozitiv 9)

b) Stabilnost teles, ki se nahajajo na točki opore ali na liniji opore.(prosojnice 10–17)

Zaključek: Za stabilnost telesa, ki se nahaja na eni točki ali liniji podpore, je potrebno, da je težišče pod točko (linijo) podpore.

c) Stabilnost teles, ki ležijo na ravni podlagi.

(diapozitiv 18)

1) Podporna površina– to ni vedno površina, ki je v stiku s telesom (ampak tista, ki je omejena s črtami, ki povezujejo noge mize, trinožnika)

2) Analiza diapozitiva iz "Elektronskih lekcij in testov", diska "Delo in moč", lekcije "Vrste ravnotežja".

Slika 1.

1. Kako se blato razlikuje? (podporno območje)
2. Kateri je bolj stabilen? (Z večjo površino)
3. Kako se blato razlikuje? (Lokacija težišča)
4. Kateri je najbolj stabilen? (Katero težišče je nižje)
5. Zakaj? (Ker ga je mogoče nagniti pod večjim kotom, ne da bi se prevrnil)

3) Poskusite z odklonsko prizmo

1. Na desko postavimo prizmo z navpično črto in jo začnemo postopoma dvigovati za en rob. Kaj vidimo?
2. Dokler navpična črta seka površino, ki jo omejuje nosilec, se ohranja ravnotežje. Toda takoj, ko navpična črta, ki poteka skozi težišče, začne presegati meje podporne površine, se kaj drugega prevrne.

Analiza diapozitivi 19–22.

Sklepi:

1. Telo, ki ima največjo površino opore, je stabilno.
2. Od dveh teles enake površine je stabilno tisto, katerega težišče je nižje, saj lahko se nagne brez prevračanja pod velikim kotom.

Analiza diapozitivi 23–25.

Katere ladje so najbolj stabilne? Zakaj? (V katerem se tovor nahaja v skladiščih in ne na krovu)

Kateri avtomobili so najbolj stabilni? Zakaj? (Za večjo stabilnost avtomobilov pri zavijanju je površina cestišča nagnjena v smeri zavijanja.)

Sklepi: Ravnovesje je lahko stabilno, nestabilno, brezbrižno. Stabilnost teles je tem večja, čim več večja površina podpore in nižje težišče.

III. Uporaba znanja o stabilnosti teles.

1. Katere specialnosti najbolj potrebujejo znanje o telesnem ravnovesju?
2. Za projektante in konstruktorje različne strukture(visoke stavbe, mostovi, televizijski stolpi itd.)
3. Cirkuški izvajalci.
4. Vozniki in drugi strokovnjaki.

(diapozitivi 28–30)

1. Zakaj se "Vanka-Vstanka" vrne v ravnotežni položaj pri katerem koli nagibu igrače?
2. Zakaj poševni stolp v Pisi stoji pod kotom in ne pade?
3. Kako kolesarji in motoristi vzdržujejo ravnotežje?

Zaključki iz lekcije:

1. Obstajajo tri vrste ravnovesja: stabilno, nestabilno, brezbrižno.
2. Stabilen položaj telesa, v katerem je njegova potencialna energija minimalna.
3. Večja ko je površina opore in nižje težišče, večja je stabilnost teles na ravni podlagi.

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

Uporabljeni viri in literatura:

1. G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky. Fizika. 10. razred.
2. Filmski trak »Trajnost« 1976 (skenirano s filmskim skenerjem).
3. Disk "Gibanje in interakcija teles" iz "Elektronskih lekcij in testov".
4. Disk "Delo in moč" iz "Elektronskih lekcij in testov".