Az egyensúly stabilitása és instabilitása. A testek egyensúlya

Az egyensúly egy rendszer állapota, amelyben a rendszerre ható erők egyensúlyban vannak egymással. Az egyensúly lehet stabil, instabil vagy közömbös.

Az egyensúly fogalma a természettudományok egyik legáltalánosabb fogalma. Bármilyen rendszerre vonatkozik, legyen az egy csillag körül álló pályán mozgó bolygórendszer, vagy egy atoll lagúnában lévő trópusi halpopuláció. De a rendszer egyensúlyi állapotának fogalmát a legkönnyebben a mechanikai rendszerek példáján keresztül érthetjük meg. A mechanikában egy rendszert akkor tekintünk egyensúlyban lévőnek, ha a rá ható összes erő egymással teljesen kiegyensúlyozott, azaz kioltja egymást. Ha például egy széken ülve olvassa ezt a könyvet, akkor egyensúlyi állapotba kerül, mivel a lefelé húzó gravitációs erőt teljes mértékben kompenzálja a szék testére ható nyomási ereje. alulról felfelé. Nem esel és nem repülsz fel éppen azért, mert egyensúlyi állapotban vagy.

Háromféle egyensúly létezik, amelyek három fizikai helyzetnek felelnek meg.

Stabil egyensúly

Ezt a legtöbb ember általában „egyensúly” alatt érti. Képzeljünk el egy labdát egy gömb alakú tál alján. Nyugalmi állapotban szigorúan a tál közepén helyezkedik el, ahol a Föld gravitációs vonzásának hatását a támasz szigorúan felfelé irányuló reakcióereje egyensúlyozza ki, és a labda ott pihen, ahogy te a székben pihensz. . Ha elmozdítja a labdát a középponttól, oldalra gördítve felfelé a tál széle felé, akkor amint elengedi, azonnal visszarohan a tál közepén lévő legmélyebb pontra - a tál irányába. a stabil egyensúlyi helyzet.

Ön egy széken ülve nyugalmi állapotban van, amiatt, hogy a testéből és a székből álló rendszer stabil egyensúlyi állapotban van. Ezért, ha ennek a rendszernek egyes paraméterei megváltoznak - például ha a súlya nő, ha mondjuk egy gyermek ül az ölében - a szék anyagi tárgyként megváltoztatja konfigurációját oly módon, hogy a a támaszreakció fokozódik - és stabil egyensúlyi helyzetben maradsz (a legtöbb, ami történhet, hogy az alattad lévő párna kicsit mélyebbre süllyed).

A természetben számos példa van a stabil egyensúlyra különféle rendszerekben (és nem csak a mechanikai rendszerekben). Vegyük például a ragadozó-zsákmány viszonyt egy ökoszisztémában. A ragadozók és áldozataik zárt populációinak aránya gyorsan egyensúlyi állapotba kerül - évről évre annyi nyúl van az erdőben, hogy viszonylag sok a róka. Ha valamilyen oknál fogva a zsákmány populációjának mérete meredeken megváltozik (például a mezei mezei nyúl születési arányának megugrása miatt), az ökológiai egyensúly nagyon hamar helyreáll a ragadozók számának rohamos növekedése miatt, ami megindul. gyorsított ütemben irtani a mezei nyulakat, amíg a mezei nyulak száma vissza nem tér a normális szintre, és maguk sem kezdenek el éhen halni, visszaállítva saját populációjukat a normális kerékvágásba, aminek eredményeként a mezei nyulak és a rókák állománya is visszatér ahhoz a normához, amelyet a nyulak születési arányának megugrása előtt figyeltek meg. Vagyis egy stabil ökoszisztémában belső erők is működnek (bár nem a szó fizikai értelmében), és igyekeznek visszaállítani a rendszert a stabil egyensúlyi állapotba, ha a rendszer eltér tőle.

Hasonló hatások figyelhetők meg a gazdasági rendszerekben is. Egy termék árának meredek csökkenése az alkuvadászok keresletének megugrásához, a készletek későbbi csökkenéséhez, és ennek következtében az ár növekedéséhez és a termék iránti kereslet csökkenéséhez vezet - és így tovább, amíg a rendszer vissza nem tér. a kereslet és kínálat stabil áregyensúlyának állapotába. (Természetesen a valós rendszerekben ökológiai és gazdasági külső tényezők is felléphetnek, amelyek eltérítik a rendszert az egyensúlyi állapottól - például a rókák és/vagy a nyulak szezonális kilövése vagy az állami árszabályozás és/vagy fogyasztási kvóták. Az ilyen beavatkozások egy eltolási egyensúly, amelynek analógja a mechanikában például egy tál deformációja vagy dőlése lenne.)

Instabil egyensúly

Azonban nem minden egyensúly stabil. Képzelj el egy golyót, amely a kés pengén egyensúlyoz. A szigorúan lefelé irányuló gravitációs erőt ebben az esetben nyilvánvalóan a felfelé irányuló támaszreakció ereje is teljesen kiegyenlíti. De amint a labda középpontja a penge vonalára eső nyugalmi ponttól akár egy milliméter töredékével is eltérül (és ehhez elég csekély erőhatás), az egyensúly azonnal megbomlik és a a gravitációs erő egyre távolabb kezdi húzni a labdát tőle.

Az instabil természetes egyensúlyra példa a Föld hőegyensúlya, amikor a globális felmelegedés időszakai új jégkorszakokkal váltakoznak, és fordítva ( cm. Milankovitch ciklusok). Bolygónk átlagos éves felszíni hőmérsékletét a felszínre jutó teljes napsugárzás és a Föld teljes világűrbe irányuló hősugárzása közötti energiaegyensúly határozza meg. Ez a hőegyensúly a következő módon válik instabillá. Néhány télen a szokásosnál több hó esik. A következő nyáron nincs elég meleg a felesleges hó felolvadásához, és a nyár a szokásosnál is hidegebb, amiatt, hogy a többlet hó miatt a Föld felszíne a napsugarak nagyobb hányadát veri vissza az űrbe, mint korábban. . Emiatt a következő tél még havasabbnak és hidegebbnek bizonyul, mint az előző, a következő nyár pedig még több havat és jeget hagy a felszínen, visszaverve a napenergiát az űrbe... Nem nehéz belátni, hogy a Egy ilyen globális éghajlati rendszer jobban eltér a termikus egyensúly kiindulópontjától, annál gyorsabban növekednek azok a folyamatok, amelyek távolabb viszik tőle az éghajlatot. Végső soron a Föld felszínén a sarki régiókban a sokéves globális lehűlés során sok kilométernyi gleccserréteg képződik, amelyek menthetetlenül egyre alacsonyabb szélességi körök felé mozdulnak el, és magukkal hozzák a következő jégkorszakot a bolygóra. Így nehéz elképzelni a globális éghajlati egyensúlynál bizonytalanabb egyensúlyt.

Az instabil egyensúly egy fajtája, az ún metastabil, vagy kvázi stabil egyensúly. Képzeljen el egy labdát egy keskeny és sekély horonyban – például egy műkorcsolya pengéjén, amely hegyével felfelé van fordítva. Az egyensúlyi ponttól való enyhe eltérés - egy-két milliméter - olyan erők kialakulásához vezet, amelyek visszaállítják a golyót a horony közepén lévő egyensúlyi állapotba. Azonban egy kicsivel több erő elegendő ahhoz, hogy a labda a metastabil egyensúlyi zónán kívülre kerüljön, és leesik a korcsolya pengéjéről. A metastabil rendszereknek általában megvan az a tulajdonsága, hogy egy ideig egyensúlyi állapotban maradnak, majd a külső hatások bármilyen ingadozása következtében „elszakadnak” tőle, és „összeomlanak” egy visszafordíthatatlan folyamattá, amely az instabilra jellemző. rendszerek.

A kvázi-stabil egyensúly tipikus példája bizonyos típusú lézerberendezések munkaanyagának atomjaiban figyelhető meg. A lézeres munkafolyadék atomjaiban lévő elektronok metastabil atomi pályákat foglalnak el, és rajtuk maradnak az első fénykvantum áthaladásáig, amely egy metastabil pályáról egy alacsonyabb stabilra „leüti” őket, új, koherens fénykvantumot bocsátva ki. az elhaladó, ami viszont kiüti a következő atom elektronját egy metastabil pályáról stb. Ennek eredményeként a koherens fotonok lavinaszerű sugárzási reakciója indul meg, lézersugarat képezve, ami valójában , minden lézer hatásának hátterében áll.

Közömbös egyensúly

A stabil és instabil egyensúly közbülső esete az úgynevezett közömbös egyensúly, amelyben a rendszer bármely pontja egyensúlyi pont, és a rendszernek a kezdeti nyugalmi ponttól való eltérése semmit nem változtat az erők egyensúlyán belül. azt. Képzeljen el egy labdát egy teljesen sima, vízszintes asztalon – bárhová is mozgatja, egyensúlyi állapotban marad.

A testre bármely O ponton átmenő forgástengelyhez viszonyított összes erő egyenlő nullával ΣΜO(Fί)=0. Ez a meghatározás korlátozza a test transzlációs és forgó mozgását egyaránt.

Egyensúlyi állapotban a test nyugalomban van (a sebességvektor nulla) a választott referenciarendszerben.

Definíció a rendszerenergián keresztül

Mivel az energiát és az erőket alapvető kapcsolatok kapcsolják össze, ez a meghatározás egyenértékű az elsővel. Az energia definíciója azonban kibővíthető, hogy információt adjon az egyensúlyi helyzet stabilitásáról.

Az egyensúly típusai

Mondjunk egy példát egy szabadságfokú rendszerre. Ebben az esetben az egyensúlyi helyzet elégséges feltétele a lokális szélsőség jelenléte a vizsgált pontban. Mint ismeretes, egy differenciálható függvény lokális szélsőértékének feltétele, hogy az első deriváltja egyenlő legyen nullával. Annak meghatározásához, hogy ez a pont mikor a minimum vagy maximum, elemezni kell a második deriváltját. Az egyensúlyi helyzet stabilitását a következő lehetőségek jellemzik:

• instabil egyensúly;
• stabil egyensúly;
• közömbös egyensúly.

Instabil egyensúly

Abban az esetben, ha a második származék< 0, потенциальная энергия системы находится в состоянии локального максимума. это означает, что положение равновесия instabil. Ha a rendszert kis távolságra elmozdítjuk, a rendszerre ható erők hatására tovább halad.

Stabil egyensúly

Második derivált > 0: potenciális energia lokális minimumon, egyensúlyi helyzetben fenntartható. Ha a rendszert kis távolságra elmozdítjuk, akkor visszaáll egyensúlyi állapotába.

Közömbös egyensúly

Második derivált = 0: ebben a tartományban az energia nem változik, az egyensúlyi helyzet pedig igen közömbös. Ha a rendszert kis távolságra elmozdítják, az új pozícióban marad.

Stabilitás nagy számú szabadságfokkal rendelkező rendszerekben

Ha egy rendszernek több szabadságfoka van, akkor különböző irányokra különböző eredményeket kaphatunk, de az egyensúly csak akkor lesz stabil, ha stabil minden irányban.

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi az a „Stabil egyensúly” más szótárakban:

stabil egyensúly

Lásd Art. Közösségi rugalmasság. Ökológiai enciklopédikus szótár. Chisinau: A Moldvai Szovjet Enciklopédia főszerkesztősége. I.I. Dedu. 1989... Ökológiai szótár

stabil egyensúly- pastovioji pusiausvyra statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsena, kuriai esant sistema, dėl trikdžių praradusi pusiausvyrą, trikdžiams nustojus veikti vėl pasidaro pusiausvira. atitikmenys: engl. stabil egyensúlyi rus. stabil egyensúly...... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

stabil egyensúly- stabilioji pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. stabil egyensúlyi vok. gesichertes Gleichgewicht, n; stabiles Gleichgewicht, n rus. stabil egyensúly, n pranc. équilibre stable, m … Fizikos terminų žodynas

stabil egyensúly- Egy mechanikai rendszer egyensúlya, amelyben a helyzetében bekövetkezett bármilyen kellően kis változás és kellően kis sebesség kölcsönzése esetén a rendszer minden későbbi időpontban tetszőlegesen közeli pozíciókat foglal el... ... Politechnikai terminológiai magyarázó szótár

a rendszer stabil egyensúlya- Egyensúly, amelyben a rendszer esetleges eltéréseit okozó okok megszüntetése után visszatér eredeti helyzetébe, vagy annak közelébe. [Ajánlott kifejezések gyűjteménye. 82. szám Szerkezeti mechanika. A Szovjetunió Tudományos Akadémia ...... Műszaki fordítói útmutató

stabil légköri egyensúly- Az atmoszféra állapota, amikor a függőleges léghőmérséklet gradiens kisebb, mint a száraz adiabatikus gradiens, és nincs függőleges légmozgás... Földrajzi Szótár

a rendszer egyensúlya stabil- Egyensúly, amelyben a rendszer visszatér eredeti vagy ahhoz közeli helyzetébe a rendszer esetleges eltérését okozó okok kiküszöbölése után [Terminológiai építési szótár 12 nyelven (VNIIIS Gosstroy USSR)] EN stabil... .. . Műszaki fordítói útmutató

EGYENSÚLY, egyensúly, többes szám. nem, vö. (könyv). 1. Mozdulatlanság, nyugalmi állapot, amelyben valamely test egyenlő, ellentétes irányú és ezért egymást megsemmisítő (mechanikai) erők hatása alatt áll. Erő-egyensúly. Fenntartható...... Ushakov magyarázó szótára

1 oldal

Az instabil egyensúlyt az jellemzi, hogy a rendszer az egyensúlyi állapotból kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem egy másik stabil állapotba megy át. A rendszerek rövid ideig instabil egyensúlyi állapotban lehetnek. A gyakorlatban vannak félstabil (metastabil) állapotok, amelyek stabilak egy távolabbi állapothoz képest. Metastabil állapotok olyan esetekben lehetségesek, amikor a karakterisztikus függvényeknek több szélsőpontja van. Egy bizonyos idő elteltével a metastabil állapotban lévő rendszer stabil (stabil) állapotba kerül.

Az instabil egyensúly abban különbözik a stabiltól, hogy egy rendszer az egyensúlyi állapotból kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem új stabil egyensúlyi állapotba kerül.

Instabil egyensúly akkor következik be, ha az egyensúlyi áraktól való bizonyos eltérés olyan erőket hoz létre, amelyek hajlamosak egyre távolabb mozdítani az árakat az egyensúlyi állapottól. A kereslet-kínálat elemzésében ez a jelenség akkor fordulhat elő, ha a keresleti és a kínálati görbe is negatív meredekségű, és a kínálati görbe felülről metszi a keresleti görbét. Ha alulról keresztezi, akkor is stabil egyensúly áll fenn. Előfordulhat, hogy az egyensúlyi állapot egyáltalán nem következik be. A keresleti és kínálati görbék példájával kimutatható, hogy vannak olyan esetek, amikor a görbék nem metszik egymást, és ezért nincs egyensúlyi ár, hiszen nincs olyan ár, amely a vevőket és az eladókat egyaránt kielégítené. És végül, a keresleti és kínálati görbék többször is metszhetik egymást, és akkor több egyensúlyi ár is lehet, és mindegyiknél lesz stabil egyensúly.

Az instabil egyensúlyt az jellemzi, hogy az eredeti helyzetétől eltért test nem tér vissza oda, és nem marad meg az új helyzetben. És végül, ha a test új helyzetben marad, és nem igyekszik visszatérni eredeti helyzetébe, akkor az egyensúlyt közömbösnek nevezik.

Az instabil egyensúly abban különbözik a stabiltól, hogy egy rendszer az egyensúlyi állapotból kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem új, stabil egyensúlyi állapotba kerül.

Az instabil egyensúly abban különbözik a stabil egyensúlytól, hogy a rendszer az állapotból (egyensúlyból) kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem egy új, stabil egyensúlyi állapotba kerül.

Instabil egyensúly, ha a test az egyensúlyi helyzetből a legközelebbi pozícióba kerülve, majd magára hagyva, még jobban el fog térni ettől a pozíciótól.

Instabil egyensúly akkor következik be, ha egy testet az egyensúlyi helyzetből a legközelebbi helyzetbe hozva, majd magára hagyva még jobban eltér ettől az egyensúlyi helyzettől.

Az instabil egyensúly abban különbözik a stabiltól, hogy a rendszer az egyensúlyi állapotból kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem egy új, ráadásul stabil egyensúlyi állapotba kerül. Instabil egyensúly nem létezhet, ezért a termodinamika nem veszi figyelembe.

Az instabil egyensúly abban különbözik a stabiltól, hogy a rendszer az egyensúlyi állapotból kikerülve nem tér vissza eredeti állapotába, hanem egy új, ráadásul stabil egyensúlyi állapotba kerül.

Az instabil egyensúly gyakorlatilag lehetetlen, mivel lehetetlen elszigetelni a rendszert a végtelenül csekély külső hatásoktól.

Az olajkínálat és a kereslet közötti törékeny egyensúly, valamint az optimális energiamix elérésén keresztüli zökkenőmentes átmenet kilátásai arra ösztönzik a világot, hogy komoly érdeklődést tanúsítsanak az olaj helyett alternatívák keresése iránt, amelyek ösztönzik az olajmegtakarítást, valamint az energiatakarékosságot célzó törvények elfogadását. Végezetül felvetődik néhány gondolat arról, hogy az együttműködés hogyan segítheti a világot abban, hogy ebben az átmeneti időszakban elkerülje a katasztrofális hiányokat.

Egy test valós körülmények közötti viselkedésének megítéléséhez nem elég tudni, hogy egyensúlyban van. Ezt az egyensúlyt még értékelnünk kell. Vannak stabil, instabil és közömbös egyensúlyok.

A test egyensúlyának ún fenntartható, ha attól eltérve olyan erők lépnek fel, amelyek a testet egyensúlyi helyzetbe viszik vissza (1. ábra a, pozíció 2 ). Stabil egyensúly esetén a test súlypontja a legalacsonyabbat foglalja el a közeli pozíciók közül. A stabil egyensúlyi helyzethez a test összes közeli helyzetéhez viszonyítva minimális potenciális energia társul.

A test egyensúlyának ún instabil, ha attól a legkisebb eltéréssel a testre ható erők eredője a test további eltérését okozza az egyensúlyi helyzettől (1. ábra a, pozíció 1 ). Instabil egyensúlyi helyzetben a súlypont magassága maximális, a potenciális energia pedig maximális a test többi közeli helyzetéhez képest.

Az egyensúlyt, amelyben a test bármely irányú elmozdulása nem okoz változást a rá ható erőkben, és a test egyensúlya megmarad, ún. közömbös(1. ábra, a, pozíció 3 ).

A közömbös egyensúly minden közeli állapot állandó potenciális energiájával jár, és a súlypont magassága minden kellően közeli helyzetben azonos.

Forgástengellyel rendelkező test (például egy egységes vonalzó, amely egy ponton átmenő tengely körül foroghat RÓL RŐLábrán látható, b) egyensúlyban van, ha a test súlypontján átmenő függőleges egyenes átmegy a forgástengelyen. Sőt, ha a C tömegközéppont magasabban van, mint a forgástengely (1. ábra, b; 1 ), akkor az egyensúlyi helyzettől való bármilyen eltérés esetén a potenciális energia csökken és a tengelyhez viszonyított gravitációs nyomaték RÓL RŐL távolabb mozgatja a testet egyensúlyi helyzetéből. Ez egy instabil egyensúlyi helyzet. Ha a súlypont a forgástengely alatt van (1. ábra, b; 2 ), akkor az egyensúly stabil. Ha a súlypont és a forgástengely egybeesik (1. ábra, b; 3 ), akkor az egyensúlyi helyzet közömbös.

Egy támaszfelülettel rendelkező test akkor van egyensúlyban, ha a test súlypontján átmenő függőleges vonal nem megy túl ennek a testnek a támaszterületén, pl. a test és a támaszték érintkezési pontjai által alkotott körvonalon túl Az egyensúly ebben az esetben nemcsak a súlypont és a támasz távolságától (azaz a Föld gravitációs mezejében lévő potenciális energiától) függ. hanem a test támasztóterületének elhelyezkedése és mérete is.

Az 1. c ábra egy henger alakú testet mutat be. Ha kis szögben megdönti, akkor visszaáll az eredeti helyzetébe. 1 vagy 2 Ha ferdén döntöd β (pozíció 3 ), akkor a test felborul. Adott tömeg és támasztófelület esetén egy test stabilitása annál nagyobb, minél alacsonyabban helyezkedik el a súlypontja, azaz. annál kisebb a szög a test súlypontját összekötő egyenes és a támasztófelület vízszintes síkkal való legszélső érintkezési pontja között.

Irodalom

Aksenovich L. A. Fizika a középiskolában: elmélet. Feladatok. Tesztek: Tankönyv. általános műveltséget nyújtó intézmények támogatása. környezet, oktatás / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Szerk. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 85-87.

Vissza előre

Figyelem! A dia-előnézetek csak tájékoztató jellegűek, és nem feltétlenül képviselik a prezentáció összes funkcióját. Ha érdekli ez a munka, 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.
• Nevelési: A fizika iránti kognitív érdeklődés fejlesztésének elősegítése. Összehasonlításra, általánosításra, a legfontosabb kiemelésére, következtetések levonására alkalmas készségek fejlesztése.
• Nevelési: A figyelem, az álláspont kifejezésének és megvédésének képességének ápolása, a tanulók kommunikációs képességeinek fejlesztése.

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

Felszerelés:

1. „Munka és erő” lemez az „Elektronikus leckék és tesztek” c.
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

A mai 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. Ismeretek ismétlése, aktualizálása.

1. Állítsa be Newton első törvényét. Milyen feltételre vonatkozik a törvény?
2. Milyen kérdésre ad választ Newton második törvénye? Képlet és készítmény.
3. Milyen kérdésre ad választ Newton harmadik törvénye? Képlet és készítmény.
4. Mekkora az eredő erő? Hogyan található?
5. A „Testek mozgása és kölcsönhatása” lemezről töltse ki a 9. „Különböző irányú erők eredője” feladatot (a vektorok összeadásának szabálya (2, 3 gyakorlat)).

II. Új anyagok tanulása.

1. Mit nevezünk egyensúlynak?

Az egyensúly nyugalmi állapot.

2. Egyensúlyi feltételek.(2. dia)

a) Mikor van a test nyugalomban? Milyen törvényből következik ez?

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

b) Hagyjon két egyenlő erő hatni a táblára az ábrán látható módon.

Egyensúlyban lesz? (Nem, meg fog fordulni)

Csak a központi pont nyugszik, a többi mozog. Ez azt jelenti, hogy egy test egyensúlyi állapotához 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 megegyező irányba = ∑ M az óramutató járásával ellentétes irányba

Erőnyomaték: M = F L

L – erőkar – 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 ábrák súlypontját:

4. Az egyensúly fajtái.

A) (5–8. dia)

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

Az a helyzet, amelyben a potenciális energiája minimális, stabil. (9. dia)

b) A támaszponton vagy a támaszvonalon elhelyezkedő testek stabilitása.(10–17. dia)

Következtetés: Az egy ponton vagy támaszvonalon elhelyezkedő test stabilitása érdekében szükséges, hogy a súlypont a támaszpont (vonal) alatt legyen.

c) Sík felületen elhelyezkedő testek stabilitása.

(18. dia)

1) Támasz felület– ez nem mindig a testtel érintkező felület (hanem az, amit az asztal, állvány lábait összekötő vonalak határolnak)

2) Az „Elektronikus leckék 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 elhelyezkedése)
4. Melyik a legstabilabb? (Melyik súlypont alacsonyabb)
5. Miért? (Mert felborulás nélkül nagyobb szögbe is dönthető)

3) Kísérletezzen egy eltérítő prizmával

1. Tegyünk a táblára egy függővonallal ellátott prizmát, és kezdjük el fokozatosan emelni az egyik élével. Mit látunk?
2. Mindaddig, amíg a függővonal metszi a támaszték által határolt felületet, az egyensúly megmarad. De amint a súlyponton áthaladó függőleges vonal túllép a támasztófelület határain, a miegymás felborul.

Elemzés dia 19–22.

Következtetések:

1. A legnagyobb támasztófelülettel rendelkező test stabil.
2. Két azonos területű test közül az stabil, amelynek a súlypontja alacsonyabban van, mert nagy szögben felborulás nélkül dönthető.

Elemzés dia 23–25.

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

Mely autók a legstabilabbak? Miért? (Az autók kanyarodás közbeni stabilitásának növelése érdekében az útfelületet a kanyar irányába döntik.)

Következtetések: Az egyensúly lehet stabil, instabil, közömbös. Minél nagyobb az alátámasztási terület és minél alacsonyabb a súlypont, annál nagyobb a testek stabilitása.

III. A testek stabilitásával kapcsolatos ismeretek alkalmazása.

1. Mely szakterületeken van leginkább szükség a testegyensúly ismeretére?
2. Különféle építmények (magas épületek, hidak, televíziótornyok stb.) tervezői, kivitelezői
3. Cirkuszművészek.
4. Sofőrök és más szakemberek.

(28–30. dia)

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

Következtetések a leckéből:

1. Háromféle egyensúly létezik: stabil, instabil, közömbös.
2. Egy test stabil helyzete, amelyben a potenciális energiája minimális.
3. Minél nagyobb az alátámasztási terület és minél alacsonyabb a súlypont, annál nagyobb a testek stabilitása sík felületen.

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

Felhasznált források és irodalom:

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