Вверх
Статика. Центр тяжести. Устойчивое равновесие. Опыты
Касс!ная физика на Youtube

Занимательные фишки - 7 класс

Конспекты - 7 класс

Занимательные фишки - 8 класс

Занимательные фишки - 9 класс

Конспекты, учебники, видео - 10-11 класс
"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?

Викторины

Диафильмы по физике

Презентации по физике

Ребусы и  кроссворды

Статика. Центр тяжести. Устойчивое равновесие. Опыты

06.2012

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ


У каждого предмета есть центр тяжести. Например, у однородной палки (такой, как, например, черенок лопаты) он находится точно на ее середине, у крышки кастрюли — в ее центре. Для того чтобы горизонтально подвесить палку, понадобятся самое маленькое две нитки, привязанные к ее концам, но, воспользовавшись центром тяжести, можно обойтись и одной ниткой, привязанной к самой середине палки. Чтобы крышка кастрюли висела горизонтально, тоже вместо нескольких ниток достаточно одной, привязанной в ее центре (за ушко).
От положения центра тяжести зависит равновесие предмета. Если центр тяжести находится ниже точки опоры и точно под ней, будет самое устойчивое равновесие. Это можно проследить на опытах, которые мы с вами сейчас проделаем.


СОРЕВНОВАНИЕ ДВУХ КАРАНДАШЕЙ


Возьмите два граненых карандаша и держите их перед собой параллельно, положив на них линейку. Начните сближать карандаши. Сближение будет происходить поочередными движениями: то один карандаш движется, то другой. Даже если вы захотите вмешаться в их движение, у вас ничего не получится. Они все равно будут двигаться по очереди.

Почему это происходит? Как только на одном карандаше давление стало больше и трение настолько возросло, что карандаш дальше двигаться не может, он останавливается. Зато второй карандаш может теперь двигаться под линейкой. Но через некоторое время давление и над ним становится больше, чем над первым карандашом, и из-за увеличения трения он останавливается.



А теперь может двигаться первый карандаш. Так, двигаясь по очереди, карандаши встретятся на самой середине линейки у ее центра тяжести. В этом легко убедиться по делениям линейки.

Этот опыт можно проделать и с палкой, держа ее на вытянутых пальцах. Сдвигая пальцы, вы заметите, что они, тоже двигаясь поочередно, встретятся под самой серединой палки. Правда, это лишь частный случай.

Попробуйте проделать то же самое с обычной половой щеткой, лопатой или граблями. Вы увидите, что пальцы встретятся не на середине палки.


ОПЫТ С НЕУСТОЙЧИВЫМ РАВНОВЕСИЕМ


Напомним условие устойчивого равновесия: равновесие будет устойчивым, если центр тяжести находится ниже точки опоры и точно под ней. Это значит, что, если отвесная линия проходит через точку опоры или подвеса и через центр тяжести, уже можно надеяться, что равновесие будет обеспечено.

Шар, который лежит на столе, всегда будет находиться в состоянии равновесия, потому что его центр тяжести (а он находится в центре шара) будет соединен с точкой опоры отвесной линией, как бы мы шар ни передвигали. Такое равновесие называется безразличным. Другое дело, если вы захотите, чтобы шар удержался на кончике пальца. И хотя такое равновесие будет очень неустойчивым, но все-таки, оказывается, и оно возможно. Ведь не только жонглеры в цирке легко держат большие мячики на кончике пальца, но и животные: дрессированные морские львы, например, удерживают шар на кончике своего носа.

И вы сможете научиться держать большой мяч на кончике пальца. Весь секрет заключается в том, чтобы быстро передвигать точку опоры — ваш палец — под центр тяжести мячика. Как только мяч начнет падать, он сдвинется с отвесной линии, соединяющей его центр с точкой опоры. Сразу же надо выправить положение — подвести точку опоры под центр мяча. Сначала, конечно, у вас ничего не получится, но после тренировок вы постепенно добьетесь успеха. И ваши быстрые движения для восстановления равновесия почти не будут со стороны заметны. Зрителям будет казаться, что мяч спокойно держится на вашем пальце, даже не собираясь падать.

Проделайте опыты с мячами разных размеров и подумайте, почему удачней всего получается опыт с большим мячом.


РАВНОВЕСИЕ ЧЕЛОВЕКА



Встаньте правым боком вплотную к стене, поднимите одновременно левую руку и ногу и попытайтесь удержаться в таком состоянии.
Почему человек теряет равновесие?

Человек теряет равновесие при одновременном поднятии левой руки и ноги, так как прямая, проведенная через центр тяжести, перестает пересекать площадь опоры.


УСТОЙЧИВЫЙ КАРАНДАШ


Попробуй поставить карандаш на острие. Можешь возиться хоть целый день.

И все-таки есть очень простой способ заставить карандаш стоять.
Это старинный, очень наглядный опыт. Перочинный нож у вас, наверно, есть, карандаш тоже. Зачините карандаш, чтобы у него был острый конец, и немного выше конца воткните полураскрытый перочинный нож, раскрытый не до конца. На рисунке ясно видно, как это сделать.

Поставьте острие карандаша на указательный палец, и карандаш будет стоять на пальце, слегка покачиваясь. Раскрывая нож больше или меньше, можешь устанавливать карандаш не только прямо, но и наклонно. И все равно он не будет падать, даже если его толкнуть. Немножко    покачается —и    останется стоять на острие!

Почему же карандаш без ножа падает, а с ножом стоит?
Ведь в обоих случаях карандаш опирается на острие. Это его точка опоры. Но в первом случае точка опоры находилась в самом низу. А во втором —под ней висел перочинный нож. Ясно, что дело здесь именно в ноже. Если карандаш наклонится   и   начнет   падать —нож будет подниматься вверх.
Но ведь нож тяжелее, он тянет вниз и заставляет карандаш снова выпрямиться.

Где находится центр тяжести карандаша и перочинного ножа? Ответ простой: на пересечении отвесной линии, проведенной через точку опоры и рукоятку ножа. То есть в самой рукоятке, значительно ниже точки опоры.


НОЖ МОЖЕТ БЫТЬ И НАВЕРХУ


В опыте с карандашом перочинный нож находился внизу. Но он может быть и наверху. Нужно только взять еще более тяжелый предмет, чтобы главная тяжесть все-таки оказалась ниже точки опоры.
Очень удобна для этого опыта поварешка. Она тяжелее ножа, и на конце ее ручки есть крючок.
Поставь полуоткрытый перочинный нож у края стола и повесь на него поварешку. Покачавшись, это сооружение уравновесится. А ведь ясно, что без поварешки нож и секунды не простоял бы в таком положении!

Чем тяжелее поварешка, тем ровнее стоит нож. В этом легко убедиться, насыпая в поварешку песок. Нож будет подыматься все выше.

С поварешкой и ножом можно сделать еще более кра­сивый опыт. На рисунке ты видишь, как надеть пова­решку у основания лезвия. Нож придется согнуть так, чтобы поварешка не скользила и торчала под углом при­мерно 45° к рукоятке ножа. Теперь все сооружение будет в равновесии, если конец рукоятки подпереть пальцем. А можно положить его на край стола. Правда, стакан придется наполнить водой, чтобы он не опрокинулся.


ОПЫТ С ПОВАРЕШКОЙ



Нож тяжелее карандаша. Поварешка тяжелее ножа. Что бы такое подобрать тяжелее поварешки?
Крышку от кастрюли? Годится! Только не алюминиевую, а эмалированную, она потяжелее.

Посмотри, какой рекорд равновесия установила поварешка, соединенная со своей подружкой шумовкой! Крышка от кастрюли лежит краем на горлышке бутылки в прочном, устойчивом положении.


А ТЕПЕРЬ НАВЕРХУ КРЫШКА ОТ КАСТРЮЛИ



Можно ли уравновесить крышку от кастрюли на острие иглы? Ты, конечно, сразу сообразишь, что для этого нужно подобрать что-нибудь потяжелее крышки. В нашем опыте взяты четыре вилки. Только они должны быть стальные или мельхиоровые: алюминиевые слишком легки.

Разрежь по длине две корковые пробки. Если таких пробок у тебя нет, можешь заменить их кусками пенопласта. В каждую из четырех половинок воткни по вилке так, чтобы угол между плоскостью среза и вилкой был чуть-чуть меньше прямого.

Размести вилки с пробками по краю крышки на равных расстояниях одна от другой. Для большей устойчивости зубья вилок должны касаться края крышки.

Теперь крышку от кастрюли удастся наконец уравновесить на острие иглы, всаженной в пробку. На глаз кажется, что это невозможно,—и все-таки крышка стоит! Ее можно даже заставить вращаться, если раскрутить достаточно осторожно. И вращаться она будет долго. Ведь трение между кончиком иглы и эмалированной крышкой очень невелико.

Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; "Забавная физика"; Л.А. Горев "Занимательные опыты по физике"





По следам "английских ученых"

  • Можно ли вскипятить воду звуком?

    Если у вас в доме вдруг пропало электричество, не работает электрический чайник, плита, и кончились спички, но зато вопреки всему во всю силу гремит музыка, давайте зададимся вопросом: можно ли вскипятить воду, используя звук? Насколько это реально?

Устали? - Отдохнем!




Новости


Азбука физики
Азбука физики
Викторины
Викторины

Научные игрушки
Научные игрушки
Загадки прошлого
Викторины
Простые опыты
Простые опыты
Парадоксы
Парадоксы
Это интересно
Интересная физика
История техники
История техники
Физика детям
Физика для детей
Библиотека
Библиотека
Знаете ли вы
Знаете ли вы
История физики
История физики
Любознательным
Любознательным
Мысли вслух
Мысли вслух
Этюды об ученых
Ученые-физики
Задачи Г. Остера
Задачи Григория Остера
Умные книжки
Умные книжки по физике
Есть вопросик
Ответы на попросы по физике
Его величество
Все о человеке
Музеи науки
Научные музеи
Достижения
Новости науки и техники

Контакты



Выпускникам

Как сдавать экзамены?
Тактика тестирования
Знаешь ли ты себя?
На урок

Класс!ная физика для любознательных

Презентации и диафильмы по физике

My-shop.ru - Интернет-магазин товаров для образования



Интернет-магазин Лабиринт