Как найти центр тяжести линейки - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

На каждое тело на Земле действует сила тяжести. При этом тела бывают самой разнообразной формы. Различные машины, механизмы, конструкции и строения, созданные человеком, должны быть устойчивыми для их нормального использования.

Это значит, что они должны находиться в равновесии. Каким образом мы можем добиться этого условия?

На данном уроке мы рассмотрим, как действует сила тяжести, к какой точке она приложена, чтобы мы могли говорить о равновесии тела. Мы введем определение центра тяжести тела и рассмотрим его особенности.

Центр тяжести

Давайте рассмотрим простой пример. Возьмем линейку и подвесим ее на нити (рисунок 1).

Рисунок 1. Действие силы тяжести

Передвигая нить по длине линейки, найдем такое положение, чтобы линейка находилась в равновесии. Мы можем сказать, что линейка подвешена в центре тяжести.

Что такое центр тяжести?

Центр тяжести тела — это точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.

Если мы мысленно разделим линейку на несколько частей, то на каждую их них будет действовать сила тяжести. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз вне зависимости от положения тела.

Как мы увидели, у линейки центр тяжести будет находиться посередине ее длины. Но это справедливо не для всех тел. Если мы таким же образом подвесим лопату и будем искать положение, в котором она будет находиться в равновесии, то увидим другую ситуацию (рисунок 2). Лопата будет подвешена в центре тяжести ближе к началу ее черенка.

Рисунок 2. Действие силы тяжести на лопату

Нахождение центра тяжести тела

Вокруг нас полно твердых тел сложной формы. Если с линейкой все было достаточно просто, то как найти центр тяжести более сложного тела?

Попробуем сделать это на практике. Вырежем фигуру произвольной неправильной формы из картона. Подвесим ее, используя отвес (рисунок 3, а).

Отвес — это приспособление, состоящее из нити и маленького грузика на ее конце. Служит для определения правильного вертикального положения других тел.

Рисунок 3. Нахождение центра тяжести плоского тела сложной формы

На нашу фигуру действуют две силы: сила тяжести и силы упругости. Сила тяжести направлена вертикально вниз, а сила упругости — вдоль нити. Так как мы используем отвес, задающий идеальную вертикальную линию, то сила упругости будет направлена вертикально вверх.

Картонная фигура покоится. Значит, эти две силы уравновешивают друг друга. Они равны по величине и направлены в противоположные стороны. Мы можем сказать, что точки приложения этих сил находятся на одной вертикальной прямой, которую отмечает отвес. Отметим эту линию карандашом на картоне.

Теперь отцепим нашу фигуру и подвесим ее снова, но в другой точке (рисунок 3, б). Снова проведем линию по отвесу. Мы можем провести бесконечное множество линий, подвешивая фигуру в разных ее точках. Все эти линии будут пересекаться в одной точке (рисунок 3, в). Эта точка и будет центром тяжести тела C.

Это легко проверить. Возьмем фигуру из картона и поставим ее на острие карандаша а найденном центре тяжести (точка C). Фигура не будет крениться в какую-либо сторону, не упадет — она будет находится в равновесии (рисунок 3, г).

При любом положении тела его центр тяжести находится в одной и той же точке.

Где может находиться центр тяжести тела?

Для нахождения центра тяжести объемных геометрических фигур используют похожие способы. Так, центр тяжести шара находится в его геометрическом центре, а у параллелепипеда — в точке пересечения его диагоналей (рисунок 4).

Рисунок 4. Центр тяжести объемных твердых тел.

Центр тяжести тела может находиться и вне самого тела. Например, у кольца (рисунок 5).

Рисунок 5. Центр тяжести кольца.

Примером тела с центром тяжести, находящимся вне тела, также могут служить разные сувениры. Например, вот эта птичка (рисунок 6). Она сделана так, что ее центр тяжести находится ровно под ее клювом. Это позволяет зрелищно держать такую игрушку на кончике пальца, создавая иллюзию полета.

Рисунок 6. Игрушка со смещенным центром тяжести.

В каких случаях может меняться положение центра тяжести тела?
Это возможно только в том случае, если изменяется относительное расположение частей тела. Например, при непластичной деформации.

Источник

Найти центр тяжести линейки.

Вы перешли к вопросу Найти центр тяжести линейки?. Он относится к категории Физика,
для 5 — 9 классов. Здесь размещен ответ по заданным параметрам. Если этот
вариант ответа не полностью вас удовлетворяет, то с помощью автоматического
умного поиска можно найти другие вопросы по этой же теме, в категории
Физика. В случае если ответы на похожие вопросы не раскрывают в полном
объеме необходимую информацию, то воспользуйтесь кнопкой в верхней части
сайта и сформулируйте свой вопрос иначе. Также на этой странице вы сможете
ознакомиться с вариантами ответов пользователей.

Источник

Центр тяжести тела

Центр тяжести тела — 7 класс:

Обратите внимание на важнейший момент — центр тяжести тела. Именно из-за его нарушения возникают серьезные проблемы при использовании машин и в трюках.

Равновесие тел изучается разделом механики — статикой.

Возьмите, например, линейку и положите на палец, чтобы получить крест. Выравнивайте линейку так, чтобы она лежала на пальце и не падала. Таким образом, вы найдете центр тяжести линейки. Это означает, что на все точки линейки (и в начале и в середине и в конце) действует одинаковая сила тяжести, поэтому линейка находится в покое, ни одна сторона не может перевесить другую.

Центр тяжести можно найти у любого предмета, если подвесить его на нитке или веревке и снизу к веревке привязать грузик (отвес). Груз будет стремиться под центром тяжести вниз. А мы проведем по его ходу линию на предмете. Дальше подвесим предмет еще раз, но за другую часть. Проведем линию по веревке с грузиком. На их пересечении будет точка. Теперь сколько мы не будем продолжать перевешивать предмет, все линии все равно будут пересекаться в этой точке. Именно в ней центр тяжести предмета.

У объемных тел центр тяжести внутри (например, у человека, примерно в районе пупка в глубине живота, у параллелепипеда в точке пересечения диагоналей и т.д.).

А, например, у баранки (бублика) центр тяжести будет в середине (на пересечении диаметров), где одна пустота.

Именно на основе центра тяжести тела основаны интересные физические фокусы (с ложками на столе и т.д.).

Можете научиться создавать подобные «фокусы» с центром тяжести

Виды равновесия тела

Виды равновесия тел:

Если тело снова возвращается к равновесию, даже при выведении из равновесия, то это устойчивое равновесие. Попробуйте уронить матрешку и узнаете много об устойчивом равновесии.

А вот если тело уже не возвращается в равновесие при первом же выведении из равновесия, то это неустойчивое равновесие. Ту же линейку, при удержании на пальце довольно легко вывести из равновесия, надавив на один край (будем мешаться трение, но справиться с задачей все равно просто).

Если же точка опоры, ось вращения, на котором находится тело, и центр тяжести совпадают, то наступает безразличное равновесие, когда любое отклонение всё равно не ведет к падению. Если продолжать пример с линейкой, то надо сделать в центре (центре тяжести) дырочку и подвесить линейку на неё. Это можно сделать с любым предметом, если посадить его на ось (колесо, шестеренки и т.д.)