Условия равновесия на границе 2 сред презентация. Презентация к уроку "Условия равновесия твердого тела

Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается - устойчивое.

ось вращения

центр тяжести

Тело с закрепленной осью вращения.

Равновесие, при котором выведенное из равновесия тело не возвращается в начальное положение - неустойчивое.

центр тяжести

ось вращения

Тело с закрепленной осью вращения.

Равновесие безразличное: если при отклонении или перемещении тела оно остаётся в равновесии.

ось вращения

центр тяжести

Тело, имеющее точку опоры.

Шарик в устойчивом равновесии.

Шарик в неустойчивом равновесии.

Шарик в безразличном равновесии.

Шарик выводят из состояния равновесия:

центр тяжести поднимается

- равновесие устойчивое;

центр тяжести опускается

- равновесие неустойчивое;

центр тяжести на одном уровне - равновесие безразличное.

Знаменитая на весь мир Пизанская башня:

кажется, что вот-вот упадет.

Башня из белого мрамора.

Ее высота 56,7 м,

масса 14 454 тонны.

Когда-то считали, что наклон башни - часть проекта.

В 1178 году был возведен третий этаж и башня постепенно начала наклоняться.

Тело, имеющее площадь опоры.

центр тяжести

площадь опоры

Центр тяжести всего в 2-х метрах от середины её опоры. «Упадет», если отклонение - около 14 метров!

Общий центр тяжести крана, груза и противовеса не выступает за площадь опоры.

противовес

Как определить устойчивость тела?

α - угол поворота для перевода тела в неустойчивое равновесие.

Чем больше угол α,

тем устойчивее первоначальное положение тела.

Как увеличить устойчивость тела?

Центр тяжести тела понижают:

- делают нижнюю часть тела более массивной;

- часть тела зарывают в Землю (создают фундамент);

- увеличивают площадь опоры тела.

У куклы-неваляшки секрет заключается в смещенном вниз центре тяжести тела.

Александрийская колонна

на Дворцовой площади Санкт-Петербурга:

смещенный вниз центр тяжести колонны.

Высота сооружения - 47,5 м.

Высота ствола колонны - 25,6 м.

Нижний диаметр колонны - 3,5 м, верхний - 3,15 м.

Масса сооружения – 704 тонны.

Масса каменного ствола колонны около 600 тонн.

Скульптор Фальконе обеспечил равновесие скульптуры

« Медный всадник» :

- увеличена площадь опоры

(поместил змею под задними копытами коня);

Центр тяжести над площадью опоры (передняя часть всадника облегчена, а круп коня, его задние ноги и хвост массивные);

-понижен общий центр тяжести всего памятника (установлен пьедестал).

Человек не падает до тех пор, пока:

Чтобы площадь опоры больше, ноги ставят шире.

Площадь опоры меньше:

сохранять равновесие трудно.

Сложно держать равновесие на узком канате артистам цирка.

Почему трудно стоять на одной ноге?

уменьшается площадь опоры

Почему при ходьбе люди размахивают руками?

смещается центр тяжести

Почему человек, несущий груз на спине, наклоняется вперед?

изменяется положение центра тяжести

Спускаясь с горы, лыжник слегка приседает. Почему?

центр тяжести опускается

В каком положении человек устойчивее: когда он сидит или когда стоит?

человек сидит: центр тяжести расположен ниже, чем когда он стоит

Почему спортсмен в момент поднятия штанги всегда делает шаг вперед?

чтобы увеличить площадь опоры

Почему утки и гуси ходят, переваливаясь с ноги на ногу?

У гусей и уток лапы расставлены широко. Чтобы вертикальная линия, проходящая через центр тяжести, проходила через точку опоры (лапу).

Когда у дерева положение центра тяжести выше: летом или осенью, когда листья опали?

выше летом, когда на деревьях много листьев

Интересный факт!

В густом лесу всегда можно встретить поваленные ветром деревья, а в открытом поле, где ветер гораздо сильнее, деревья сваливаются ветром редко.

В тени леса нижние ветви деревьев отмирают. Центр тяжести вверху.

Посадите кого-либо из желающих на стул так, чтобы он держал туловище прямо, касаясь спинки стула, и не подвигал ноги под сиденье стула.

Теперь попросите его встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед.

Предложите встать, упершись правой ногой и правым плечом в стену и поднять левую ногу.

Может ли человек не потерять при этом равновесия?

Коробок с секретом:

При нарушении равновесия центр тяжести поднимается: равновесие будет восстанавливаться т.к. сила тяжести будет тянуть тело вниз.

Виртуозы

Like Share 452 Views

Презентация по физике на тему: «Равновесие тел, условия равновесия тел». Ученицы 10 класса ГБОУ СОШ №1465 Казаковой Алёны. Учитель физики Л.Ю. Круглова. Раздел механики, изучающий условия равновесия сил, называется статикой.

Download Presentation

Презентация по физике на тему: «Равновесие тел, условия равновесия тел»

E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript

«Равновесие тел, условия равновесия тел» Ученицы 10 класса ГБОУ СОШ №1465 Казаковой Алёны. Учитель физики Л.Ю. Круглова

Условия равновесия сил, называется статикой. Точку, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположении тела, называют центром тяжести.

Взаимодействия тел в динамике является возникновение ускорений. Однако часто бывает нужно знать, при каких условиях тело, на которое действует несколько различных сил, не движется с ускорением. Подвесим шар на нити. На шар действует сила тяжести, но не вызывает ускоренного движения к Земле. Этому препятствует действие равной по модулю и направленной в противоположную сторону силы упругости. Сила тяжести и сила упругости уравновешивают друг друга, их равнодействующая равна нулю, поэтому равно нулю и ускорение шара.

Равномерное прямолинейное поступательное движение тела или его покой возможны только при равенстве нулю геометрической суммы всех сил, приложенных к телу.Невращающееся тело находится в равновесии, если геометрическая сумма сил, приложенных к телу, равна нулю. = + + … + = 0

Вращения. В повседневной жизни и технике часто встречаются тела, которые не могут двигаться поступательно, но могут вращаться вокруг оси. Примерами таких тел могут служить двери и окна, колеса автомобиля, качели и т. д. Если вектор силы лежит на прямой, пересекающей ось вращения, то эта сила уравновешивается силой упругости со стороны оси вращения.

Вектор силы, не пересекает ось вращения, то эта сила не может быть уравновешена силой упругости со стороны оси вращения, и тело поворачивается вокруг оси.

Действием одной силы может быть остановлено действием второй силы. Опыт показывает, что если две силы и по отдельности вызывают вращение тела в противоположных направлениях, то при их одновременном действии тело находится в равновесии, если выполняется условие: F1 d1=F2 d2где d1 и d2- кратчайшие расстояния от прямых, на которых лежат векторы сил F1и F2.Расстояние d называется плечом силы, а произведение модуля силы F на плечо d называется моментом силы M:M= Fd

Объединяя два вывода, можно сформулировать общее условие равновесия тел:Тело находится в равновесии, если равны нулю геометрическая сумма векторов всех приложенных к нему сил и алгебраическая сумма моментов этих сил относительно оси вращения.(ПРАВИЛО МОМЕНТОВ) При выполнении общего условия равновесия тело необязательно находится в покое. Согласно Первому закону Ньютона при равенстве нулю равнодействующей всех сил ускорение тела равно нулю, и тело может находиться как в покое, так и двигаться равномерно и прямолинейно.

Виды равновесия. В практике большую роль играет не только выполнение условия равновесия тел, но и качественная характеристика равновесия, называемая устойчивостью. Различают три вида равновесия тел: устойчивое, неустойчивое и безразличное.

Находится на горизонтальной поверхности. Равновесие называется неустойчивым, если при небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к нему сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия.

Проведенная через центр тяжести С, не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается. Равновесие тела на опоре. Если вертикальная линия, проведенная через центр тяжести С тела, пересекает площадь опоры, то тело находится в равновесии.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Условия равновесия тел. Виды равновесия.

2 Раздел механики, в котором изучается равновесие абсолютно твердых тел, называется статикой. Равновесие тела – это состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения тела. Абсолютно твердое тело – это тело, у которого деформации, возникающие под действием приложенных к нему сил, пренебрежимо малы.

Первое условие равновесия твердого тела: твердое тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к нему, равна нулю.

Второе условие равновесия твердого тела: твердое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов внешних сил, действующих на него относительно любой оси, равна нулю. М 1 +М 2 +М 3 +…=0

Центр тяжести тела- это точка приложения равнодействующей силы тяжести. Найти центр тяжести данных фигур.

6 Виды равновесия Устойчивое Безразличное Неустойчивое

7 Условия устойчивости равновесия 1. Тела находятся в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, возвращающие тело в положение равновесия.

2.Тела находятся в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, удаляющие тело от положения равновесия.

3. Тела находятся в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия не возникает ни сила, ни момент силы, изменяющие положение тела.

10 О устойчивое N d Виды равновесия неустойчивое безразличное F т F т N О О F т F т N d F т

Под площадью опоры понимают площадь соприкосновения тела с опорой или площадь, ограниченную возможными осями, относительно которых может происходить опрокидывание (поворот) тела под действием внешних сил.

12 Равновесие тел на опорах Тело, имеющее площадь опоры, будет находиться в равновесии до тех пор, пока линия действия силы тяжести будет проходить через площадь опоры. F т F т F т F т ℓ ℓ

F т F т Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры, происходит повышение центра тяжести, то равновесие будет устойчивым. При устойчивом равновесии вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.

F т F т F т F т F т Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но разная высота, имеют разный предельный угол наклона. Если этот угол превысить, то тела опрокидываются. A = F т h

F т F т F т F т F т A = F т h При более низком положении центра тяжести необходимо затратить большую работу для опрокидывания тела. Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой его устойчивости.

16 Равновесие тел на опорах

17 Устойчивость транспорта

Статика Раздел механики, изучающий условия, при которых тело находится в состоянии покоя Виды равновесия Виды равновесия устойчивое неустойчивое безразличное Виды равновесия устойчивое Виды равновесия устойчивое Виды равновесия устойчивое Виды равновесия устойчивое Виды равновесия устойчивое Виды равновесия устойчивое Виды равновесия неустойчивое Виды равновесия безразличное Виды равновесия устойчивое неустойчивое Eп= min Eп= max безразличное Eп= const Определите, к какому виду равновесия относится каждый случай. Нарисуйте вектор силы тяжести. Как можно увеличить устойчивость тела? Какое тело более устойчиво: массивное или легкое? Площадь опоры меньше или больше? У которого центр тяжести низко или высоко? В каком случае тело будет находится в покое? Условия равновесия ЛЕБЕДЬ, ЩУКА И РАК Когда в товарищах согласья нет, На лад их дело не пойдет, И выйдет из него не дело, только мука. Однажды Лебедь, Рак, да Щука Везти с поклажей воз взялись, И вместе трое все в него впряглись; Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу! Поклажа бы для них казалась и легка: Да Лебедь рвется в облака, Рак пятится назад, а Щука тянет в воду. Кто виноват из них, кто прав,- судить не нам; Да только воз и ныне там. i Fi 0 Условия равновесия Достаточно ли этого условия? Fi 0 i Не всегда. F2 F1 F1 F 2 Необходимое и достаточное условие равновесия M i 0 i d1 d2 F1 F2 M 1 F1 d 1 M1 M F2 d 2 M 2 2 0 Необходимое и достаточное условие равновесия Для равновесия тела необходимо и достаточно, чтобы моменты всех сил относительно оси вращения были уравновешены: M i i 0 Будет ли самолет находится в равновесии? х Fпод Fтяж Какой брусок опрокинется раньше при увеличении угла наклона? Алгоритм определения опрокидывания тела Начало Определите примерно положение центра тяжести тела Нарисуйте вектор силы тяжести тела (вектор идет вертикально вниз из центра тяжести) Да Линия действия сил проходит через площадь опоры? Тело не опрокинется Нет Тело опрокинется Конец Какой брусок опрокинется раньше при увеличении угла наклона? Где должен находиться центр тяжести автомобиля, чтобы он не опрокинулся на повороте? Экспериментальная задача Экспериментальная задача Экспериментальная задача Задача на опрокидывание С В А α Fтяж β 1. Тело опрокинется в том случае, если вектор силы тяжести не проходит через площадь опоры. 2. Найдем угол наклона плоскости α, при котором начнется опрокидывание тела: он должен быть равен углу β . 3. Угол β найдем из геометрических соображений (треугольник АВС): Алгоритм решения задачи на скольжение тела Начало Нарисуйте векторы всех сил, действующих на тело (Fтяж, N, Fтр) Проведите оси координат (ось х удобно направить вдоль наклонной плоскости, ось у – перпендикулярно ей) Запишите второй закон Ньютона в проекциях на оси координат (поскольку тело не движется, его ускорение равно нулю) По определению силы трения откуда выражаем коэффициент трения в зависимости от угла наклона Конец Алгоритм решения задачи на скольжение тела Fтяж x= Fтяж sinα Fтяж y= Fтяж cosα N Fтр Fтр ≤ Fтяж x Fтяж x Fтр = μ N N= Fтяж y α х α Fтяж Fтяж y Fтяж x ≥ μ Fтяж y Fтяж sinα ≥ μ Fтяж cosα tg α ≥ μ Центр тяжести Центром тяжести тела называют геометрическую точку, через которую проходит сила тяжести тела при любом его положении в пространстве. Понятие о центре тяжести было впервые изучено примерно 2200 лет назад греческим геометром Архимедом, величайшим математиком древности. С тех пор это понятие стало одним из важнейших в механике, а также позволило сравнительно просто решать некоторые геометрические задачи. Методы определения центров тяжести Метод симметрии. При определении центров тяжести широко используется симметрия тел. Для однородного тела, имеющего плоскость симметрии, центр тяжести находится в плоскости симметрии. Для однородного тела, имеющего ось или центр симметрии, центр тяжести находится соответственно на оси симметрии или в центре симметрии. Центр тяжести тела произвольной формы Квадрат Центр тяжести тела произвольной формы Прямоугольник Центр тяжести тела произвольной формы Круг Центр тяжести тела произвольной формы Треугольник Методы определения центров тяжести Метод разбиения на части. Некоторые тела сложной формы можно разбить на части, центры тяжести которых известны. В таких случаях центры тяжести сложных фигур вычисляются по общим формулам, определяющим центр тяжести, только вместо элементарных частиц тела берутся его конечные части, на которые оно разбито. Центр тяжести тела произвольной формы Экспериментальный метод Центр тяжести тела произвольной формы Экспериментальный метод Центр тяжести тела произвольной формы Расчетный метод xцт 3m F1 m l F2 Задача на определение центра масс двойной звездной системы Самая яркая звезда северного полушария неба – Сириус из созвездия Большого Пса Задача на определение центра масс двойной звездной системы На самом деле это не одна звезда, а две, вращающиеся вокруг общего центра масс: Сириус А – белая звезда главной последовательности (спектральный класс А1),– и Сириус B – белый карлик. Задача на определение центра масс двойной звездной системы Масса Сириуса А 214% от массы Солнца, масса Сириуса B составляет 98% от массы Солнца, расстояние между ними 19,8 а.е. Определить, где находится центр масс этой звездной системы. Задача на определение центра масс двойной звездной системы Ответ: центр масс двойной звезды Сириус находится примерно на трети расстояния между ними ближе к Сириусу А. Методы определения центров тяжести Метод отрицательных масс. Fтяж2 xцт Fтяж1 Методы определения центров тяжести Метод отрицательных масс. Fтяж2 xцт Fтяж1 Ответ: центр тяжести фигуры находится на расстоянии R/6 от центра большого круга. Прочитайте текст и ответьте на вопросы Зачем центр тяжести располагают как можно ниже? Что заставляет плавающее тело поворачиваться, если центр тяжести не находится над точкой опоры? Какая сила опрокидывает корабль в шторм, если грузы сместились? Где должна располагаться точка приложения подъемной силы самолета, чтобы он был устойчивым? Какая энергия минимальна у устойчивого тела? Домашнее задание учебник «Физика-10» Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., §54-56, упр.10 №3, 5, 7. 1. Придумать и решить задачу на нахождение центра тяжести сложной фигуры; 2. Найти центр тяжести системы тел; 3. Придумать эксперимент по определению центра тяжести объемного тела произвольной формы (картофелины); 4. Сделать воздушного змея и привязать к нему бечевку так, чтобы он хорошо слушался управления. Почему нелегко ходить по канату? Потому, что площадь опоры резко уменьшается. Ходить по канату нелегко, и не даром награждают аплодисментами искусного канатоходца. Однако иногда зрители впадают в ошибку и признают за вершину мастерства хитрые трюки, облегчающие задачу. Артист берёт сильно изогнутое коромысло с двумя вёдрами воды; вёдра оказываются на уровне каната. С серьёзным лицом, при замолкшем оркестре, артист совершает переход по канату. Как усложнён трюк, думает неопытный зритель. На самом же деле артист облегчил свою задачу, понизив центр тяжести. Равновесие тела, имеющего площадь опоры для равновесия необходимо, чтобы вертикальная линия, проведенная через центр тяжести тела, проходила внутри контура, образованного точками опоры (или внутри плоскости, на которую опирается тело). Это правило распространяется и на равновесие подъемных кранов. Подъемные краны для тяжелых грузов устанавливают на платформах, снабженных противовесом. Благодаря противовесу, когда кран поднимает тяжелый груз, общий центр тяжести крана, груза и противовеса не выступает за четырехугольник, ограниченный точками опоры колес на рельсах. Как лучше всего класть книги, если Вы хотите составить из них стопку, причем так, чтобы наклон был как можно больше? До новых встреч!

ОК- 18
УРОК 10/38
ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ТЕЛА.
УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ ТЕЛ
§63, 64
"Центром тяжести каждого тела является некоторая
расположенная внутри него точка - такая, что если
за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в
покое и сохраняет первоначальное положение."
Архимед
РАБОТА И МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ (11 час)

- точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ - точка приложения равнодействующей сил тяжести,
действующих на отдельные части тела.
Fтяж
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТЕЛА
правильной геометрической формы – геометрический центр
неправильной геометрической формы

БЕЗРАЗЛИЧНОЕ
ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
НЕУСТОЙЧИВОЕ
УСТОЙЧИВОЕ
центр тяжести
понижается
не изменяется
повышается
тело выведено из положения равновесия
не изменяется
возвращается
не возвращается

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ

через площадь опоры.
СТОЯ (ХОДЬБА)
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОПОРА
БАЛАНСИРОВКА

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ
1. Равновесие остаётся устойчивым, пока линия отвеса проходит
через площадь опоры.
БЕГ
ПАДЕНИЕ
3. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ, ИМЕЮЩИХ ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ

УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЛ
2. Устойчивость равновесия определяется по величине угла поворота,
необходимого для приведения тела в неустойчивое состояние
Чтобы
тело
заняло
положение
неустойчивого равновесия, его надо
повернуть вокруг оси, проходящей через
линию опоры. Чем больше уголα, на
который нужно для этого повернуть тело,
тем
устойчивее
первоначальное
положение тела.

ЗАГАДКИ НЕВАЛЯШКИ – «ВАНЬКА –ВСТАНЬКА»
Игрушка имеет
низкий центр масс,
(полая и заполнена
грузом только снизу)
При выведении из равновесия высота
центра масс увеличивается (с зелёной
линии до оранжевой) и центр масс уходит
от точки соприкосновения с землёй,
вследствие чего на фигурку действует сила,
возвращающая её в начальное положение

ОК- 18
ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ - точка приложения равнодействующей
сил тяжести, действующих на отдельные части тела.
1. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛА, ИМЕЮЩЕГО ТОЧКУ ОПОРЫ
2. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛА С ЗАКРЕПЛЕННОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

3. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ, ИМЕЮЩИХ ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ
ВЕРТИКАЛЬ, ПРОВЕДЕННАЯ ЧЕРЕЗ ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ТЕЛА, ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ
ПЕРЕСЕКАЕТ
НЕ ПЕРЕСЕКАЕТ
ПЕРЕСЕКАЕТ

 

Возможно, будет полезно почитать:

• Множества и операции над ними план-конспект урока по алгебре (9 класс) на тему ;
• Азия и африка после второй мировой войны Конфликты на Африканском континенте ;
• Автоматизация л в словах и словосочетаниях ;
• Кольца и амулеты Скайрим амулет артикуляции где найти ;
• Описание рассказа кладовое солнце в читательский дневник ;
• Литература в советской школе как идеология повседневности ;
• Репетиторы по английскому языку по Skype ;
• Памятник "Борцам революции" на Марсовом поле Описание предмета охраны ;