Устойчивость тел

Устойчивость тел
автор презентации
Добровольская СК
Учитель физики
Кожевниковской средней школы №1.
• Всякие конструкции, любые сооружения должны быть
достаточно прочными (не разрушаться под действием
нагрузки),достаточно жесткими (деформации не должны
нарушать нормальную эксплуатацию сооружений) и достаточно
устойчивыми ( не опрокидываться в самых различных
физических ситуациях).
• Какие бы сооружения не строились – телевизионные башни,
железнодорожные мосты, плотины гидроэлектростанций,
арочные перекрытия дебаркадеров вокзалов, своды дворцов
спорта, высотные здания, мачты линий электропередач и т.д. ,все они рассчитываются на прочность, жесткость и
устойчивость.
В чем секрет устойчивости?
Если на тело, имеющее опору действуют уравновешивающие силы
(R=0), то тело находится в положении РАВНОВЕСИЯ.
При отклонении тела от положения равновесия обычно
нарушается и равновесие сил. Под действием равнодействующей
силы тело может вернуться в исходное положение (УСТОЙЧИВОЕ
РАВНОВЕСИЕ) или отклониться ещё больше (НЕУСТОЙЧИВОЕ
РАВНОВЕСИЕ).
Когда отклонения от положения равновесия не приводят к
каким – либо изменениям в состоянии тела – такое равновесие
называют безразличным.
Если равновесие сил сохраняется – это БЕЗРАЗЛИЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ
Для устойчивого равновесия центр тяжести тела должен
находиться в самом низком из возможных для него
положений.
Центр тяжести выше точки опоры.
Если центр тяжести находится выше точки опоры, то в этом случае осуществить
равновесие сил практически невозможно. При малейшем отклонении карандаша от
вертикального положения его центр тяжести понижается и карандаш падает.
Равновесие тела, имеющего точку опоры, устойчиво при
условии, что центр тяжести расположен ниже точки опоры.
Центр
тяжести
ниже
точки
опоры.
В этом случае равновесие тела (системы тел) устойчивое. При
отклонении тела центр тяжести повышается и тело возвращается в
исходное положение.
Неустойчивое равновесие.
Центр тяжести выше
точки опоры
Равновесие тела, имеющего точку опоры ниже центра тяжести, неустойчиво. Но
равновесие может непрерывно восстанавливаться путем смещения точки опоры тела в
сторону смещения центра тяжести.
Хождение на ходулях (две точки опоры или линия опоры) осуществляется
путем непрерывного смещения центра тяжести относительно линии
соединяющей точки опоры (АВ).
Устойчивое равновесие.
По положению центра тяжести относительно опоры можно судить о виде
равновесия. Например, езда эквилибриста по канату на велосипеде с противовесом
является примером устойчивого равновесия.
На тела, имеющие поверхность опоры, действуют и
уравновешивают друг друга сила тяжести и сила упругости со
стороны опоры, перпендикулярная её поверхности.
Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но разная высота,
имеют разный предельный угол наклона. Если этот угол превысить, то
тела опрокидываются.
При более низком положении центра тяжести необходимо затратить
большую работу А для опрокидывания тела. Следовательно работа по
опрокидыванию тела может служить мерой его устойчивости.
М
Момент
о
силы
Опрокидывающий момент
Момент
устойчивости
Практически удобнее для определения степени устойчивости тела
пользоваться не понятием работы, а понятием МОМЕНТА СИЛ.
Устойчивость тела определяется условием: М опр < M уст.
Равновесие мотоцикла при движении непрерывно восстанавливается за счет
смещения центра тяжести по отношению к линии, соединяющей точки опоры колес.
Это достигается наклоном корпуса водителя и поворотом руля.
Устойчивым считают
тот мотоцикл, который при минимальном
вмешательстве водителя сохраняет направление движения.
На погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила Fа. Точка приложения
выталкивающей силы находится в центре тяжести вытесненного телом объёма
жидкости. Эта точка называется ЦЕНТРОМ ДАВЛЕНИЯ (С).
Вертикально плавающий брусок находится в неустойчивом равновесии,
так как при ничтожном отклонении от вертикального положения пара сил
(сила тяжести G и выталкивающая сила Fа) опрокинут его.
Если брусок плавает плашмя, то его равновесие устойчиво. При внешнем
воздействии брусок наклонится и центр давления О сместится.
При устранении внешнего давления пара сил G и Fа возвращают
брусок в исходное положение.
Между плавающим бруском и кораблём много общего. Под действием ветра или
волны корабль наклоняется, и центр давления смещается в сторону наклона. Пара
сил G и Fа восстанавливают первоначальное положение корабля при устранении
внешнего воздействия.
Чем ниже центр тяжести О корабля, тем больше плечо L силы и тем больше
устойчивость корабля. Поэтому тяжелые грузы на нём размещают в трюмах, а
легкие – на палубе.
Для перевозки на палубе тяжелых грузов, например железнодорожных
составов, применяют двухпарусные суда – катамараны.
Небольшие рыбачьи суда, встреачающиеся у берегов Австралии, имеют
балансирное бревно. Оно придет судну устойчивость и при любых наклонах
создаёт восстанавливающий момент.
Чтобы обеспечить устойчивость военных кораблей, стволы орудий
главного калибра располагают по оси судна.
Если резко затормозить или изменить направление движения тела, оно может
опрокинуться. Под устойчивостью движущегося тела понимают его способность
двигаться в разнообразных условиях без опрокидывания.
Движущееся тело при изменении его скорости может и не
опрокинуться. Если увеличить момент устойчивости: например,при
торможении необходимо отклониться назад.
Опрокидывание может произойти и при повороте, так как велосипедист и
велосипед по инерции должны сохранять направление своего движения.
Двухколёсный велосипед не обладает поперечной устойчивостью, и
поэтому велосипедист вынужден наклоняться для создания момента
устойчивости, препятствующего опрокидыванию.
х
тест
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
В каком равновесии находится канатоходец?
а) в неустойчивом б) в устойчивом
Почему не опрокидывается вагон однорельсовой подвесной дороги?
а) потому что закреплен
б) центр тяжести вагона находится ниже линии подвеса
Стержень из проволоки подвешен на нити за середину. Останется ли он в равновесии, если один
конец его согнуть вдвое?
а)да, останется
б)нет, со стороны согнутой половины стержня действует вдвое меньший момент силы.
Почему при установке стогометателей на колесные трактора колеса должны быть расставлены
на максимальную ширину колес?
а)увеличивается площадь опоры, увеличивается устойчивость
б) понижается центр тяжести, увеличивается устойчивость
Сидящий в лодке человек встал во весь рост. Как изменилась устойчивость лодки?
а)равновесие будет устойчивым, так как центр тяжести переместился вверх
б)равновесие будет неустойчивым, так как центр тяжести переместился вверх
Почему подъемный кран не опрокидывается в сторону поднимаемого груза?
а)вертикаль, проведенная через центр тяжести крана, всегда проходит через его площадь опоры
б) потому что у него есть противовес
В каких видах равновесия может быть шар на горизонтальной плоскости, если одна половина
шара деревянная, а другая - свинцовая?
а) в устойчивом
б) в неустойчивом и устойчивом
• Правильно!
вперед
• Не верно. Подумай!
назад