Здания, мосты, балки вместе с опорами, части машин, книга на столе и многие другие тела покоятся, несмотря на то, что к ним со стороны других тел приложены силы. Большинство тел покоится на опорах, в том числе и человек.
Падающая башня в итальянском городе Пиза не падает, несмотря на свой наклон.
И такая конструкция то же удерживается в равновесии.
Гипотеза: Знание и правильное использование равновесия - это очень полезный навык в повседневной жизни человека.
Итак, целью нашей работы является: выяснить все возможные виды равновесия
2.1.Центр тяжести
Начнем с центра тяжести
Центром тяжести тела называют точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.
Положение центра тяжести может изменяться только при изменении относительного расположения частей тела.
2.2.Виды равновесия
Существует три вида равновесия:
1)устойчивое равновесие
2)неустойчивое равновесие
3) безразличное равновесие
1.Устойчивое равновесие
Именно его большинство людей обычно и понимают под «равновесием». Представьте себе шар на дне сферической чаши. В состоянии покоя он находится строго в центре чаши, где действие силы гравитационного притяжения Земли уравновешено силой реакции опоры, направленной строго вверх, и шар покоится там подобно тому, как вы покоитесь в своем кресле. Если сместить шар в сторону от центра, откатив его вбок и вверх в направлении края чаши, то, стоит его отпустить, как он тут же устремится обратно к самой глубокой точке в центре чаши — в направлении положения устойчивого равновесия.
Устойчивое равновесие в природе. Например, вращение Земли вокруг Солнца . Представьте себе, что получилось бы, если бы наша Земля сегодня оборачивалась вокруг своей оси за 24 часа, а завтра — за сорок часов, а послезавтра — за восемь. Но, к счастью, этого не происходит. И мы спокойно продолжаем существовать. Есть такая детская игрушка «Ванька-встанька». Как его ни толкай, как ни положи, он все равно встанет, покачается немного и займет устойчивое положение.
2.Неустойчивое равновесие
Не всякое равновесие, однако, является устойчивым. Представьте себе шар, балансирующий на лезвии ножа. Направленная строго вниз сила земного притяжения в этом случае, очевидно, также полностью уравновешена направленной вверх силой реакции опоры. Но стоит отклонить центр шара в сторону от точки покоя, приходящейся на линию лезвия хоть на долю миллиметра (а для этого достаточно мизерного силового воздействия), как равновесие будет мгновенно нарушено и сила земного притяжения начнет увлекать шар всё дальше от него.
3.Безразличное равновесие
Промежуточный случай между устойчивым и неустойчивым равновесием — так называемое безразличное равновесие, при котором любая точка системы является точкой равновесия, и отклонение системы от исходной точки покоя ничего не изменяет в раскладе сил внутри нее. Представьте себе шар на абсолютно гладком горизонтальном столе — куда бы вы его ни сместили, он останется в состоянии равновесия.
2.3. Эксперименты , показывающие равновесие тел.
Первый опыт:
Возьмем молоток , линейку и обычную резинку.
Установим как показано на фото и конструкция будет находится в равновесии.
Второй опыт:
Для него нам понадобится 2 вилки , зубочистка и опора в виде бутылки.
Как в цирке!
2.4.Гимнаст на канате
В цирке Вы часто видите удивительно ловких канатоходцев и эквилибристов. Даже дрессированные животные поражают нас своими умениями удерживать на носу разноцветные шары. Может быть все дело в том, что они знают какие-то секреты? А все секреты - в законах физики! Равновесие предмета зависит от положения его центра тяжести.
Так при ходьбе по натянутому канату или проволоке канатоходцы идут обычно с расставленными в обе стороны руками, балансируют, причем явно заметно покачивание из стороны в сторону. При каждом шаге артист старается установить центр тяжести своего тела над опорой. С длинным шестом в руках удерживать равновесие легче. Выдвигая шест влево или вправо, канатоходец может удерживать свой центр тяжести точно над точкой опоры.
3.Вывод
Рассмотрев различные виды равновесия, их особенности и проведя опыты, приходим к выводу: для равновесия тела необходимо и достаточно, чтобы геометрическая сумма всех сил, действующих на любой элемент этого тела, была равна нулю; вид равновесия тел зависит от направления сил, действующих на тело: силы тяжести, силы реакции опоры, силы, выводящей тело из состояния равновесия. Расположение центра тяжести относительно точек опоры влияет на равновесие тела. Занимательные опыты по равновесию тел позволяют, во-первых, проверить эти утверждения самим, во-вторых, в интересной доступной форме показать, как в обычной жизни можно добиваться равновесия. Так же мы доказали полезность равновесия в жизни.