Номер 4, страница 372 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Дополнительная глава. Элементы статики. Условия равновесия тела - номер 4, страница 372.

Условие.

4. Объясните, в чём состоит второе условие равновесия.

Решение.

3. Расскажите о моменте силы. В каких единицах его измеряют?

Момент силы, также известный как вращающий момент, — это физическая величина, являющаяся мерой вращательного действия силы на твёрдое тело. Он характеризует способность силы вызывать или изменять вращательное движение тела вокруг некоторой оси.

Величина момента силы $\text{M}$ равна произведению модуля приложенной силы $\text{F}$ на её плечо $\text{l}$. Плечо силы — это кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы, то есть длина перпендикуляра, опущенного из оси вращения на линию, вдоль которой действует сила.

Формула для расчёта момента силы выглядит следующим образом:

$M = F \cdot l$

Момент силы является векторной величиной. Его направление перпендикулярно плоскости, в которой лежат вектор силы и радиус-вектор точки приложения силы, и определяется по правилу правой руки (или правилу буравчика). Условно принято считать момент силы положительным, если он создаёт вращение против часовой стрелки, и отрицательным — если по часовой стрелке.

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения момента силы является ньютон-метр (Н·м).

Ответ: Момент силы — это физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на тело и равная произведению модуля силы на её плечо ($M = F \cdot l$). В системе СИ измеряется в ньютон-метрах (Н·м).

4. Объясните, в чём состоит второе условие равновесия.

Второе условие равновесия, или правило моментов, описывает условие отсутствия вращательного движения твёрдого тела. Оно гласит: для того чтобы тело, имеющее возможность вращаться, находилось в равновесии, алгебраическая сумма моментов всех приложенных к нему сил относительно любой неподвижной оси должна быть равна нулю.

Это условие гарантирует, что угловое ускорение тела равно нулю. Если тело покоилось, оно не начнёт вращаться. Если оно вращалось, то будет продолжать вращение с постоянной угловой скоростью (для статического равновесия угловая скорость должна быть равна нулю).

Математически второе условие равновесия записывается в виде:

$\sum M_i = 0$

или в развёрнутом виде для всех действующих сил:

$M_1 + M_2 + M_3 + ... = 0$

Это означает, что сумма моментов сил, вращающих тело в одном направлении (например, по часовой стрелке), должна быть равна по абсолютной величине сумме моментов сил, вращающих его в противоположном направлении (против часовой стрелки).

Для полного равновесия твёрдого тела необходимо одновременное выполнение двух условий: первого условия равновесия (векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю, $\sum \vec{F}_i = 0$), которое обеспечивает отсутствие поступательного ускорения, и второго условия равновесия, которое обеспечивает отсутствие углового ускорения.

Ответ: Второе условие равновесия заключается в том, что алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на тело, относительно любой оси вращения равна нулю ($\sum M_i = 0$).