Номер 2, страница 440 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Задания по проектной и исследовательской деятельности. Задания к главе 5 «Статика» - номер 2, страница 440.

Условие.

2. Проведите эксперимент по определению положения центра масс тела, предложенного учителем.

Решение.

Решение

Поскольку конкретное тело не указано, опишем общий экспериментальный метод определения центра масс для произвольного плоского тела (например, фигуры, вырезанной из картона).

Оборудование:

1. Исследуемое плоское тело неправильной формы.

2. Штатив с иглой или гвоздь для подвешивания.

3. Отвес (нить с небольшим грузом).

4. Карандаш или маркер.

5. Шило или игла для проделывания отверстий.

Ход эксперимента:

1. Проделайте с помощью шила небольшое отверстие (точка A) у края исследуемого тела.

2. Подвесьте тело на иглу, вставленную в это отверстие, так, чтобы оно могло свободно вращаться вокруг точки подвеса. Дождитесь, когда колебания прекратятся и тело займет положение равновесия.

3. На эту же иглу рядом с телом подвесьте отвес. Нить отвеса будет указывать вертикальное направление.

4. Когда и тело, и отвес будут неподвижны, аккуратно отметьте на поверхности тела линию, совпадающую с направлением нити отвеса. Центр масс тела находится где-то на этой линии.

5. Снимите тело с иглы и проделайте второе отверстие (точка B) в другой части его края, желательно на значительном расстоянии от первого.

6. Повторите шаги 2–4, подвесив тело за точку B. Вы получите вторую линию на поверхности тела.

7. Точка пересечения двух проведенных линий является центром масс данного тела. Для проверки и повышения точности можно повторить процедуру, подвесив тело за третью точку (C). Третья линия должна также пройти через найденную точку пересечения.

Объяснение метода:

Когда тело, подвешенное в одной точке, находится в равновесии, его центр масс располагается на вертикальной прямой, проходящей через точку подвеса. Это происходит потому, что в таком положении момент силы тяжести относительно точки подвеса равен нулю. Отвес как раз и позволяет нам определить эту вертикальную линию. Проводя эксперимент для двух разных точек подвеса, мы находим две прямые, на которых лежит центр масс. Их пересечение и дает искомое положение центра масс.

Ответ: Центр масс плоского тела определяется как точка пересечения вертикальных линий, проведенных из как минимум двух разных точек подвеса, когда тело находится в состоянии устойчивого равновесия.