Номер 1, страница 195 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 41. Центр тяжести (центр масс) системы материальных точек и твёрдого тела. 6. Статика. Механика - номер 1, страница 195.

Условие.

1. Какие положения равновесия возможны при подвешивании тела? Где при этом относительно опоры находится центр тяжести тела?

Решение.

При подвешивании тела, то есть когда у него есть точка опоры (подвеса), вокруг которой оно может свободно вращаться, возможны три вида равновесия. Равновесие достигается, когда центр тяжести тела и точка опоры находятся на одной вертикальной прямой, так как в этом случае момент силы тяжести относительно точки опоры равен нулю.

Устойчивое равновесие

Положение равновесия является устойчивым, если при малом отклонении тела от этого положения возникает сила или момент сил, стремящийся вернуть тело обратно. Для подвешенного тела это происходит, когда его центр тяжести занимает самое низкое из возможных положений. Это означает, что центр тяжести находится вертикально ниже точки опоры. При отклонении от этого положения потенциальная энергия тела увеличивается, и сила тяжести создает возвращающий момент.

Неустойчивое равновесие

Положение равновесия является неустойчивым, если при малом отклонении тела от этого положения оно продолжает удаляться от него. Такое равновесие соответствует максимальному значению потенциальной энергии. Для подвешенного тела это означает, что центр тяжести находится вертикально выше точки опоры. Любое, даже самое незначительное, отклонение приведет к тому, что сила тяжести создаст момент, который будет увеличивать это отклонение.

Безразличное равновесие

Положение равновесия является безразличным, если при отклонении от него тело остается в новом положении, которое также является положением равновесия. Это возможно в том случае, когда при любом повороте тела его потенциальная энергия не изменяется. Для подвешенного тела это условие выполняется, если точка опоры совпадает с его центром тяжести. В этом случае высота центра тяжести остается постоянной при вращении, и тело будет находиться в равновесии в любом положении.

Ответ: При подвешивании тела возможны три положения равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. В положении устойчивого равновесия центр тяжести находится вертикально под точкой опоры; в положении неустойчивого равновесия — вертикально над точкой опоры; в положении безразличного равновесия — центр тяжести совпадает с точкой опоры.