Номер 4, страница 47 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

4. Какие виды равновесия существуют?

Равновесие — это состояние, в котором тело сохраняет свою скорость неизменной (в частном случае, покоится). Для этого необходимо, чтобы векторная сумма всех действующих на тело сил и сумма моментов всех сил относительно любой точки были равны нулю: $ \sum \vec{F} = 0 $ и $ \sum \vec{M} = 0 $. Существует три вида механического равновесия, которые классифицируются по поведению тела после его малого смещения из положения равновесия.

Устойчивое равновесие

Это такое состояние, при котором тело, выведенное из положения равновесия, возвращается в него обратно. При смещении тела из положения устойчивого равновесия его центр тяжести поднимается, а его потенциальная энергия увеличивается. В положении устойчивого равновесия потенциальная энергия тела минимальна. Возникающая при отклонении равнодействующая сила стремится вернуть тело в исходное положение.

Примеры: шарик, лежащий на дне сферической чаши; книга, лежащая плашмя на столе; маятник, висящий в нижней точке.

Ответ: при устойчивом равновесии тело после отклонения возвращается в исходное положение; его потенциальная энергия в этом положении минимальна.

Неустойчивое равновесие

Это такое состояние, при котором тело, даже при малейшем отклонении от положения равновесия, продолжает удаляться от него. При смещении тела из положения неустойчивого равновесия его центр тяжести опускается, а потенциальная энергия уменьшается. В положении неустойчивого равновесия потенциальная энергия тела максимальна. Равнодействующая сила, возникающая при отклонении, направлена в сторону от положения равновесия.

Примеры: шарик, сбалансированный на вершине купола; карандаш, поставленный на острие; стержень, стоящий на одном из своих торцов.

Ответ: при неустойчивом равновесии тело после отклонения не возвращается в исходное положение, а продолжает от него удаляться; его потенциальная энергия в этом положении максимальна.

Безразличное равновесие

Это такое состояние, при котором тело, выведенное из положения равновесия, остается в новом положении. При смещении тела его центр тяжести не изменяет своей высоты, а потенциальная энергия остается постоянной. В любом из этих положений тело находится в равновесии.

Примеры: шар на горизонтальной плоскости; цилиндр, лежащий на боку на горизонтальной поверхности.

Ответ: при безразличном равновесии тело после смещения остается в новом положении равновесия; его потенциальная энергия при этом не изменяется.