Номер 5, страница 47 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

5. При каких условиях тело находится в устойчивом равновесии? Неустойчивом равновесии? Безразличном равновесии?

При каких условиях тело находится в устойчивом равновесии?

Равновесие тела называется устойчивым, если при малом отклонении от положения равновесия возникают силы или моменты сил, которые стремятся вернуть тело в исходное положение. Такое равновесие характеризуется следующими условиями:

1. Потенциальная энергия тела $E_p$ в положении равновесия минимальна. При любом малом смещении из этого положения потенциальная энергия тела увеличивается, и система стремится вернуться в состояние с наименьшей энергией.

2. Центр тяжести тела находится в самом низком из всех возможных близлежащих положений. Если тело имеет точку опоры или ось вращения, то для устойчивого равновесия его центр тяжести должен находиться ниже точки опоры или оси вращения.

Примером может служить шарик на дне сферической чаши или маятник в нижней точке траектории.

Ответ: Тело находится в устойчивом равновесии, если его потенциальная энергия минимальна, а центр тяжести занимает самое низкое положение. При небольшом смещении тело самопроизвольно возвращается в исходное положение равновесия.

Неустойчивом равновесии?

Равновесие тела называется неустойчивым, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникают силы или моменты сил, которые уводят тело еще дальше от этого положения. Условия для неустойчивого равновесия:

1. Потенциальная энергия тела $E_p$ в положении равновесия максимальна. При любом малом смещении потенциальная энергия тела уменьшается, что заставляет его продолжать движение от исходного положения.

2. Центр тяжести тела находится в самом высоком из всех возможных близлежащих положений. Если тело имеет точку опоры или ось вращения, то для неустойчивого равновесия его центр тяжести находится выше точки опоры или оси вращения.

Примером является шарик, сбалансированный на вершине сферы, или карандаш, стоящий на острие.

Ответ: Тело находится в неустойчивом равновесии, если его потенциальная энергия максимальна, а центр тяжести занимает самое высокое положение. При малейшем смещении тело не возвращается в исходное положение.

Безразличном равновесии?

Равновесие тела называется безразличным, если оно может находиться в равновесии в любом из близлежащих положений. При смещении тело остается в новом положении, которое также является положением равновесия. Условия для безразличного равновесия:

1. Потенциальная энергия тела $E_p$ не изменяется при его смещении. Любое соседнее положение является таким же состоянием равновесия.

2. При смещении тела высота его центра тяжести не изменяется. Это характерно для тел, у которых опорная поверхность является горизонтальной плоскостью (например, шар или цилиндр на столе), или если центр тяжести тела совпадает с осью вращения.

Примером является шар на горизонтальной плоскости.

Ответ: Тело находится в безразличном равновесии, если при его смещении высота центра тяжести и его потенциальная энергия не изменяются. Любое новое положение тела также является положением равновесия.