Номер 2, страница 88 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-47. Центр тяжести тела. Условия равновесия тел. Вариант № 1 - номер 2, страница 88.

Решение.

Решение

На стальной шарик, находящийся в сферической чаше, действуют сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры, направленная перпендикулярно поверхности чаши. Из-за наличия сил трения (трения качения и сопротивления воздуха) любая начальная кинетическая энергия шарика со временем будет рассеиваться.

Шарик остановится в положении равновесия. Равновесие наступает тогда, когда равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Для шарика в сферической чаше это возможно только в одной точке – в самой нижней точке чаши. В этом положении сила тяжести направлена строго вниз, а сила реакции опоры – строго вверх, они уравновешивают друг друга. В любой другой точке чаши равнодействующая силы тяжести и силы реакции опоры будет иметь составляющую, направленную к нижней точке, что заставит шарик двигаться.

С точки зрения энергии, система всегда стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. Потенциальная энергия шарика в поле тяготения Земли зависит от его высоты: $E_p = mgh$. Самая низкая точка в сферической чаше соответствует минимальной высоте, а значит, и минимальной потенциальной энергии.

Такое положение равновесия, при котором потенциальная энергия системы минимальна, называется устойчивым равновесием. Если шарик немного сместить из этого положения, он вернется обратно, совершая затухающие колебания вокруг него.

Ответ: Шарик остановится в самой нижней точке сферической чаши. Это положение является положением устойчивого равновесия.