Номер 6, страница 149 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Параграф 62. Центр тяжести тела. Условия равновесия тел - номер 6, страница 149.

Решение.

① Равновесие тела зависит от того, как изменяется его потенциальная энергия при малом смещении. Тело находится в положении устойчивого равновесия, если его потенциальная энергия минимальна, и в положении неустойчивого равновесия, если его потенциальная энергия максимальна.

В положении I шар находится на вершине выпуклой поверхности. Его центр масс занимает наивысшее возможное положение, а значит, его потенциальная энергия максимальна. При малейшем смещении шар начнет скатываться вниз, уменьшая свою потенциальную энергию, и не вернется в исходное положение. Такое равновесие называется неустойчивым.

В положении II шар находится в нижней точке вогнутой поверхности. Его центр масс занимает самое низкое возможное положение, а значит, его потенциальная энергия минимальна. При смещении из этого положения его центр масс поднимается, потенциальная энергия увеличивается, и под действием силы тяжести возникает возвращающая сила, которая стремится вернуть шар в исходное положение. Такое равновесие называется устойчивым.

Ответ: в положении I равновесие шара неустойчивое, а в положении II — устойчивое.

② Поскольку заштрихованная половина шара изготовлена из более плотного вещества, центр масс всего шара смещен от его геометрического центра в сторону этой более тяжелой половины. Условием устойчивого равновесия является самое низкое положение центра масс.

В положении I более тяжелая (заштрихованная) часть находится наверху. Это означает, что центр масс шара находится в наивысшей возможной точке. Такое положение является неустойчивым, так как при малейшем отклонении центр масс начнет опускаться, и шар перевернется.

В положении II более тяжелая часть находится внизу. В этом случае центр масс шара занимает самое низкое возможное положение. Такое положение является устойчивым. При попытке наклонить шар его центр масс будет подниматься, и возникнет возвращающий момент сил, который вернет шар в исходное положение.

Ответ: в положении I равновесие шара неустойчивое, а в положении II — устойчивое.

③ Устойчивость тела на опоре определяется двумя факторами: высотой его центра масс над опорой и площадью опоры. Тело тем устойчивее, чем ниже расположен его центр масс и чем больше площадь его опоры.

Самое устойчивое положение — III. В этом положении кирпич лежит на своей самой большой грани. Площадь опоры максимальна, а высота центра масс над поверхностью — минимальна. Чтобы его опрокинуть, нужно совершить наибольшую работу по поднятию его центра масс.

Наименее устойчивое положение — I. В этом положении кирпич стоит на своей самой маленькой грани. Площадь опоры минимальна, а высота центра масс — максимальна. Даже небольшое отклонение приведет к тому, что вертикаль, проведенная из центра масс, выйдет за пределы площади опоры, и кирпич упадет.

Ответ: самое устойчивое положение кирпича — III, а наименее устойчивое — I.