Номер 612, страница 71 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Работа и мощность. Энергия. 25. Применение правила равновесия рычага к блоку. «Золотое правило» механики. Центр тяжести тела - номер 612, страница 71.

Решение.

Решение

Для определения вида равновесия тела необходимо проанализировать, как изменится его потенциальная энергия (а следовательно, и высота центра тяжести) при малом смещении из положения равновесия. Существует три вида равновесия:

1. Устойчивое равновесие: при малом отклонении от положения равновесия тело возвращается в исходное положение. Это соответствует минимуму потенциальной энергии, то есть центр тяжести тела находится в наинизшем возможном положении.

2. Неустойчивое равновесие: при малом отклонении тело продолжает удаляться от положения равновесия. Это соответствует максимуму потенциальной энергии, то есть центр тяжести тела находится в наивысшем возможном положении.

3. Безразличное равновесие: при малом отклонении тело остается в новом положении. Это соответствует постоянному значению потенциальной энергии, то есть высота центра тяжести не изменяется при смещении.

В данной задаче шар неоднороден, так как его заштрихованная половина изготовлена из более плотного вещества. Это означает, что центр тяжести всего шара смещен от его геометрического центра в сторону более тяжелой, заштрихованной половины.

Рассмотрим оба положения, изображенные на рисунке.

Положение шара слева

В этом положении более плотная (заштрихованная) половина шара находится сверху. Соответственно, центр тяжести шара расположен выше его геометрического центра, на вертикальной линии, проходящей через точку опоры. Это наивысшее возможное положение для центра тяжести. Любое малое отклонение от этого положения приведет к тому, что центр тяжести опустится. Сила тяжести, приложенная к центру тяжести, создаст вращающий момент, который будет стремиться и дальше опустить центр тяжести, уводя шар от начального положения. Следовательно, такое равновесие является неустойчивым.

Ответ: равновесие неустойчивое.

Положение шара справа

В этом положении более плотная (заштрихованная) половина шара находится снизу. Центр тяжести шара расположен ниже его геометрического центра, на вертикальной линии, проходящей через точку опоры. Это наинизшее возможное положение для центра тяжести. Любое малое отклонение от этого положения приведет к тому, что центр тяжести поднимется. Сила тяжести создаст возвращающий вращающий момент, который будет стремиться вернуть шар в исходное состояние, опустив центр тяжести в его самое низкое положение. Следовательно, такое равновесие является устойчивым.

Ответ: равновесие устойчивое.