Номер 614, 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 614, страница 71.

Решение.

Какое положение кирпича, изображённого на рисунке 80, самое устойчивое?

Самое устойчивое положение — C. В этом положении кирпич лежит на своей самой большой грани, что обеспечивает ему наибольшую площадь опоры и самую низкую высоту центра тяжести. Для опрокидывания тела из положения равновесия необходимо совершить работу по подъёму его центра тяжести. В положении C эта работа будет максимальной, что и характеризует наибольшую устойчивость.

Ответ: Положение C.

Наименее устойчивое?

Наименее устойчивое положение — A. В этом положении кирпич стоит на самой маленькой грани. Это означает, что у него минимальная площадь опоры и максимальная высота центра тяжести. Такое положение обладает наибольшей потенциальной энергией, и для его опрокидывания требуется совершить минимальную работу.

Ответ: Положение A.

Почему?

Устойчивость тела в поле силы тяжести определяется двумя ключевыми факторами: высотой его центра тяжести над опорой и площадью этой опоры.

1. Высота центра тяжести. Состояние устойчивого равновесия соответствует состоянию с минимальной потенциальной энергией тела. Потенциальная энергия определяется формулой $E_p = mgh$, где $\text{h}$ — высота центра тяжести. Чем ниже центр тяжести (меньше $\text{h}$), тем меньше потенциальная энергия и тем устойчивее тело.

2. Площадь опоры. Тело сохраняет равновесие до тех пор, пока вертикальная линия, проведённая из его центра тяжести, проходит внутри площади опоры. Чем больше площадь опоры, тем на больший угол можно отклонить тело без его опрокидывания.

Исходя из этого, положение C является самым устойчивым, так как оно сочетает в себе самую низкую высоту центра тяжести и самую большую площадь опоры. Положение A, напротив, наименее устойчиво из-за самой высокой высоты центра тяжести и самой маленькой площади опоры. Положение B является промежуточным по устойчивости.

Ответ: Устойчивость тела тем больше, чем ниже его центр тяжести и чем больше площадь опоры. Положение C наилучшим образом соответствует этим условиям, а положение A — наихудшим.