Номер 3, страница 189 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 38. Параграф 54. Момент силы. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 3, страница 189.

Условие.

3. Полоску из жести уравновесьте на пальце или гладком карандаше. Проверьте, нарушится ли равновесие, если согнуть один из концов полоски. Объясните почему.

Решение.

Решение 2.

Решение

Если согнуть один из концов полоски, уравновешенной на опоре, то ее равновесие нарушится. Тот конец полоски, который не сгибали, перевесит и опустится вниз.

Объясняется это смещением центра масс (центра тяжести) полоски. Изначально, когда прямая однородная полоска находится в равновесии, точка опоры расположена точно под ее центром масс. Для такой полоски центр масс совпадает с ее геометрическим центром. В этом случае моменты сил тяжести, действующие на левую и правую части полоски относительно точки опоры, равны по величине и противоположны по направлению, поэтому они взаимно компенсируются.

Когда мы сгибаем один из концов, мы изменяем форму тела и, следовательно, распределение массы. Масса согнутого участка перемещается по горизонтали ближе к центру полоски (к точке опоры). В результате этого общий центр масс всей полоски смещается от первоначального положения в противоположную сторону — к прямому, не согнутому концу.

Теперь точка опоры больше не находится под новым центром масс. Сила тяжести, приложенная к смещенному центру масс, создает вращающий момент относительно точки опоры, поскольку у силы появляется плечо. Этот вращающий момент ($M \ne 0$) выводит полоску из состояния равновесия и заставляет ее вращаться. Прямой конец опускается, а согнутый — поднимается.

Ответ: Равновесие нарушится. Причина в том, что при сгибании одного из концов центр масс полоски смещается в сторону другого, прямого конца. Из-за этого смещения сила тяжести создает вращающий момент относительно точки опоры, который выводит тело из равновесия.