Номер 3, страница 48 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

III. Основы статики. Работаем с текстом - номер 3, страница 48.

Условие.

3. Определите виды равновесия для тел, изображённых на рисунке. Для каждого случая укажите цифру.

1) Устойчивое

2) Неустойчивое

3) Безразличное

Решение.

Для определения вида равновесия необходимо проанализировать, как изменится положение тела и его потенциальная энергия при малом смещении из положения равновесия.

• Устойчивое равновесие (1): при малом смещении тело возвращается в исходное положение; потенциальная энергия минимальна.
• Неустойчивое равновесие (2): при малом смещении тело продолжает удаляться от исходного положения; потенциальная энергия максимальна.
• Безразличное равновесие (3): при малом смещении тело остается в новом положении; потенциальная энергия не изменяется.

Настенные часы с маятником

Маятник часов подвешен так, что его центр тяжести находится ниже точки подвеса. Это положение соответствует минимуму потенциальной энергии. При отклонении маятника он будет стремиться вернуться в исходное положение. Это устойчивое равновесие.

Ответ: 1

Сноубордист

Человек на сноуборде имеет высокий центр тяжести и небольшую площадь опоры. Такое положение очень чувствительно к малейшим отклонениям. Чтобы не упасть, сноубордист должен постоянно прилагать усилия для сохранения баланса. Это пример неустойчивого равновесия.

Ответ: 2

Велосипедист

Система "велосипедист + велосипед" в статическом состоянии неустойчива. Центр тяжести находится высоко над линией опоры (линия, соединяющая точки касания колес с поверхностью). Малейший наклон в сторону выведет систему из равновесия. Это неустойчивое равновесие. (В движении равновесие поддерживается динамически).

Ответ: 2

Шарик на горизонтальной плоскости

При перемещении шарика по горизонтальной плоскости его центр тяжести остается на постоянной высоте. Потенциальная энергия не меняется, и шарик будет находиться в равновесии в любом новом положении. Это безразличное равновесие.

Ответ: 3

Шарик в чаше

Шарик находится на дне вогнутой поверхности. Это положение с наименьшей возможной потенциальной энергией. При смещении шарика из этого положения он под действием силы тяжести скатится обратно. Это устойчивое равновесие.

Ответ: 1

Шарик на перевернутой чаше

Шарик сбалансирован на вершине выпуклой поверхности. Это положение с наибольшей потенциальной энергией. Любое смещение приведет к тому, что шарик скатится вниз и не вернется в исходное положение. Это неустойчивое равновесие.

Ответ: 2

Монета, стоящая на ребре

Когда монета стоит на ребре, ее центр тяжести находится в максимально высоком положении (по сравнению с положением лежа). Площадь опоры при этом минимальна. Это состояние неустойчивого равновесия, так как любое малое воздействие приведет к падению монеты.

Ответ: 2

Гантель, лежащая на полу

Лежащая на боку гантель симметрична относительно оси вращения. При ее перекатывании по ровной поверхности центр тяжести не меняет своей высоты. Гантель останется в равновесии в новом положении. Это безразличное равновесие.

Ответ: 3

Яблоко, висящее на ветке

Яблоко подвешено за черенок, то есть точка опоры (подвеса) находится выше его центра тяжести. Такое положение соответствует минимуму потенциальной энергии. При отклонении яблоко вернется в исходное положение. Это устойчивое равновесие.

Ответ: 1