Номер 3, страница 49 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

III. Основы статики. Смотрим и думаем - номер 3, страница 49.

Условие.

3. В каком положении спичечный коробок обладает наибольшей устойчивостью? Почему? Нарисуйте устойчивое положение.

Решение.

Решение

В каком положении спичечный коробок обладает наибольшей устойчивостью?
Спичечный коробок обладает наибольшей устойчивостью, когда он лежит на своей самой большой по площади грани (плашмя).

Почему?
Устойчивость тела определяется двумя основными факторами: площадью опоры и высотой его центра тяжести над этой опорой.
1. Наибольшая площадь опоры: Когда коробок лежит на самой большой грани, площадь его опоры максимальна. Чем больше площадь опоры, тем сложнее опрокинуть тело. Для того чтобы тело потеряло равновесие, вертикаль, опущенная из его центра тяжести, должна выйти за пределы площади опоры. При большей площади опоры для этого требуется больший угол наклона.
2. Наименьшая высота центра тяжести: В этом положении центр тяжести коробка находится на минимально возможной высоте. Устойчивость тела тем выше, чем ниже расположен его центр тяжести. Это связано с тем, что для опрокидывания тела нужно совершить работу по подъему его центра тяжести и, следовательно, увеличить его потенциальную энергию ($E_p = mgh$). Когда начальная высота $\text{h}$ центра тяжести минимальна, для его подъема требуется совершить большую работу. Таким образом, положение с наименьшей потенциальной энергией является самым устойчивым.

Нарисуйте устойчивое положение.

Ответ: Спичечный коробок наиболее устойчив, когда лежит на грани с самой большой площадью. Это обусловлено тем, что в таком положении он имеет максимальную площадь опоры и его центр тяжести находится на минимальной высоте.