Номер 2, страница 132, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Основы статики. Параграф 30. Центр тяжести. Виды равновесия. Вопросы и задания - номер 2, страница 132.

Условие.

2. Чем определяется устойчивость равновесия тела?

Решение.

Устойчивость равновесия тела — это его способность самопроизвольно возвращаться в исходное положение равновесия после того, как оно было из него выведено. Устойчивость определяется главным образом двумя факторами: высотой положения центра тяжести и размером площади опоры.

1. Высота центра тяжести

Чем ниже расположен центр тяжести тела относительно площади опоры, тем более устойчивым является его равновесие. Это связано с тем, что при отклонении тела из положения устойчивого равновесия его центр тяжести поднимается. При этом сила тяжести, приложенная к центру тяжести, создает возвращающий момент, который стремится опустить центр тяжести и вернуть тело в исходное положение. Это положение соответствует минимуму потенциальной энергии тела ($E_p = mgh$).

2. Площадь опоры

Чем больше площадь опоры, тем устойчивее тело. Площадь опоры — это многоугольник, образованный линиями, которые соединяют крайние точки опоры тела. Условием равновесия является то, что вертикальная линия, проведенная через центр тяжести тела, должна проходить внутри этой площади опоры. Если площадь опоры велика, то для опрокидывания тела требуется значительно большее смещение или наклон, чтобы эта вертикаль вышла за пределы контура опоры.

В связи с этим выделяют три вида равновесия:

Устойчивое равновесие: При малом отклонении тело возвращается в исходное положение. Центр тяжести находится в самом низком возможном положении, потенциальная энергия минимальна. Например, шарик на дне вогнутой поверхности или книга, лежащая на столе.

Неустойчивое равновесие: При малейшем отклонении тело продолжает удаляться от положения равновесия. Центр тяжести находится в самом высоком возможном положении, потенциальная энергия максимальна. Например, карандаш, стоящий на острие.

Безразличное равновесие: При отклонении тело остается в новом положении, так как оно также является положением равновесия. Высота центра тяжести и потенциальная энергия не изменяются. Например, шарик на горизонтальной плоскости.

Ответ: Устойчивость равновесия тела определяется высотой его центра тяжести и площадью опоры. Тело является более устойчивым, если его центр тяжести расположен как можно ниже, а площадь опоры как можно больше. Главное условие устойчивости — вертикаль, опущенная из центра тяжести тела, не должна выходить за пределы площади его опоры.