Номер 2, страница 188 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 5. Статика. Параграф 29. Равновесие тела. Момент силы. Условия равновесия твёрдого тела. Упражнения - номер 2, страница 188.

Условие.

2. Вырезанную из картона фигурку бегемота подвесили на нити, прикреплённой к точке $\text{A}$ (рис. 119). По линии отвеса провели черту, как показано на рисунке. Затем эту же фигурку подвесили на нити, прикреплённой к точке $\text{B}$, и провели ещё одну черту по линии отвеса. Чему соответствует точка $\text{O}$, отмеченная на пересечении двух указанных линий? Проведите такой же эксперимент с другим плоским телом.

Рис. 119

Решение.

2. Когда тело, подвешенное за одну точку, находится в состоянии равновесия, его центр масс (или центр тяжести) всегда располагается на вертикальной прямой, проходящей через точку подвеса. Это условие равновесия, при котором момент силы тяжести, приложенной к центру масс, равен нулю. Линия отвеса как раз и показывает эту вертикальную прямую.

В эксперименте, описанном в задаче, фигурку подвешивают последовательно за две разные точки (A и B). Каждый раз по линии отвеса проводят черту. Поскольку центр масс — это определённая точка, принадлежащая телу, она должна лежать на каждой из этих линий. Следовательно, точка пересечения двух таких линий (точка О) и является центром масс (центром тяжести) фигурки.

Проведение аналогичного эксперимента с другим плоским телом, например, с куском картона произвольной формы, включает следующие шаги:

1. Сделайте в картонной фигуре два небольших отверстия (А и В) на некотором расстоянии друг от друга, ближе к краю.

2. Подвесьте фигуру за отверстие А так, чтобы она могла свободно качаться. Дождитесь её полной остановки.

3. Вдоль нити отвеса, также подвешенного к точке А, проведите на фигуре прямую линию.

4. Повторите шаги 2 и 3, подвесив фигуру за точку В.

5. Точка пересечения двух проведённых линий укажет положение центра масс этого тела.

Ответ: Точка О, отмеченная на пересечении двух указанных линий, соответствует центру масс (центру тяжести) фигурки бегемота.

3. Эксперимент по определению положения центра масс предложенного тела (в случае, если это плоская фигура) проводится методом подвешивания. Для этого потребуется следующее оборудование: исследуемое тело, штатив или гвоздь для подвешивания, отвес (нить с грузом), карандаш.

Порядок выполнения работы:

1. Выберите на краю тела точку для первого подвеса (точка А). Если необходимо, сделайте в этой точке небольшое отверстие.

2. Подвесьте тело за точку А так, чтобы оно находилось в состоянии свободного виса.

3. После того как колебания прекратятся, и тело займет устойчивое положение равновесия, проведите с помощью отвеса вертикальную линию вниз от точки подвеса А.

4. Выберите вторую точку для подвеса (точка В), расположенную на удалении от первой.

5. Повторите шаги 2 и 3 для точки В.

6. Точка пересечения двух проведённых на теле линий является искомым центром масс.

7. Для повышения точности и проверки результата можно провести третье измерение, подвесив тело за третью точку (С). Третья линия также должна пройти через найденную точку пересечения.

Ответ: Положение центра масс тела определяется как точка пересечения вертикальных линий, проведённых из как минимум двух разных точек подвеса, когда тело находится в состоянии равновесия.