Номер 2, страница 111 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Задание 6. § 22. Условия равновесия тел. Центр тяжести тела. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 2, страница 111.

2. Вырежьте из картона кольцо толщиной 2 см. Подтвердите на опыте, что его центр тяжести находится на пересечении диаметров.

Это задание представляет собой описание физического эксперимента. Для его выполнения потребуются: лист плотного картона, циркуль, линейка, ножницы, игла или шило, нитка и небольшой груз (например, гайка) для изготовления отвеса.

Теоретическое обоснование

Центр тяжести — это точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на все частицы тела. Для однородного тела, имеющего центр симметрии, центр тяжести совпадает с этим геометрическим центром. Кольцо является осесимметричной фигурой. Любой его диаметр является осью симметрии. Поскольку все диаметры пересекаются в одной точке — геометрическом центре кольца, — то именно в этой точке и должен находиться центр тяжести. Важно отметить, что центр тяжести кольца находится в пространстве, не занятом веществом, то есть в его центральном отверстии.

Проведение опыта

Чтобы экспериментально доказать, что центр тяжести кольца находится на пересечении его диаметров, необходимо последовательно выполнить следующие действия.

1. Изготовление кольца

1. На листе картона с помощью циркуля начертите две концентрические окружности (с общим центром).
2. Расстояние между окружностями должно составлять 2 см. Например, можно выбрать радиус внешней окружности $R = 7$ см, а внутренней $r = 5$ см. Тогда ширина кольца будет равна $R - r = 2$ см.
3. Аккуратно вырежьте кольцо по контурам внешней и внутренней окружностей.

2. Определение центра тяжести методом подвешивания

1. Проделайте в кольце небольшое отверстие (точка А) у самого края.
2. Подвесьте кольцо за это отверстие на иглу или гвоздь так, чтобы оно могло свободно вращаться в вертикальной плоскости.
3. К этой же точке подвеса прикрепите отвес (нитку с грузом).
4. Дождитесь, пока кольцо и отвес придут в состояние покоя. В этом положении центр тяжести кольца будет находиться точно под точкой подвеса на вертикальной линии, указанной отвесом.
5. Аккуратно отметьте на кольце линию, совпадающую с нитью отвеса.
6. Проделайте второе отверстие (точка В) в другой части кольца (например, на расстоянии, равном примерно четверти длины окружности от первого).
7. Повторите шаги 2-5 для новой точки подвеса. Вы получите вторую линию на кольце.
8. Точка, где пересекаются две начерченные линии, и есть экспериментально найденный центр тяжести кольца. Для повышения точности можно повторить опыт с третьей точкой подвеса.

3. Проверка и вывод

1. С помощью линейки проведите на кольце два любых диаметра. Их точка пересечения является геометрическим центром кольца.
2. Сравните положение найденной в эксперименте точки пересечения линий от отвеса с точкой пересечения диаметров.

Вы обнаружите, что эти две точки совпадают. Это доказывает, что центр тяжести кольца находится на пересечении его диаметров.

Ответ: Для экспериментального подтверждения гипотезы нужно изготовить картонное кольцо толщиной 2 см. Затем, используя метод подвешивания, найти его центр тяжести. Кольцо подвешивается последовательно за две (или более) разные точки на его окружности. Каждый раз отмечается вертикальная линия, задаваемая отвесом, подвешенным из той же точки. Точка пересечения этих линий является искомым центром тяжести. При сравнении положения этой точки с геометрическим центром кольца (точкой пересечения диаметров) обнаруживается их полное совпадение, что и является экспериментальным подтверждением того, что центр тяжести кольца находится на пересечении его диаметров.