Номер 5, страница 135 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 8. Закон сохранения энергии. Параграф 31. Равновесие и потенциальная энергия - номер 5, страница 135.

Условие.

5. Какое из трех положений кирпича, показанных на рисунке 102, устойчиво?

Рис. 102

Решение.

Решение

Устойчивость тела на опоре определяется высотой его центра тяжести и площадью опоры. Тело находится в состоянии устойчивого равновесия, если его центр тяжести занимает самое низкое из возможных положений, а площадь опоры является наибольшей. В этом случае потенциальная энергия тела, которая вычисляется по формуле $U = mgh$, где $\text{h}$ - высота центра тяжести, будет минимальной.

Чтобы вывести тело из равновесия, необходимо приложить силу, которая поднимет его центр тяжести. Чем ниже находится центр тяжести и чем больше площадь опоры, тем большую работу нужно совершить, чтобы опрокинуть тело. Это означает, что тело обладает большей устойчивостью.

Рассмотрим три положения кирпича, показанные на рисунке:

1. Кирпич слева: Лежит на своей самой большой грани. В этом положении его площадь опоры максимальна, а центр тяжести находится на минимальной высоте от поверхности. Следовательно, это положение самое устойчивое.

2. Кирпич в центре: Стоит на самой маленькой грани. В этом положении его площадь опоры минимальна, а центр тяжести находится на максимальной высоте. Это положение наименее устойчиво.

3. Кирпич справа: Лежит на грани среднего размера. Это положение по устойчивости является промежуточным между первым и вторым.

Таким образом, самым устойчивым является первое положение кирпича.

Ответ: Наиболее устойчивым является положение кирпича, лежащего на самой большой грани (показано на рисунке слева).