Номер 7, страница 135 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 8. Закон сохранения энергии. Параграф 31. Равновесие и потенциальная энергия - номер 7, страница 135.

Условие.

7. Житейский опыт показывает, что невысокий человек чувствует себя в автобусе устойчивее высокого, а человек с тяжелыми сумками в руках — устойчивее человека без сумок. Почему?

Решение.

Решение

Устойчивость тела зависит от двух основных факторов: высоты его центра тяжести над опорой и площади опоры. Устойчивость тем выше, чем ниже расположен центр тяжести и чем больше площадь опоры. Тело находится в состоянии устойчивого равновесия до тех пор, пока вертикальная линия, проведенная из его центра тяжести, проходит внутри площади опоры.

Рассмотрим оба случая, описанные в вопросе, с точки зрения этих принципов.

1. Невысокий человек по сравнению с высоким.

Центр тяжести человека находится примерно на уровне пупка. У невысокого человека центр тяжести расположен ниже, чем у высокого. Во время движения автобуса (при торможении, ускорении или на поворотах) на пассажиров действует сила инерции. Эта сила создает опрокидывающий момент. Чем выше расположен центр тяжести, тем больше плечо этой силы и, соответственно, больше опрокидывающий момент. Следовательно, чтобы вывести из равновесия невысокого человека, требуется большее усилие или наклон, чем для высокого. Таким образом, невысокий человек обладает большей устойчивостью.

2. Человек с тяжелыми сумками по сравнению с человеком без сумок.

Когда человек держит в руках тяжелые сумки, он образует с ними единую систему «человек + сумки». Так как сумки находятся в опущенных руках, то есть ниже центра тяжести самого человека, общий центр тяжести всей системы смещается вниз. Как мы уже выяснили, понижение центра тяжести увеличивает устойчивость тела. Поэтому человек с тяжелыми сумками в руках становится более устойчивым к внешним воздействиям, таким как качка автобуса. Кроме того, для удержания равновесия с дополнительным грузом человек инстинктивно может шире расставить ноги, тем самым увеличивая площадь опоры, что также способствует повышению устойчивости.

Ответ: В обоих случаях устойчивость увеличивается из-за понижения общего центра тяжести. У невысокого человека центр тяжести изначально расположен ниже, чем у высокого. А у человека с тяжелыми сумками в руках общий центр тяжести системы «человек-сумки» смещается вниз по сравнению с центром тяжести человека без сумок. Чем ниже центр тяжести, тем выше устойчивость тела.