Как сделать макет по физике нахождение центра тяжести плоского тела неправильной формы
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
На каждое тело на Земле действует сила тяжести. При этом тела бывают самой разнообразной формы. Различные машины, механизмы, конструкции и строения, созданные человеком, должны быть устойчивыми для их нормального использования.
Это значит, что они должны находиться в равновесии. Каким образом добивается это условие?
В данном уроке мы рассмотрим как действует сила тяжести, к какой точке она приложена, чтобы мы могли говорить о равновесии тела. Мы введем определение центра тяжести тела и рассмотрим его особенности.
Центр тяжести
Рассмотрим простой пример. Возьмем линейку и подвесим ее на нити (рисунок 1).
Передвигая нить по длине линейки, найдем такое положение, чтобы линейка находилась в равновесии. Мы можем сказать, что линейка подвешена в центре тяжести.
Центр тяжести тела — это точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела.
Если мы мысленно разделим линейку на на несколько частей, то на каждую их них будет действовать сила тяжести. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз вне зависимости от положения тела.
Как мы увидели, у линейки центр тяжести будет находиться посередине ее длины. Но это справедливо не для всех тел. Если мы таким же образом подвесим лопату и будем искать положение, в котором она будет находиться в равновесии, то увидим другую ситуацию (рисунок 2). Лопата будет подвешена в центре тяжести ближе к началу ее черенка.
Расположение центра тяжести тела
Вокруг нас полно твердых тел сложной формы. Если с линейкой все было достаточно просто, то как найти центр тяжести более сложного тела?
Попробуем сделать это на практике. Вырежем фигуру произвольной неправильной формы из картона. Подвесим ее, используя отвес (рисунок 3, а).
Отвес — это приспособление, состоящее из нити и маленького грузика на ее конце. Служит для определения правильного вертикального положения других тел.
На нашу фигуру действуют две силы: сила тяжести и силы упругости. Сила тяжести направлена вертикально вниз, а сила упругости — вдоль нити. Так как мы используем отвес, задающий идеальную вертикальную линию, то сила упругости будет направлена вертикально вверх.
Картонная фигура покоится. Значит, эти две силы уравновешивают друг друга. Они равны по величине и направлены в противоположные стороны. Мы можем сказать, что точки приложения этих сил находятся на одной вертикальной прямой, которую отмечает отвес. Отметим эту линию карандашом на картоне.
Отцепим нашу фигуру и подвесим ее снова, но в другой точке (рисунок 3, б). Снова проведем линию по отвесу. Мы можем провести бесконечное множество линий, подвешивая фигуру в разных ее точках. Все эти линии будут пересекаться в одной точке (рисунок 3, в). Эта точка и будет центром тяжести тела C.
Это легко проверить. Возьмем фигуру из картона и поставим ее на острие карандаша а найденном центре тяжести (точка C). Фигура не будет крениться в какую-либо сторону, не упадет — она будет находится в равновесии (рисунок 3, г).
При любом положении тела его центр тяжести находится в одной и той же точке.
Для нахождения центра тяжести объемных геометрических фигур используют похожие способы. Так, центр тяжести шара находится в его геометрическом центре, а у параллелепипеда — в точке пересечения его диагоналей (рисунок 4).
Центр тяжести тела может находиться и вне самого тела. Например, у кольца (рисунок 5).
Примером тела с центром тяжести, находящимся вне тела, также могут служить разные сувениры. Например, вот эта птичка (рисунок 6). Она сделана так, что ее центр тяжести находится ровно под ее клювом. Это позволяет зрелищно держать такую игрушку на кончике пальца, создавая иллюзию полета.
Может ли измениться центр тяжести тела? Да, но только в том случае, если изменяется относительное расположение частей тела. Например, при непластичной деформации.
После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.
Подписи к слайдам:
Вопрос: какое значение имело то, что Джек забрался на верхушку дерева?
Точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела, называют центром тяжести.
У предмета правильной формы центр тяжести будет находиться в центре. А как же определить центр тяжести плоской неправильной фигуры?
Метод заключается в том, что тело (если размеры это позволяют) последовательно подвешивают за две любые его точки.
Цель: определить центр тяжести заданной плоской сложной фигуры опытным способом и проверить результат.
Приборы и материалы: фигура неправильной формы из картона, нить с иголкой, карандаш и линейка.
1.Как определить центр тяжести тела практически? 2.Когда тело, имеющее опору, будет в положении устойчивого равновесия?
3.Какие 2 условия должны быть соблюдены, чтобы тело, имеющие определённые размеры находилось в равновесии?
4.Не обращали ли внимания, что с тяжелыми сумками в руках вы чувствуете себя устойчивее в автобусе, поезде? Почему?
5.У моряков вырабатывается своеобразная морская походка вразвалочку. Почему они так ходят?
Приборы и материалы : плоская пластина произвольной формы, вырезанная из бумаги, нить с грузом, иголка, карандаш, линейка, штатив.
Указания к работе
- Вденьте нитку в иголку. К одному концу нити прикрепите груз (например, ластик).
- Вставьте иголку в пластину около края таким образом, чтобы пластина свободно вращалась на иголке (рис.2). Нить должна свободно свисать вдоль пластины
- Отметьте карандашом 2 точки на верхнем и нижнем крае пластины, через которые проходит нить.
- При помощи линейки проведите линию через эти точки.
- Повторите опыт ещё 2 раза, подвесив пластину в других точках.
- Линии должны пересечься в одной точке – центре тяжести пластины. Отметьте её на пластине ( точка О ).
1.Зарисуйте схему опыта.
2.Закрепить пластину и подвес.
3.Провести линию через точки на пластине.
4.Закрепить пластину за другое отверстие и провести линию.
5.Закрепить пластину за третье отверстие и провести пластину.
6.Точка пересечения линий – центр тяжести тела.
7.Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.
Что наблюдаете _________________________________________________________ _________________________________________________________
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Тест. Вес тела. Связь между массой тела и силой тяжести.
1. Какую силу называют весом? а) сила с которой Земля притягивает к себе тела; б) сила, возникающая при деформации растяжения или сжатия; в) сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
2. Вес тела определяется формулой: а) F упр = k•∆l ; б) Р =m •g ; в) m= ρ• v.
3 . Как направлен вес тела? а) вертикально вниз; б) вертикально вверх; в) вправо.
4. Вес тела обозначается а) m ; б) Р; в) F тяж
5.Какую примерно массу имеет тело весом 120Н? а) ≈ 120Н; б) ≈ 12 кг; в) ≈ 60кг.
Центр тяжести тела.
Вывод В каждом теле существует такая точка, в которой пересекаются направления действия сил, сообщающих телу поступательное движение.
Центром тяжести тела называют точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела .
Центр тяжести различных тел.
Лабораторная работа. Определение центра тяжести плоской пластины.
Цель работы: научиться определять центр тяжести плоской пластины.
Приборы и материалы: Линейка, плоская пластина произвольной формы, отвес, булавка, штатив с лапкой и муфтой, пробка. Плоская пластина произвольной формы получается если вырезать ее из любой плотной бумаги или картона (можно использовать обложку тетради, срезав у нее углы) Отвес можно получить, если к куску нити привязать гайку или гвоздь, можно ручку. Штатив с лапкой и муфтой заменим своей рукой или попросим подержать помощника. Пробку можно заменить ластиком или сложенной в несколько раз бумагой
Порядок выполнения работы: 1. С помощью иголки, которая вкалывается в пробку, подвесить пластину и отвес.
2. Отточенным карандашом отметить линию отвеса на нижнем и верхнем краях пластины.
3. Сняв пластину, провести на ней линию, соединяющую отмеченные точки.
4. Повторить опыт, подвесив пластину в другой точке.
5. Убедиться в том, что точка пересечения проведенных прямых является центром тяжести пластины. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.
Домашнее задание 1. § 63, 64 (материал из чтения) 2. Найти центры тяжести геометрических фигур: квадрата, треугольника, круга.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Лабораторная работа "Определение плотности различных тел" 7 класс
В данной лабораторной работе предлагается определить плотность тел: неправильной формы.прямоугольного параллелепипеда.воды.сыпучего нерастворимого в воде тела.определение вещества по рассчитанной п.
Лабораторная работа "Определение поверхностного натяжения жидкости"
Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.Оборудование:весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабна.
Лабораторная работа "Определение модуля упругости резины"
Цель работы: научиться измерять модуль Юнга, используя закон Гука.Оборудование: резиновый шпур, штатив с муфтой и лапкой, грузы, измерительная линейка.
Лабораторная работа "Определение относительной влажности воздуха".
Цель работы:научиться пользоваться психрометром Августа и гигрометром и определять относительную влажность воздуха в классной комнате.Оборудование:психрометр Августа, конденсационный гигрометр, .
Самоанализ урока физики в 7 классе по теме "Центр тяжести тела. Определение центра тяжести плоской пластины".
Центр тяжести плоской фигуры
Рассказать о центре тяжести и научить находить центр тяжести плоской фигуры.
Лабораторная работа "Определение влияния физической нагрузки на работу сердца"
Лабораторная работа для 8 класса состалена на основе технологии развития критического мышлени.
Определение центра тяжести произвольного тела путем последовательного сложения сил, действующих на отдельные его части,— трудная задача; она облегчается только для тел сравнительно простой формы.
Пусть тело состоит только из двух грузов массы и , соединенных стрежнем (рис. 125). Если масса стержня мала по сравнению с массами и , то ею можно пренебречь. На каждую из масс действуют силы тяжести, равные соответственно и ; обе они направлены вертикально вниз, т. е. параллельно друг другу. Как мы знаем, равнодействующая двух параллельных сил приложена в точке , которая определяется из условия
Рис. 125. Определение центра тяжести тела, состоящего из двух грузов
Следовательно, центр тяжести делит расстояние между двумя грузами в отношении, обратном отношению их масс. Если это тело подвесить в точке , оно останется в равновесии.
Так как две равные массы имеют общий центр тяжести в точке, делящей пополам расстояние между этими массами, то сразу ясно, что, например, центр тяжести однородного стержня лежит в середине стержня (рис. 126).
Поскольку любой диаметр однородного круглого диска делит его на две совершенно одинаковые симметричные части (рис. 127), то центр тяжести должен лежать на каждом диаметре диска, т. е. в точке пересечения диаметров — в геометрическом центре диска . Рассуждая сходным образом, можно найти, что центр тяжести однородного шара лежит в его геометрическом центре, центр тяжести однородного прямоугольного параллелепипеда лежит на пересечении его диагоналей и т. д. Центр тяжести обруча или кольца лежит в его центре. Последний пример показывает, что центр тяжести тела может лежать вне тела.
Рис. 126. Центр тяжести однородного стержня лежит в его середине
Рис. 127. Центр однородного диска лежит в его геометрическом центре
Если тело имеет неправильную форму или если оно неоднородно (например, в нем есть пустоты), то расчет положения центра тяжести часто затруднителен и это положение удобнее найти посредством опыта. Пусть, например, требуется найти центр тяжести куска фанеры. Подвесим его на нити (рис. 128). Очевидно, в положении равновесия центр тяжести тела должен лежать на продолжении нити, иначе сила тяжести будет иметь момент относительно точки подвеса, который начал бы вращать тело. Поэтому, проведя на нашем куске фанеры прямую, представляющую продолжение нити, можем утверждать, что центр тяжести лежит на этой прямой.
Действительно, подвешивая тело в разных точках и проводя вертикальные прямые, мы убедимся, что все они пересекутся в одной точке. Эта точка и есть центр тяжести тела (так как он должен лежать одновременно на всех таких прямых). Подобным образом можно определить положение центра тяжести не только плоской фигуры, но и более сложного тела. Положение центра тяжести самолета определяют, вкатывая его колесами на платформы весов. Равнодействующая сил веса, приходящихся на каждое колесо, будет направлена по вертикали, и найти линию, по которой она действует, можно по закону сложения параллельных сил.
Рис. 128. Точка пересечения вертикальных линий, проведенных через точки подвеса и есть центр тяжести тела
При изменении масс отдельных частей тела или при изменении формы тела положение центра тяжести меняется. Так, центр тяжести самолета перемещается при расходовании горючего из баков, при загрузке багажа и т. п. Для наглядного опыта, иллюстрирующего перемещение центра тяжести при изменении формы тела, удобно взять два одинаковых бруска, соединенных шарниром (рис. 129). В том случае, когда бруски образуют продолжение один другого, центр тяжести лежит на оси брусков. Если бруски согнуть в шарнире, то центр тяжести оказывается вне брусков, на биссектрисе угла, который они образуют. Если на один из брусков надеть дополнительный груз, то центр тяжести переместится в сторону этого груза.
Рис. 129. а) Центр тяжести соединенных шарниром брусков, расположенных на одной прямой, лежит на оси брусков, б) Центр тяжести согнутой системы брусков лежит вне брусков
81.1. Где находится центр тяжести двух одинаковых тонких стержней, имеющих длину 12 см и скрепленных в виде буквы Т?
81.2. Докажите, что центр тяжести однородной треугольной пластины лежит на пересечении медиан.
Рис. 130. К упражнению 81.3
81.3. Однородная доска массы 60 кг лежит на двух опорах, как показано на рис. 130. Определите силы, действующие на опоры.
Читайте также: