Задание №619
Если пытаться поставить куриное яйцо на горизонтальной поверхности стола, то оно обязательно ложится набок. Из какого вида равновесия и в какой вид равновесия переходит при этом яйцо?
Решение
Яйцо переходит из неустойчивого положения в устойчивое, лежа на боку оно не переворачивается.
Задание №620
Проведите опыты (рис. 92) и объясните их.
рис. 92
Решение
а) Воткнем полураскрытый перочинный нож в заточенный карандаш. Поставим острие карандаша на указательный палец, карандаш будет стоять на пальце, слегка покачиваясь. Раскрывая нож больше или меньше, можно устанавливать карандаш не только прямо, но и наклонно.
Если карандаш наклонится и начнет падать, – нож будет подниматься вверх. Но нож тяжелее, он тянет вниз и заставляет карандаш снова выпрямится.
Центр тяжести располагается на пересечении отвесной линии, проведенной через точку опоры и рукоятку ножа, то есть в самой рукоятке, значительно ниже точки опоры. Если центр тяжести находится ниже точки опоры, то равновесие такого тела всегда будет устойчивым.
б) В бутылочной пробке вырежем углубление по форме тупого конца яйца. Наденем эту пробку на яйцо. В обе стороны пробки воткнем две одинаковые вилки. При этом общий центр тяжести переместится ниже точки опоры. Если центр тяжести находится ниже точки опоры, то равновесие такого тела всегда будет устойчивым.
Задание №621
Вырежьте из тонкого картона плоские фигуры: квадрат, прямоугольник, треугольник и круг. Пользуясь точечной опорой, определите центр тяжести каждой фигуры.
Решение
Необходимо установить фигуру на точечную опору точно в центре тяжести. Тогда фигура будет находится в равновесии.
Задание №622
Проведите опыты по определению центров тяжести молотка, столовой ложки, ножа.
Решение
Необходимо взять точечную опору и уравновесить тела на этой опоре.
Задание №623
Необходимо перейти по бревну узкую речку с крутыми берегами. Как нужно двигаться по бревну с шестом, не достающим до дна реки, чтобы сохранить равновесие?
Решение
Следует взять шест двумя руками за середину (центр тяжести), расположить его перпендикулярно бревну в горизонтальной плоскости и лавировать им так, чтобы центр тяжести человека с шестом находился на вертикали, проходящей через бревно.
Задание №624
Положите палку на вытянутые указательные пальцы и установите её в горизонтальном положении. Без толчков сводите пальцы обеих рук вместе. В том месте, где пальцы сойдутся, и будет центр тяжести палки. Почему?
Решение
При таком положении пальцев палка находится в равновесии. Сила веса правого конца стремится повернуть палку по часовой стрелке, а сила веса левого конца — против часовой стрелки. Поскольку эти силы равны, палка остается неподвижной. Та точка палки, в которой сошлись пальцы, является центром тяжести (центром масс), который находится на одной вертикали с опорой.
Задание №625
Определите, какое положение для кирпича самое устойчивое; самое неустойчивое.
Решение
Самое устойчивое положение кирпича на большой грани, т.к. центр тяжести ближе к поверхности и площадь опоры максимальная. Самое неустойчивое положение на малой грани, т.к. центр тяжести высоко от поверхности и площадь опоры минимальная.
Задание №626
Если сесть на стул и попытаться подняться, не наклоняясь вперёд и не подставляя ноги под сиденье стула, то все попытки окажутся безуспешными. Как же всё−таки встать со стула?
Решение
В таком положении невозможно подняться со стула. Центр тяжести находится внутри тела, близ позвоночника. Отвесная линия из этой точки пройдёт под стулом позади ступней. Необходимо сместить центр тяжести с вертикали на которой лежит точка опоры. Расположить его на вертикали со ступнями. Для этого мы должны либо податься грудью вперёд, перемещая этим центр тяжести, либо же продвинуть ноги назад, чтобы подвести опору под центр тяжести.
Задание №627
При каком условии тела массами 2 и 10 кг могут обладать одинаковой потенциальной энергией?
Решение
Тела массой 2 и 10 кг могут обладать одинаковой потенциальной энергией, если находятся на высоте 10 м и 2 м соответственно, так как потенциальная энергия тела, поднятого над землёй, прямо пропорциональна массе, ускорению свободного падения и высоте нахождения тела над землёй ($Е_{п} = gmh$).
Задание №628
Где потенциальная энергия каждого кубического метра воды в реке больше − у истоков или в устье?
Решение
Потенциальная энергия прямо пропорциональна массе и высоте ($Е_{п} = gmh$).
Исток реки выше чем устье реки. Истоком реки называется какой−либо водоём и которого она вытекает. Все реки впадают в какое− нибудь водохранилище и место куда она впадает и называется устьем реки.
Поэтому каждый кубический метр воды обладает большей потенциальной энергией у истока.
Задание №629
При каком условии тела равной массы обладают разной потенциальной энергией; разной кинетической энергией? Ответ поясните примерами из техники.
Решение
Тела равной массы обладают разной потенциальной энергией, если находятся на разной высоте.
Примеры: вода в плотине, езда на американских горках, на качелях.
Тела равной массы обладают разной кинетической энергией при разных скоростях.
Примеры: езда на автомобиле, езда на велосипеде.
