Условието за равновесие на тела с ос на въртене. Допълнителни въпроси и задачи

Едно тяло е в покой (или се движи равномерно и праволинейно), ако векторната сума на всички действащи върху него сили е нула. Твърди се, че силите се балансират взаимно. Когато имаме работа с тяло с определена геометрична форма, когато изчисляваме резултантната сила, всички сили могат да бъдат приложени към центъра на масата на тялото.

Условието за равновесие на телата

За да бъде в равновесие тяло, което не се върти, е необходимо резултантната на всички действащи върху него сили да е равна на нула.

F → = F 1 → + F 2 → + . . + F n → = 0 .

Фигурата по-горе показва равновесието на твърдо тяло. Блокът е в състояние на равновесие под действието на три сили, действащи върху него. Линиите на действие на силите F 1 → и F 2 → се пресичат в точка O. Точката на приложение на гравитацията е центърът на масата на тялото C. Тези точки лежат на една права линия и при изчисляване на резултантната сила F 1 → , F 2 → и m g → се редуцират до точка C .

Условието резултантната на всички сили да е равна на нула не е достатъчно, ако тялото може да се върти около някаква ос.

Рамото на силата d е дължината на перпендикуляра, прекаран от линията на действие на силата до точката на нейното приложение. Моментът на сила M е произведението на рамото на силата и нейния модул.

Моментът на сила се стреми да завърти тялото около оста си. Тези моменти, които въртят тялото обратно на часовниковата стрелка, се считат за положителни. Единицата за измерване на момента на силата в международната система SI е 1 нютон метър.

Определение. моментно правило

Ако алгебричната сума на всички моменти, приложени към тялото спрямо фиксираната ос на въртене, е равна на нула, тогава тялото е в равновесие.

M1 + M2 + . . + M n = 0

важно!

В общия случай за равновесието на телата трябва да са изпълнени две условия: резултантната сила да е равна на нула и да се спазва правилото на моментите.

В механиката има различни видове равновесие. По този начин се прави разлика между стабилно и нестабилно, както и безразлично равновесие.

Типичен пример за безразлично равновесие е търкалящо се колело (или топка), което, ако бъде спряно в която и да е точка, ще бъде в състояние на равновесие.

Стабилното равновесие е такова равновесие на тялото, когато с неговите малки отклонения възникват сили или моменти на сили, които се стремят да върнат тялото в равновесно състояние.

Нестабилно равновесие - състояние на равновесие, с малко отклонение, от което силите и моментите на силите се стремят да изведат тялото още повече от равновесие.

На фигурата по-горе позицията на топката е (1) - безразлично равновесие, (2) - нестабилно равновесие, (3) - стабилно равновесие.

Тяло с фиксирана ос на въртене може да бъде във всяко от описаните положения на равновесие. Ако оста на въртене минава през центъра на масата, има безразлично равновесие. При стабилно и нестабилно равновесие центърът на масата се намира на вертикална линия, която минава през оста на въртене. Когато центърът на масата е под оста на въртене, равновесието е стабилно. В противен случай, обратното.

Частен случай на равновесие е равновесието на тяло върху опора. В този случай еластичната сила се разпределя върху цялата основа на тялото и не преминава през една точка. Тялото е в покой в ​​равновесие, когато вертикална линия, начертана през центъра на масата, пресича областта на опората. В противен случай, ако линията от центъра на масата не попада в контура, образуван от линиите, свързващи опорните точки, тялото се преобръща.

Пример за равновесие на тяло върху опора е известната Наклонената кула в Пиза. Според легендата Галилео Галилей изпускал топки от него, когато провеждал своите експерименти за изучаване на свободното падане на тела.

Линия, прекарана от центъра на масата на кулата, пресича основата на приблизително 2,3 m от нейния център.

Ако забележите грешка в текста, моля, маркирайте я и натиснете Ctrl+Enter

Определение

Равновесието на тялото се нарича такова състояние, когато всяко ускорение на тялото е равно на нула, т.е. всички действия върху тялото на сили и моменти на сили са балансирани. В този случай тялото може:

• бъдете в състояние на спокойствие;
• движете се равномерно и праволинейно;
• се върти равномерно около ос, която минава през неговия център на тежестта.

Условия на равновесие на тялото

Ако тялото е в равновесие, тогава две условия са изпълнени едновременно.

1. Векторната сума на всички сили, действащи върху тялото, е равна на нулевия вектор: $\sum_n((\overrightarrow(F))_n)=\overrightarrow(0)$
2. Алгебричната сума на всички моменти на силите, действащи върху тялото, е равна на нула: $\sum_n(M_n)=0$

Двете условия на равновесие са необходими, но не са достатъчни. Да вземем пример. Помислете за колело, което се търкаля равномерно, без да се плъзга по хоризонтална повърхност. И двете условия на равновесие са изпълнени, но тялото се движи.

Да разгледаме случая, когато тялото не се върти. За да не се върти тялото и да е в равновесие, е необходимо сумата от проекциите на всички сили върху произволна ос да е равна на нула, т.е. равностойна на силите. Тогава тялото или е в покой, или се движи равномерно и праволинейно.

Тяло, което има ос на въртене, ще бъде в равновесие, ако се спазва правилото за моментите на силите: сумата от моментите на силите, които въртят тялото по посока на часовниковата стрелка, трябва да бъде равна на сумата от моментите на силите, които го въртят обратно на часовниковата стрелка.

За да получите правилния момент с най-малко усилия, трябва да приложите сила възможно най-далеч от оста на въртене, като увеличите същото рамо на силата и съответно намалите стойността на силата. Примери за тела, които имат ос на въртене са: лост, врати, блокове, скоба и други подобни.

Три вида равновесие на тела, които имат опорна точка

1. стабилно равновесие, ако тялото, преместено от равновесното положение в съседното най-близко положение и оставено в мир, се връща в това положение;
2. нестабилно равновесие, ако тялото, преместено от равновесно положение в съседно положение и оставено в покой, ще се отклони още повече от това положение;
3. безразлично равновесие - ако тялото, приведено в съседно положение и оставено в покой, остане в новото си положение.

Равновесие на тяло с фиксирана ос на въртене

1. стабилен, ако в равновесно положение центърът на тежестта C заема най-ниската позиция от всички възможни близки позиции и неговата потенциална енергия ще има най-малката стойност от всички възможни стойности в съседни позиции;
2. нестабилен, ако центърът на тежестта C заема най-високата от всички близки позиции и потенциалната енергия има най-голяма стойност;
3. безразличен, ако центърът на тежестта на тялото C във всички близки възможни позиции е на едно и също ниво и потенциалната енергия не се променя по време на прехода на тялото.

Задача 1

Тяло А с маса m = 8 kg е поставено върху грапава хоризонтална повърхност на маса. Към тялото е вързана нишка, хвърлена върху блок B (Фигура 1, а). Каква тежест F може да се завърже за края на конеца, висящ от блока, за да не се наруши равновесието на тялото A? Коефициент на триене f = 0,4; игнорирайте триенето на блока.

Нека дефинираме телесното тегло ~A: ~G = mg = 8$\cdot $9,81 = 78,5 N.

Предполагаме, че всички сили са приложени към тялото A. Когато тялото е поставено върху хоризонтална повърхност, върху него действат само две сили: теглото G и противоположно насочената реакция на опората RA (фиг. 1, b).

Ако приложим някаква сила F, действаща по хоризонтална повърхност, тогава реакцията RA, която балансира силите G и F, ще започне да се отклонява от вертикалата, но тялото A ще бъде в равновесие, докато модулът на силата F надвиши максималната стойност на силата на триене Rf max , съответстваща на граничната стойност на ъгъла $(\mathbf \varphi )$o (фиг. 1, в).

След като разложим реакцията RA на два компонента Rf max и Rn, получаваме система от четири сили, приложени към една точка (фиг. 1, d). Проектирайки тази система от сили върху осите x и y, получаваме две уравнения на равновесие:

$(\mathbf \Sigma )Fkx = 0, F - Rf max = 0$;

$(\mathbf \Sigma )Fky = 0, Rn - G = 0$.

Решаваме получената система от уравнения: F = Rf max, но Rf max = f$\cdot $ Rn и Rn = G, така че F = f$\cdot $ G = 0,4$\cdot $ 78,5 = 31,4 H; m \u003d F / g \u003d 31,4 / 9,81 \u003d 3,2 кг.

Отговор: Маса на товара m = 3,2 kg

Задача 2

Системата от тела, показана на фиг. 2, е в състояние на равновесие. Тегло на товара tg=6 кг. Ъгъл между векторите $\widehat((\overrightarrow(F))_1(\overrightarrow(F))_2)=60()^\circ $. $\left|(\overrightarrow(F))_1\right|=\left|(\overrightarrow(F))_2\right|=F$. Намерете масата на тежестите.

Резултантната сила $(\overrightarrow(F))_1and\ (\overrightarrow(F))_2$ е равна по абсолютна стойност на теглото на товара и противоположна на него по посока: $\overrightarrow(R)=(\overrightarrow (F))_1+(\стрелка надясно (F))_2=\ -m\стрелка надясно(g)$. По закона на косинусите $(\left|\overrightarrow(R)\right|)^2=(\left|(\overrightarrow(F))_1\right|)^2+(\left|(\overrightarrow( F) )_2\right|)^2+2\left|(\overrightarrow(F))_1\right|\left|(\overrightarrow(F))_2\right|(защото \widehat((\overrightarrow(F) )) _1(\overrightarrow(F))_2)\ )$.

Следователно $(\left(mg\right))^2=$; $F=\frac(mg)(\sqrt(2\left(1+(cos 60()^\circ \ )\right)))$;

Тъй като блоковете са подвижни, $m_g=\frac(2F)(g)=\frac(2m)(\sqrt(2\left(1+\frac(1)(2)\right)))=\frac( 2 \cdot 6)(\sqrt(3))=6,93\ kg\ $

Отговор: Масата на всяка тежест е 6,93 кг.

Цели на урока:

Образователни.Да се ​​изследват две условия за равновесие на телата, видове равновесие (стабилно, нестабилно, безразлично). Разберете при какви условия телата са по-стабилни.

Разработване:Да се ​​насърчи развитието на познавателен интерес към физиката, да се развие способността да се правят сравнения, обобщават, подчертават основното, правят се изводи.

Образователни:да култивират дисциплина, внимание, способност да изразяват своята гледна точка и да я защитават.

План на урока:

1. Актуализация на знанията

2. Какво е статично

3. Какво е баланс. Видове баланс

4. Център на тежестта

5. Разрешаване на проблеми

Напредък на урока:

1.Актуализиране на знанията.

Учител:Здравейте!

Ученици:Здравейте!

Учител:Продължаваме да говорим за сили. Пред вас има тяло (камък) с неправилна форма, окачено на нишка и прикрепено към наклонена равнина. Какви сили действат върху това тяло?

Ученици:Върху тялото влияят: силата на опън на нишката, силата на гравитацията, силата, стремяща се да откъсне камъка, противоположна на силата на опън на нишката, силата на реакция на опората.

Учител:Силите са намерени, какво да правим след това?

Ученици:Запишете втория закон на Нютон.

Няма ускорение, така че сумата от всички сили е нула.

Учител:Какво пише?

Ученици:Това показва, че тялото е в покой.

Учител:Или можете да кажете, че тялото е в състояние на равновесие. Равновесието на едно тяло е състоянието на покой на това тяло. Днес ще говорим за баланса на телата. Запишете темата на урока: "Условия на равновесие на телата. Видове равновесие."

2. Формиране на нови знания и методи на действие.

Учител:Разделът от механиката, който изучава равновесието на абсолютно твърди тела, се нарича статика. Около нас няма нито едно тяло, което да не бъде засегнато от сили. Под въздействието на тези сили телата се деформират.

При изясняване на условията на равновесие на деформираните тела е необходимо да се вземат предвид големината и естеството на деформацията, което усложнява поставената задача. Ето защо, за да се изяснят основните закони на равновесието, за удобство беше въведено понятието абсолютно твърдо тяло.

Абсолютно твърдо тяло е тяло, при което деформациите, възникващи под действието на приложените към него сили, са незначителни. Запишете определенията за статика, баланс на тела и абсолютно твърдо тяло от екрана (слайд 2).

И фактът, че открихме, че тялото е в равновесие, ако геометричната сума на всички сили, приложени към него, е равна на нула, е първото условие за равновесие. Запишете 1 условие за равновесие:

Ако сумата от силите е равна на нула, то сумата от проекциите на тези сили върху координатните оси също е равна на нула. По-специално, за проекциите на външни сили върху оста X, можем да запишем .

Равенството на нула на сумата от външни сили, действащи върху твърдо тяло, е необходимо за неговото равновесие, но не е достатъчно. Например две равни и противоположно насочени сили бяха приложени към дъската в различни точки. Сумата от тези сили е нула. Ще бъде ли балансирана дъската?

Ученици:Дъската ще се върти например като волана на велосипед или кола.

Учител:вярно По същия начин две еднакви по големина и противоположно насочени сили въртят волана на велосипед или кола. Защо се случва това?

Ученици: ???

Учител:Всяко тяло е в равновесие, когато сумата от всички сили, действащи върху всеки от неговите елементи, е равна на нула. Но ако сумата от външните сили е равна на нула, тогава сумата от всички сили, приложени към всеки елемент от тялото, може да не е равна на нула. В този случай тялото няма да бъде в равновесие. Следователно трябва да открием още едно условие за равновесието на телата. За да направим това, ще проведем експеримент. (Извикват се двама ученици.)Единият от учениците прилага сила по-близо до оста на въртене на вратата, другият ученик - по-близо до дръжката. Те прилагат сили в различни посоки. Какво стана?

Ученици:Този, който приложи силата по-близо до дръжката, спечели.

Учител:Къде е линията на действие на силата, приложена от първия ученик?

Ученици:По-близо до оста на въртене на вратата.

Учител:Къде е линията на действие на силата, приложена от втория ученик?

Ученици:По-близо до дръжката на вратата.

Учител:Какво друго можем да забележим?

Ученици:Че разстоянията от оста на въртене до линиите на прилагане на силите са различни.

Учител:И така, какво друго определя резултата от действието на силата?

Ученици:Резултатът от действието на силата зависи от разстоянието от оста на въртене до линията на действие на силата.

Учител:Какво е разстоянието от оста на въртене до линията на действие на силата?

Ученици:Рамо. Рамото е перпендикуляр, изтеглен от оста на въртене към линията на действие на тази сила.

Учител:Как се отнасят силите и раменете помежду си в този случай?

Ученици:Според правилото за равновесие на лоста, силите, действащи върху него, са обратно пропорционални на раменете на тези сили. .

Учител:Какво е произведението на модула на силата, която върти тялото и неговата ръка?

Ученици:Момент на сила.

Учител:Така че моментът на сила, приложен към първите ученици, е , а моментът на сила, приложен към вторите ученици, е

Сега можем да формулираме второто условие за равновесие: Твърдо тяло е в равновесие, ако алгебричната сума на моментите на външните сили, действащи върху него спрямо която и да е ос, е нула. (Слайд 3)

Нека въведем концепцията за центъра на тежестта. Центърът на тежестта е точката на приложение на резултантната сила на тежестта (точката, през която преминава резултантната на всички успоредни сили на тежестта, действащи върху отделните елементи на тялото). Съществува и понятието център на масата.

Центърът на масата на система от материални точки се нарича геометрична точка, чиито координати се определят по формулата:

; същото за.

Центърът на тежестта съвпада с центъра на масата на системата, ако тази система е в еднородно гравитационно поле.

Погледнете екрана. Опитайте се да намерите центъра на тежестта на тези фигури. (слайд 4)

(Демонстрирайте с помощта на щанга с вдлъбнатини и плъзгачи и топка видове баланс.)

На слайд 5 виждате какво сте видели в опит. Запишете условията за стабилност на равновесието от слайдове 6,7,8:

1. Телата са в състояние на устойчиво равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение възниква сила или момент на сила, който връща тялото в равновесно положение.

2. Телата се намират в състояние на неустойчиво равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение възниква сила или момент на сила, които извеждат тялото от равновесното положение.

3. Телата са в състояние на безразлично равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение не възниква нито сила, нито момент на сила, които да променят положението на тялото.

Сега погледнете слайд 9. Какво можете да кажете за условията на стабилност и в трите случая.

Ученици:В първия случай, ако опорната точка е по-висока от центъра на тежестта, тогава балансът е стабилен.

Във втория случай, ако опорната точка съвпада с центъра на тежестта, тогава равновесието е безразлично.

В третия случай, ако центърът на тежестта е по-висок от опорната точка, балансът е нестабилен.

Учител:Сега нека разгледаме тела, които имат опорна площ. Под зоната на опора се разбира зоната на контакт на тялото с опората. (слайд 10).

Нека разгледаме как се променя позицията на линията на действие на силата на гравитацията по отношение на оста на въртене на тялото, когато тялото с опорната площ е наклонено. (слайд 11)

Имайте предвид, че когато тялото се върти, позицията на центъра на тежестта се променя. И всяка система винаги има тенденция да понижава позицията на центъра на тежестта. Така че наклонените тела ще бъдат в състояние на стабилно равновесие, докато линията на действие на гравитацията ще премине през зоната на опора. Вижте слайд 12.

Ако отклонението на тяло с опорна площ увеличава центъра на тежестта, тогава балансът ще бъде стабилен. При стабилно равновесие вертикална линия, минаваща през центъра на тежестта, винаги ще преминава през зоната на опора.

Две тела, които имат еднакво тегло и площ на опора, но различни височини, имат различни гранични ъгли на наклон. Ако този ъгъл бъде превишен, тогава телата се преобръщат. (слайд 13)

При по-нисък център на тежестта трябва да се изразходва повече работа, за да се наклони тялото. Следователно работата на преобръщане може да служи като мярка за нейната стабилност.(Слайд 14)

Така че наклонените конструкции са в положение на стабилно равновесие, тъй като линията на действие на гравитацията минава през зоната на нейната опора. Например наклонената кула в Пиза.

Люлеенето или накланянето на човешкото тяло при ходене също се обяснява с желанието да се запази стабилна позиция. Опорната площ се определя от площта вътре в линията, начертана около крайните точки на контакт с опорното тяло. когато човекът стои прав. Линията на действие на гравитацията минава през опората. Когато човек повдигне крака си, за да поддържа баланс, той се навежда, прехвърляйки линията на действие на гравитацията в нова позиция, така че отново да минава през зоната на опора. (слайд 15)

За стабилността на различни конструкции се увеличава опорната площ или се понижава центърът на тежестта на конструкцията, което прави мощна опора, или се увеличава опорната площ и в същото време се понижава центърът на тежестта на конструкцията .

Устойчивостта на транспорта се определя от същите условия. И така, от двата вида транспорт, кола и автобус, колата е по-стабилна на наклонен път.

При същия наклон на тези видове транспорт в близост до автобуса, гравитационната линия минава по-близо до ръба на опорната зона.

Разрешаване на проблем

Задача: Във върховете на правоъгълник със страни 0.4m и 0.8m се намират материални точки с маси m, 2m, 3m и 4m.Намерете центъра на тежестта на системата от тези материални точки.

x s -? при с -?

Намирането на центъра на тежестта на система от материални точки означава намиране на нейните координати в координатната система XOY. Нека подравним началото на координатите XOY с върха на правоъгълника, съдържащ материалната точка на масата м, и насочете координатните оси по страните на правоъгълника. Координатите на центъра на тежестта на системата от материални точки са равни на:

Тук е координатата по оста OX на точка с маса . Както следва от чертежа, тъй като тази точка се намира в началото. Координатата също е равна на нула, координатите на точки с маси по оста OX са еднакви и равни на дължината на страната на правоъгълника. Замествайки стойностите на координатите, получаваме

Координатата на оста OY на точка с маса е нула, =0. Координатите на точки с маси по тази ос са еднакви и равни на дължината на страната на правоъгълника. Замествайки тези стойности, получаваме

Тестови въпроси:

1. Условия за равновесие на тялото?

1 условие за равновесие:

Твърдото тяло е в равновесие, ако геометричната сума на външните сили, приложени към него, е нула.

2 Условие на равновесие: Твърдо тяло е в равновесие, ако алгебричната сума на моментите на външните сили, действащи върху него около която и да е ос, е равна на нула.

2. Назовете видовете баланс.

Телата са в състояние на устойчиво равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение възниква сила или момент на сила, който връща тялото в равновесно положение.

Телата се намират в състояние на неустойчиво равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение възниква сила или момент на сила, които изваждат тялото от равновесното положение.

Телата са в състояние на безразлично равновесие, ако при най-малкото отклонение от равновесното положение не възниква нито сила, нито момент на сила, който променя положението на тялото.

Домашна работа:

Списък на използваната литература:

1. Физика. 10 клас: учебник. за общо образование институции: основни и профилни. нива / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцки; изд. В. И. Николаев, Н. А. Парфентева. - 19-то изд. - М.: Просвещение, 2010. - 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. „Колекция от качествени проблеми по физика 10 клетки, М .: Просвещение, 2006 г.
3. Ел Ей Кирик, Л.Е.Генденщайн, Ю.И.Дик. Методически материали за учителя 10 клас, М.: Илекса, 2005.-304s:, 2005
4. L.E.Gendenshtein, Yu.I.Dik. Физика 10 клас.-М .: Мнемозина, 2010

По физика за 9 клас (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
задача №6
към глава " ЛАБОРАТОРНИ РАБОТИ».

Целта на работата: да се установи съотношението между моментите на силите, приложени към рамената на лоста, когато той е в равновесие. За целта на едното рамено на лоста се окачват една или повече тежести, а на другото се закрепва динамометър (фиг. 179).

Този динамометър измерва модула на сила F, който трябва да бъде приложен, за да може лостът да бъде в равновесие. След това с помощта на същия динамометър се измерва модулът на теглото на стоката P. Дължините на рамената на лоста се измерват с линийка. След това се определят абсолютните стойности на моментите M 1 и M 2 на силите P и F:

Заключението за грешката на експерименталната проверка на правилото за момента може да се направи чрез сравнение с единица

отношение:

Измерване:

1) владетел; 2) динамометър.

Материали: 1) статив със съединител; 2) лост; 3) набор от стоки.

Работен ред

1. Монтирайте рамото на статив и го балансирайте в хоризонтално положение с помощта на плъзгащите се гайки, разположени в краищата му.

2. Окачете товар в някаква точка на едно от рамената на лоста.

3. Прикрепете динамометър към другото рамо на лоста и определете силата, която трябва да се приложи.

живейте към лоста, така че да е в баланс.

4. Използвайте линийка, за да измерите дължината на рамената на лоста.

5. С помощта на динамометър определете теглото на товара R.

6. Намерете абсолютните стойности на моментите на силите P и F

7. Въведете намерените стойности в таблицата:

				M 1 \u003d Pl 1, N⋅m

8. Сравнете съотношението

с единица и направете заключение за грешката на експерименталната проверка на моментното правило.

Основната цел на работата е да се установи връзката между моментите на силите, приложени към тяло с фиксирана ос на въртене в неговото равновесие. В нашия случай като такова тяло използваме лост. Според правилото на моментите, за да бъде такова тяло в равновесие, е необходимо алгебричната сума на моментите на силите около оста на въртене да е равна на нула.

Помислете за такова тяло (в нашия случай лост). Върху него действат две сили: теглото на товарите P и силата F (еластичността на пружината на динамометъра), така че лостът е в равновесие и моментите на тези сили трябва да са равни по абсолютна стойност един на друг. Абсолютните стойности на моментите на силите F и P ще бъдат определени съответно:

Заключенията за грешката на експерименталната проверка на правилото за момента могат да бъдат направени чрез сравняване на съотношението с единица:

Измервателни инструменти: линийка (Δl = ±0,0005 m), динамометър (ΔF = ±0,05 H). Масата на тежестите от комплекта в механиката се приема за (0,1 ± 0,002) kg.

Завършване на работата

Нека тялото е фиксирано върху неподвижна ос (т. 1.4) и към него се прилага сила по един от двата начина:

1) линията на действие минава през оста на въртене. ще бъде балансиран от реакцията и тялото е в баланс;

2) линията на действие не минава през оста на въртене, което кара тялото да се върти.

Нека приложим към тялото сила, която го кара да се върти в обратна посока. При определени условия въртенето може да стане равномерно или да спре напълно. От експериментите е известно, че това ще се случи, ако , къде д 1 и д 2 – раменесила и .

Рамо на силата(д)относно оста- най-късото разстояние от линията на действие на силата до тази ос.

Момент на сила (М) е произведението на модула на силата и нейното рамо.

[М] = 1 Nm

· В този параграф моментът се разглежда като скаларна величина, а силите и техните рамена лежат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене.

Моментът на сила, въртящ тялото по посока на часовниковата стрелка, се счита за отрицателен, обратно на часовниковата стрелка се счита за положителен.

Условието на равновесие е известно като моментно правило: тяло с фиксирана ос на въртене е в равновесие, ако алгебричната сума на моментите на всички сили, приложени към него, е нула.

Условие на пълно равновесие (за всякакви тела)

Едно тяло е в равновесие, ако резултатната от всички сили, приложени към него, е нула и сумата от моментите на тези сили спрямо оста на въртене също е нула.

Видове баланс

1. устойчив баланс- равновесие, при излизане от което се появява сила, връщаща тялото в първоначалното му положение.

2. Нестабилно равновесие- равновесие, при излизане от което възниква сила, която допълнително отклонява тялото от първоначалното му положение.

3. Безразличен баланс- равновесие, при излизане от което не възниква нито възстановяваща, нито отклоняваща сила.

МОЛЕКУЛЯРНА ФИЗИКА

Молекулярна физика- дял от физиката, в който явленията за промяна на състоянието на телата и веществата се обясняват от гледна точка на вътрешната структура на материята.

Произход на молекулярната физика

Представления на древните

Древните философски школи обясняват структурата на телата и веществата по различни начини. Например в Китай учените вярват, че телата се състоят от вода, огън, етер, въздух и т.н. Левкип (5 век пр.н.е., Гърция) и Демокрит (5 век пр.н.е., Гърция) изразяват идеята, че:

1) всички тела се състоят от най-малките частици - атоми;

2) различията между телата се определят или от разликата в техните атоми, или от разликата в разположението на атомите.

Развитие на молекулярната физика

Голям принос в науката има Михаил Василиевич Ломоносов (1711–1765, Русия). Той развива идеята за молекулярната (атомна) структура на материята и предполага, че:

1) частиците (молекулите) се движат произволно;

2) скоростта на движение на молекулите е свързана с температурата на веществото (колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е скоростта);

3) трябва да има температура, при която движението на молекулите спира.

Експериментите, проведени през 19 век, потвърждават правилността на неговите идеи.

Опитът на Браун

През 1827 г. ботаникът Робърт Браун (1773–1858, Англия) поставя течност с малки твърди частици в нея под микроскоп и установява, че:

1) частиците се движат произволно;

2) колкото по-малка е частицата, толкова по-силно се забелязва нейното движение;

Той стигна до извода, че ударите на твърди частици се дават от течни частици по време на сблъсъци. Трудовете на много учени развиват учението за структурата и свойствата на материята - молекулярно-кинетичната теория (MKT), основана на концепцията за съществуването на молекули (атоми).

Основни положения на ICB

1) Веществата се състоят от частици: атоми и молекули;

2) частиците се движат произволно;

3) частиците взаимодействат една с друга.

Въз основа на тези разпоредби бяха обяснени следните явления: еластичността на газовете, течностите и твърдите вещества; пренасяне на материя от един агрегатно състояниена друг; разширяване на газове; дифузияи т.н.

Агрегатно състояние (термодинамична фаза)- едно от трите агрегатни състояния (твърдо, течно, газообразно).

дифузия- спонтанно смесване на веществата.