Likevektstilstand for legemer med en rotasjonsakse. Ytterligere spørsmål og oppgaver

Et legeme er i ro (eller beveger seg jevnt og rettlinjet) hvis vektorsummen av alle krefter som virker på det er lik null. De sier at krefter balanserer hverandre. Når vi har med en bestemt kropp å gjøre geometrisk form, når man beregner den resulterende kraften, kan alle krefter påføres kroppens massesenter.

Betingelse for likevekt av legemer

For at et legeme som ikke roterer skal være i likevekt, er det nødvendig at resultanten av alle krefter som virker på den er lik null.

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

Figuren over viser likevekten til et stivt legeme. Blokken er i en tilstand av likevekt under påvirkning av tre krefter som virker på den. Virkningslinjene til kreftene F 1 → og F 2 → skjærer hverandre i punkt O. Påføringspunktet for tyngdekraften er massesenteret til kroppen C. Disse punktene ligger på samme rette linje, og når den resulterende kraften beregnes, bringes F 1 →, F 2 → og m g → til punkt C.

Betingelsen om at resultanten av alle krefter er lik null er ikke nok hvis kroppen kan rotere rundt en bestemt akse.

Kraftarmen d er lengden av perpendikulæren trukket fra kraftens virkelinje til punktet for dens påføring. Kraftmomentet M er produktet av kraftarmen og dens modul.

Kraftmomentet har en tendens til å rotere kroppen rundt sin akse. De øyeblikkene som snur kroppen mot klokken anses som positive. Måleenhet for kraftmoment i internasjonalt system SI - 1 Newtonmeter.

Definisjon. Rule of Moments

Hvis algebraisk sum av alle momenter påført kroppen i forhold til den faste rotasjonsaksen er lik null, da er kroppen i en likevektstilstand.

M1 + M2+. . +Mn=0

Viktig!

I generell sak For at legemer skal være i likevekt må to betingelser være oppfylt: den resulterende kraften må være lik null og momentregelen må overholdes.

I mekanikk er det forskjellige typer balansere. Dermed skilles det mellom stabil og ustabil, samt likegyldig likevekt.

Et typisk eksempel på likegyldig likevekt er et rullende hjul (eller kule), som, hvis det stoppes når som helst, vil være i en likevektstilstand.

Stabil likevekt er en slik likevekt i et legeme når det med sine små avvik oppstår krefter eller kreftmomenter som har en tendens til å returnere kroppen til en likevektstilstand.

Ustabil likevekt er en tilstand av likevekt, med et lite avvik som krefter og kreftmomenter har en tendens til å kaste kroppen enda mer ut av balanse.

I figuren over er ballens posisjon (1) - indifferens likevekt, (2) - ustabil likevekt, (3) - stabil likevekt.

Et legeme med en fast rotasjonsakse kan være i hvilken som helst av de beskrevne likevektsposisjonene. Hvis rotasjonsaksen går gjennom massesenteret, oppstår likevekt. I stabil og ustabil likevekt er massesenteret plassert på en vertikal rett linje som går gjennom rotasjonsaksen. Når massesenteret er under rotasjonsaksen, er likevekten stabil. Ellers er det omvendt.

Et spesielt tilfelle av balanse er balansen til en kropp på en støtte. Samtidig elastisk kraft fordelt gjennom bunnen av kroppen, i stedet for å passere gjennom ett punkt. Et legeme er i ro i likevekt når en vertikal linje trukket gjennom massesenteret skjærer støtteområdet. Ellers, hvis linjen fra massesenteret ikke faller inn i konturen, dannet av linjer kobler støttepunktene, velter kroppen.

Et eksempel på kroppsbalanse på en støtte - kjent Det skjeve tårnet i Pisa. I følge legenden slapp Galileo Galilei baller fra den da han utførte sine eksperimenter med å studere fritt fall tlf.

En linje trukket fra massesenteret til tårnet skjærer basen omtrent 2,3 m fra sentrum.

Hvis du oppdager en feil i teksten, merk den og trykk Ctrl+Enter

Definisjon

Likevekten til et legeme er en tilstand når en hvilken som helst akselerasjon av kroppen er lik null, det vil si at alle handlinger av krefter og kreftmomenter på kroppen er balansert. I dette tilfellet kan kroppen:

være i en tilstand av ro;
bevege seg jevnt og rett;
rotere jevnt rundt en akse som går gjennom tyngdepunktet.

Kroppslikevektsforhold

Hvis kroppen er i likevekt, er to betingelser oppfylt samtidig.

Vektorsummen av alle krefter som virker på kroppen er lik nullvektoren: $\sum_n((\overrightarrow(F))_n)=\overrightarrow(0)$
Den algebraiske summen av alle kreftmomenter som virker på kroppen er lik null: $\sum_n(M_n)=0$

To likevektsbetingelser er nødvendig, men ikke tilstrekkelig. La oss gi et eksempel. La oss vurdere et hjul som ruller jevnt uten å skli på en horisontal overflate. Begge likevektsbetingelsene er oppfylt, men kroppen beveger seg.

La oss vurdere tilfellet når kroppen ikke roterer. For at kroppen ikke skal rotere og være i likevekt, er det nødvendig at summen av projeksjonene av alle krefter på en vilkårlig akse er lik null, det vil si resultanten av kreftene. Da er kroppen enten i ro eller beveger seg jevnt og i en rett linje.

Et legeme som har en rotasjonsakse vil være i likevekt dersom regelen om kraftmomenter er oppfylt: summen av kraftmomentene som roterer legemet med klokken, må være lik summen av kraftmomentene som roterer det mot klokken.

Å få rett øyeblikk med minst kraft må du påføre kraften så langt som mulig fra rotasjonsaksen, og dermed øke innflytelsen til kraften og tilsvarende redusere verdien av kraften. Eksempler på kropper som har en rotasjonsakse er: spaker, dører, blokker, rotatorer, etc.

Tre typer likevekt av kropper som har et støttepunkt

stabil likevekt, hvis kroppen, som fjernes fra likevektsposisjonen til den nest nærmeste posisjonen og etterlates i ro, går tilbake til denne posisjonen;
ustabil likevekt, hvis kroppen, blir tatt fra likevektsposisjonen til en tilstøtende posisjon og etterlatt i ro, vil avvike enda mer fra denne posisjonen;
likegyldig likevekt - hvis kroppen, blir brakt til en tilstøtende posisjon og etterlatt rolig, forblir i sin nye posisjon.

Likevekt av et legeme med en fast rotasjonsakse

stabil hvis tyngdepunktet C i likevektsposisjonen inntar den laveste posisjonen av alle mulige nærliggende posisjoner, og dens potensiell energi vil ha minste verdi fra alle mulige verdier i naboposisjoner;
ustabil hvis tyngdepunktet C opptar den høyeste av alle nærliggende posisjoner, og den potensielle energien har størst verdi;
likegyldig hvis tyngdepunktet til kroppen C i alle nærliggende mulige posisjoner er på samme nivå, og den potensielle energien ikke endres under overgangen til kroppen.

Oppgave 1

Kropp A med masse m = 8 kg plasseres på en ru horisontal bordflate. En tråd er bundet til kroppen, kastet over blokk B (Figur 1, a). Hvilken vekt F kan bindes til enden av tråden som henger fra blokken for ikke å forstyrre balansen i kroppen A? Friksjonskoeffisient f = 0,4; Forsømmelse av friksjon på blokken.

La oss bestemme vekten til kroppen ~A: ~G = mg = 8$\cdot $9,81 = 78,5 N.

Vi antar at alle krefter påføres legemet A. Når legemet plasseres på en horisontal flate, virker kun to krefter på det: vekt G og den motsatt rettede reaksjonen til støtten RA (fig. 1, b).

Hvis vi påfører en kraft F som virker langs en horisontal flate, vil reaksjonen RA, som balanserer kreftene G og F, begynne å avvike fra vertikalen, men legemet A vil være i likevekt inntil kraftmodulen F overskrider maksimal verdi friksjonskraft Rf maks tilsvarende grenseverdien til vinkelen $(\mathbf \varphi )$o (fig. 1, c).

Ved å dekomponere reaksjonen RA i to komponenter Rf max og Rn får vi et system med fire krefter påført ett punkt (fig. 1, d). Ved å projisere dette kraftsystemet på x- og y-aksene får vi to likevektsligninger:

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

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

Vi løser det resulterende ligningssystemet: F = Rf maks, men Rf maks = f$\cdot $ Rn, og Rn = G, så F = f$\cdot $ G = 0,4$\cdot $ 78,5 = 31,4 N; m = F/g = 31,4/9,81 = 3,2 kg.

Svar: Lastemasse t = 3,2 kg

Oppgave 2

Systemet av legemer vist i fig. 2 er i en likevektstilstand. Lastevekt tg=6 kg. Vinkelen mellom vektorene er $\widehat((\overrightarrow(F))_1(\overrightarrow(F))_2)=60()^\circ $. $\left|(\overrightarrow(F))_1\right|=\left|(\overrightarrow(F))_2\right|=F$. Finn massen til vektene.

De resulterende kreftene $(\overhøyrepil(F))_1og\ (\overhøyrepil(F))_2$ er like store med vekten av lasten og motsatt av den i retning: $\overhøyrepil(R)=(\overhøyrepil( F))_1+(\overhøyrepil (F))_2=\ -m\overhøyrepil(g)$. Ved cosinussetningen, $(\venstre|\overhøyrepil(R)\høyre|)^2=(\venstre|(\overhøyrepil(F))_1\høyre|)^2+(\venstre|(\overhøyrepil(F) ) ) )_2\høyre|)^2+2\venstre|(\overhøyrepil(F))_1\høyre|\venstre|(\overhøyrepil(F))_2\høyre|(cos \widehat((\overhøyrepil(F) ) _1(\overhøyrepil(F))_2)\ )$.

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

Siden blokkene er flyttbare, så $m_g=\frac(2F)(g)=\frac(2m)(\sqrt(2\left(1+\frac(1)(2)\right)))=\frac (2 \cdot 6)(\sqrt(3))=6,93\ kg\ $

Svar: massen til hver vekt er 6,93 kg

Leksjonens mål:

Pedagogisk. Studer to forhold for likevekt av legemer, typer likevekt (stabil, ustabil, likegyldig). Finn ut under hvilke forhold kroppen er mer stabil.

Pedagogisk: Fremme utvikling kognitiv interesse til fysikk, utvikle evnen til å gjøre sammenligninger, generalisere, fremheve det viktigste og trekke konklusjoner.

Pedagogisk: dyrke disiplin, oppmerksomhet og evnen til å uttrykke sitt synspunkt og forsvare det.

Leksjonsplan:

1. Oppdatering av kunnskap

2. Hva er statikk

3. Hva er balanse. Typer balanse

4. Massesenter

5. Problemløsning

Fremdrift av leksjonen:

1. Oppdatering av kunnskap.

Lærer: Hallo!

Studenter: Hallo!

Lærer: Vi fortsetter å snakke med deg om krefter. Det er en kropp foran deg uregelmessig form(stein) hengt opp i en tråd og festet til skråplan. Hvilke krefter virker på denne kroppen?

Studenter: Kroppen påvirkes av: trådens spenningskraft, tyngdekraften, kraften som har en tendens til å rive av steinen, som er motsatt av trådens spenningskraft, og støttereaksjonskraften.

Lærer: Vi har funnet styrken, hva gjør vi videre?

Studenter: Vi skriver Newtons andre lov.

Det er ingen akselerasjon, så summen av alle krefter er null.

Lærer: Hva betyr dette?

Studenter: Dette indikerer at kroppen er i ro.

Lærer: Eller vi kan si at kroppen er i en tilstand av likevekt. Balansen til en kropp er hviletilstanden til den kroppen. I dag skal vi snakke om balansen mellom kropper. Skriv ned emnet for leksjonen: "Betingelser for kroppers likevekt. Typer likevekt."

2. Dannelse av ny kunnskap og handlingsmetoder.

Lærer: Den grenen av mekanikk der likevekten til absolutt stive legemer studeres kalles statikk. Det er ikke en eneste kropp rundt oss som ikke er påvirket av krefter. Under påvirkning av disse kreftene blir kropper deformert.

Når du bestemmer likevektsforholdene til deformerte kropper, er det nødvendig å ta hensyn til størrelsen og arten av deformasjonen, noe som kompliserer det fremsatte problemet. Derfor, for å klargjøre de grunnleggende lovene for likevekt, ble konseptet med en absolutt stiv kropp introdusert for enkelhets skyld.

Et absolutt stivt legeme er et legeme der deformasjonene som oppstår under påvirkning av krefter påført det er ubetydelige. Skriv ned definisjonene av statikk, likevekt av kropper og en absolutt stiv kropp fra skjermen (lysbilde 2).

Og det vi har funnet ut er at kroppen er i likevekt hvis geometrisk sum av alle krefter påført den er lik null er den første betingelsen for likevekt. Skriv ned 1 likevektstilstand:

Hvis summen av krefter er null, er summen av projeksjonene av disse kreftene på koordinataksene også null. Spesielt for projeksjoner ytre krefter kan skrives på X-aksen.

Likheten til null av summen av ytre krefter som virker på et fast legeme er nødvendig for dets likevekt, men ikke tilstrekkelig. For eksempel til styret i ulike punkter påført to like store og motsatt rettede krefter. Summen av disse kreftene er null. Vil brettet være i likevekt?

Studenter: Brettet vil for eksempel dreie som rattet på en sykkel eller bil.

Lærer: Høyre. På samme måte dreier to krefter av samme størrelse og motsatte retninger rattet på en sykkel eller bil. Hvorfor skjer dette?

Studenter: ???

Lærer: Ethvert legeme er i likevekt når summen av alle krefter som virker på hvert av dets elementer er lik null. Men hvis summen av ytre krefter er null, kan det hende at summen av alle krefter påført hvert element i kroppen ikke er lik null. I dette tilfellet vil ikke kroppen være i balanse. Derfor må vi finne ut enda en betingelse for likevekt mellom kropper. For å gjøre dette, la oss gjennomføre et eksperiment. (To elever er tilkalt). En av elevene påfører kraften nærmere dørens rotasjonsakse, den andre eleven påfører kraften nærmere håndtaket. De legger innsats i forskjellige sider. Hva skjedde?

Studenter: Den som utøvde kraften nærmest håndtaket vant.

Lærer: Hvor er virkningslinjen til kraften som ble brukt av den første eleven?

Studenter: Nærmere dørens rotasjonsakse.

Lærer: Hvor er virkningslinjen til kraften som brukes av den andre eleven?

Studenter: Nærmere dørhåndtaket.

Lærer: Hva annet kan vi legge merke til?

Studenter: At avstandene fra rotasjonsaksen til kraftpåføringslinjene er forskjellige.

Lærer: Så hva annet er resultatet av kraften avhengig av?

Studenter: Resultatet av kraften avhenger av avstanden fra rotasjonsaksen til kraftens virkelinje.

Lærer: Hva er avstanden fra rotasjonsaksen til kraftens virkelinje?

Studenter: Skulder. Skulderen er en perpendikulær trukket fra rotasjonsaksen til virkningslinjen til denne kraften.

Lærer: Hvordan forholder krefter og skuldre seg til hverandre i i dette tilfellet?

Studenter: I henhold til likevektsregelen til en spak er kreftene som virker på den omvendt proporsjonale med armene til disse kreftene. .

Lærer: Hva er produktet av modulen til kraften som roterer kroppen og dens skulder?

Studenter: Kraftens øyeblikk.

Lærer: Dette betyr at kraftmomentet brukt på de første elevene er lik , og kraftmomentet på de andre elevene er lik

Nå kan vi formulere den andre likevektsbetingelsen: Et stivt legeme er i likevekt hvis den algebraiske summen av momentene av ytre krefter som virker på den i forhold til en hvilken som helst akse er lik null (lysbilde 3).

La oss introdusere begrepet tyngdepunkt. Tyngdepunktet er punktet for påføring av den resulterende tyngdekraften (punktet som resultanten av alle parallelle tyngdekrefter som virker på individuelle elementer i kroppen passerer). Det er også begrepet massesenter.

Systemets massesenter materielle poeng ringte geometrisk punkt, hvis koordinater bestemmes av formelen:

; samme for.

Tyngdepunktet faller sammen med massesenteret til systemet hvis dette systemet er i et jevnt gravitasjonsfelt.

Se på skjermen. Prøv å finne tyngdepunktet til disse figurene. (lysbilde 4)

(Demonstrer balansetypene ved å bruke en blokk med fordypninger og sklier og en ball.)

På lysbilde 5 ser du det samme du så i opplevelsen. Skriv ned betingelsene for likevektsstabilitet fra lysbildene 6,7,8:

1. Leger er i en stabil likevektstilstand dersom det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen oppstår en kraft eller kraftmoment som returnerer kroppen til likevektsposisjonen.

2. Leger er i en tilstand av ustabil likevekt dersom det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen oppstår en kraft eller kraftmoment som fjerner legemet fra likevektsposisjonen.

3. Leger er i en tilstand av likevekt dersom det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen ikke oppstår verken en kraft eller et kraftmoment som endrer kroppens stilling.

Se nå på lysbilde 9. Hva kan du si om betingelsene for bærekraft i alle tre tilfellene.

Studenter: I det første tilfellet, hvis støttepunktet er høyere enn tyngdepunktet, er likevekten stabil.

I det andre tilfellet, hvis omdreiningspunktet faller sammen med tyngdepunktet, er likevekten likegyldig.

I det tredje tilfellet, hvis tyngdepunktet er høyere enn støttepunktet, er balansen ustabil.

Lærer: La oss nå se på kropper som har et støtteområde. Støtteområdet er kontaktområdet mellom kroppen og støtten. (lysbilde 10).

La oss vurdere hvordan posisjonen til tyngdekraftslinjen endres i forhold til kroppens rotasjonsakse når kroppen som har et støtteområde vippes. (lysbilde 11)

Vær oppmerksom på at når kroppen roterer, endres posisjonen til tyngdepunktet. Og ethvert system har alltid en tendens til å senke posisjonen til tyngdepunktet. Dermed vil de skrånende legene være i en tilstand av stabil likevekt så lenge tyngdelinjen passerer gjennom støtteområdet. Se på lysbilde 12.

Hvis, når en kropp som har et støtteområde avviker, øker tyngdepunktet, så vil likevekten være stabil. I stabil likevekt vil en vertikal linje som går gjennom tyngdepunktet alltid passere gjennom støtteområdet.

To kropper som har samme vekt og støtteareal, men forskjellige høyder, har forskjellige grensevinkel tilt Hvis denne vinkelen overskrides, velter kroppene. (lysbilde 13)

Med et lavere tyngdepunkt må det brukes mer arbeid for å tippe kroppen. Derfor kan arbeidet med å velte tjene som et mål på stabiliteten (lysbilde 14)

Dermed er skråstilte strukturer i en posisjon med stabil likevekt, fordi tyngdekraftens handlingslinje passerer gjennom området for deres støtte. For eksempel det skjeve tårnet i Pisa.

Svaiing eller vipping av en persons kropp når han går, forklares også med ønsket om å opprettholde en stabil stilling. Støtteområdet bestemmes av området innenfor linjen tegnet rundt ekstreme punkter kroppen berører støtten. når en person står. Tyngdelinjen går gjennom støtten. Når en person løfter benet, for å opprettholde balansen, bøyer han seg og overfører tyngdekraftslinjen til en ny posisjon slik at den igjen passerer gjennom støtteområdet. (lysbilde 15)

For stabiliteten til ulike strukturer økes støtteområdet eller posisjonen til strukturens tyngdepunkt senkes, noe som gir en kraftig støtte, eller støtteområdet økes og samtidig senkes strukturens tyngdepunkt.

Transportens bærekraft bestemmes av de samme forholdene. Av de to transporttypene, en bil og en buss, er således en bil mer stabil på en skrånende vei.

Med samme helling av disse transporttypene passerer bussens tyngdelinje nærmere kanten av støtteområdet.

Problemløsning

Oppgave: Materialpunkter med massene m, 2m, 3m og 4m er plassert i toppunktene til et rektangel med sidene 0,4 m og 0,8 m Finn tyngdepunktet til systemet av disse materialpunktene.

x s -? du er -?

Å finne tyngdepunktet til et system av materialpunkter betyr å finne dets koordinater i XOY-koordinatsystemet. La oss justere opprinnelsen til koordinatene XOY med toppunktet til rektangelet der det materielle massepunktet er plassert m, og rett koordinataksene langs sidene av rektangelet. Koordinatene til tyngdepunktet til systemet med materialpunkter er lik:

Her er koordinaten på OX-aksen til et punkt med masse. Som det følger av tegningen, er dette punktet lokalisert ved opprinnelsen til koordinatene. Koordinaten er også null, koordinatene til punktene med masser på OX-aksen er de samme og lik lengden på siden av rektangelet. Ved å erstatte koordinatverdiene får vi

Koordinaten på OY-aksen til et punkt med masse er null, =0. Koordinatene til punktene med masser på denne aksen er de samme og lik lengden på siden av rektangelet. Ved å erstatte disse verdiene får vi

Sikkerhetsspørsmål:

1. Forutsetninger for kroppslikevekt?

1 likevektstilstand:

Et stivt legeme er i likevekt hvis den geometriske summen av ytre krefter påført det er lik null.

2 Likevektstilstand: Et stivt legeme er i likevekt hvis den algebraiske summen av momentene til ytre krefter som virker på den i forhold til en hvilken som helst akse er lik null.

2. Nevn typene av likevekt.

Kroppene er i en stabil likevektstilstand dersom det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen oppstår en kraft eller kraftmoment som returnerer kroppen til likevektsposisjonen.

Kroppene er i en tilstand av ustabil likevekt dersom det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen oppstår en kraft eller kraftmoment som fjerner kroppen fra likevektsposisjonen.

Kroppene er i en tilstand av likegyldig likevekt hvis det ved det minste avvik fra likevektsposisjonen ikke oppstår verken en kraft eller et kraftmoment som endrer kroppens stilling.

Lekser:

Liste over brukt litteratur:

1. Fysikk. 10. klasse: lærebok. for allmennutdanning institusjoner: grunnleggende og profil. nivåer / G. Ya Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky. redigert av V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 19. utg. - M.: Utdanning, 2010. - 366 s.: ill.
2. Maron A.E., Maron E.A. "Samling av kvalitative problemer i fysikk 10. klasse, M.: Prosveshchenie, 2006
3. L.A. Kirik, L.E.Gendenshtein, Yu.I.Dik. Metodisk materiale for lærer 10. klasse, M.: Ilexa, 2005.-304с:, 2005
4. L.E.Gendenshtein, Yu.I.Dik. Fysikk 10. klasse.-M.: Mnemosyne, 2010

I fysikk for klasse 9 (IKKikoin, A.K.Kikoin, 1999),
oppgave №6
til kapitlet" LABORATORIEARBEID».

Hensikten med arbeidet: å etablere forholdet mellom kreftmomentene som påføres armene til spaken under dens likevekt. For å gjøre dette henges en eller flere vekter fra en av spakearmene, og et dynamometer er festet til den andre (fig. 179).

Ved hjelp av dette dynamometeret måles størrelsen på kraften F som må påføres for at spaken skal være i likevekt. Deretter, ved hjelp av samme dynamometer, måles vektmodulen til lastene P. Lengden på spakearmene måles ved hjelp av en linjal. Etter dette bestemmes de absolutte verdiene av momentene M 1 og M 2 av kreftene P og F:

En konklusjon om feilen i den eksperimentelle verifiseringen av momentregelen kan gjøres ved å sammenligne den med enhet

holdning:

Måleverktøy:

1) linjal; 2) dynamometer.

Materialer: 1) stativ med kobling; 2) spak; 3) et sett med vekter.

Arbeidsordre

1. Plasser armen på stativet og balanser det horisontalt ved hjelp av glidemutterne som er plassert i endene.

2. Heng en vekt på et bestemt punkt på en av spakearmene.

3. Fest et dynamometer til den andre armen på spaken og finn kraften som må påføres.

leve til spaken slik at den er i balanse.

4. Bruk en linjal og mål lengden på spakearmene.

5. Bruk et dynamometer til å bestemme vekten av lasten P.

6. Finn de absolutte verdiene for momentene til kreftene P og F

7. Skriv inn de funnet verdiene i tabellen:

				M 1 = Pl 1, N⋅m

8. Sammenlign holdning

med enhet og trekke en konklusjon om feilen i den eksperimentelle verifiseringen av øyeblikksregelen.

Hovedmålet med arbeidet er å etablere forholdet mellom momentene av krefter som påføres kroppen med fast akse rotasjon når den er i likevekt. I vårt tilfelle bruker vi en spak som en slik kropp. I henhold til momentregelen, for at et slikt legeme skal være i likevekt, er det nødvendig at den algebraiske summen av kreftene i forhold til rotasjonsaksen er lik null.

La oss vurdere en slik kropp (i vårt tilfelle en spak). To krefter virker på den: vekten av lastene P og kraften F (elastisiteten til dynamometerfjæren), slik at spaken er i likevekt og momentene til disse kreftene må være like store med hverandre. Absolutte verdier momenter av krefter F og P vil bli bestemt tilsvarende:

Konklusjoner om feilen i den eksperimentelle verifikasjonen av momentregelen kan trekkes ved å sammenligne forholdet med enhet:

Måleinstrumenter: linjal (Δl = ±0,0005 m), dynamometer (ΔF = ±0,05 H). I følge mekanikken antar vi at massen til lastene fra settet er lik (0,1±0,002) kg.

Får jobben gjort

La kroppen festes på en fast akse (avsnitt 1.4) og en kraft påføres på en av to måter:

1) handlingslinjen går gjennom rotasjonsaksen. vil bli balansert av reaksjonen og kroppen vil være i balanse;

2) handlingslinjen går ikke gjennom rotasjonsaksen, noe som fører til rotasjon av kroppen.

La oss bruke en kraft på kroppen som får den til å rotere inn motsatt side. Under visse forhold kan rotasjonen bli jevn eller stoppe helt. Det er kjent fra eksperimenter at dette vil skje hvis , hvor d 1 og d 2 – skuldre styrke og.

Skulder av makt(d)i forhold til aksen – korteste avstand fra kraftens virkelinje til denne aksen.

kraftmoment (M) er produktet av kraftmodulen og dens skulder.

[M] = 1 Nm

· I dette avsnittet anses øyeblikket som skalær mengde, og kreftene og deres skuldre ligger i et plan vinkelrett på rotasjonsaksen.

· Kraftmomentet som roterer et legeme med klokken regnes som negativt, mot klokken regnes som positivt.

Likevektstilstanden er kjent som øyeblikksregel: et legeme med en fast rotasjonsakse er i likevekt hvis den algebraiske summen av momentene til alle krefter påført det er lik null.

Fullstendig likevektstilstand (for alle kropper)

Et legeme er i likevekt hvis resultanten av alle krefter påført det er null og summen av momentene til disse kreftene i forhold til rotasjonsaksen også er null.

Typer balanse

1. Stabil balanse- likevekt, ved utgang oppstår en kraft som returnerer kroppen til sin opprinnelige posisjon.

2. Ustabil likevekt- likevekt, ved utgang som oppstår en kraft, som avleder kroppen enda mer fra sin opprinnelige posisjon.

3. Likegyldig likevekt- likevekt, ved utgang oppstår verken en gjenopprettende eller avbøyende kraft.

MOLEKYLÆR FYSIKK

Molekylær fysikk- en gren av fysikk der fenomenene med endringer i tilstanden til kropper og stoffer er forklart fra synspunktet indre struktur stoffer.

Opprinnelse molekylær fysikk

Representasjoner av de gamle

Gamle filosofiske skoler forklarte strukturen til kropper og stoffer på forskjellige måter. For eksempel, i Kina, trodde forskere at legemer består av vann, ild, eter, luft osv. Leucippus (5. århundre f.Kr., Hellas) og Demokritos (5. århundre f.Kr., Hellas) uttrykte ideen om at:

1) alle kropper består av små partikler- atomer;

2) forskjeller mellom legemer bestemmes enten av forskjellen i atomene deres, eller av forskjellen i arrangementet av atomer.

Utvikling av molekylær fysikk

Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711–1765, Russland) ga et stort bidrag til vitenskapen. Han utviklet ideen om den molekylære (atomiske) strukturen til materie og foreslo at:

1) partikler (molekyler) beveger seg kaotisk;

2) bevegelseshastigheten til molekyler er relatert til stoffets temperatur (jo høyere temperatur, jo høyere hastighet);

3) det må være en temperatur der bevegelsen av molekyler stopper.

Eksperimenter utført på 1800-tallet bekreftet riktigheten av ideene hans.

Browns erfaring

I 1827 plasserte botaniker Robert Brown (1773–1858, England) en væske med små faste partikler i den under et mikroskop og oppdaget at:

1) partikler beveger seg kaotisk;

2) enn mindre partikkel, jo mer merkbar er bevegelsen;

Han kom til at sjokk til faste partikler gis av flytende partikler under kollisjoner. Arbeidet til mange forskere utviklet læren om materiens struktur og egenskaper - molekylær kinetisk teori (MKT), basert på ideen om eksistensen av molekyler (atomer).

Grunnleggende bestemmelser i IKT

1) Stoffer består av partikler: atomer og molekyler;

2) partikler beveger seg kaotisk;

3) partikler samhandler med hverandre.

Basert på disse bestemmelsene ble følgende fenomener forklart: elastisiteten til gasser, væsker og faste stoffer; overføring av materie fra en aggregeringstilstand til en annen; utvidelse av gasser; diffusjon osv.

Fysisk tilstand(termodynamisk fase)– en av tre stater stoffer (faste, flytende, gassformige).

Diffusjon– spontan blanding av stoffer.