Нахождение центра тяжести тела

Опыт по физике для нахождение центра тяжести тела

Нахождение центра тяжести тела.
Если тело подвесить, то она будет стремиться занять положение устойчивого равновесия.
В этом положении центр тяжести тела находится под точкой подвеса, то есть на вертикальной линии проходящей через точку подвеса.
Эту особенность используют для нахождения центра тяжести тел в плоской форме.
Напомним, что центром тяжести, называют точку приложения силы тяжести.
Относительно этой точки уравновешенны моменты сил тяжести всех частей тела.
Если закрепить тела на оси, проходящей через центр тяжести, то под действием притяжения к Земле, тело не будет вращаться.
На свойстве центра тяжести, основан способ его нахождения у любого длинного тело.
Например, чтобы найти центр тяжести этой швабры, нужно медленно сближать пальцы рук.
Швабра будет проскальзывать то по одному, то по другому пальцу.
В зависимости от того, какая часть швабры создает большие давления на палец.
Центр тяжести швабры находится между сошедшимися пальцами.
Подвесим картонную фигуру так, чтобы она могла свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящий через любую точку на периферии фигуры.
Когда фигура придет в равновесие, ее центр тяжести окажется на одной вертикали с точкой подвеса.
Это позволяет определить положение центра тяжести фигуры.
В самом деле, силы действующие на фигуру уравновешивают друг друга.
Какие этой силы? эта сила тяжести приложенные в центре тяжести фигуры и силы упругости, приложенные в точке подвеса.
Эти две силы уравновешивают друг друга, что возможно только при условии, что точки приложения этих сил лежат на одной вертикали.
Проведем с помощью линейки вертикаль, проходящую через точку подвеса.
Центр тяжести фигуры лежит на проведенные линии.
Повторим этот опыт при другом положении точки подвеса.
Мы получили вторую линию, на которой лежит центр тяжести тела.
Ясно, что искомый центр тяжести фигуры, находится на пересечении этих линий.
В том, что найденная точка единственная, можно убедиться проделав те же действия еще раз.
Вы видите, что все три линии пересекаются в одной и той же точки.
Убедимся теперь, что найдена точка действительно является центром тяжести фигуры, то есть точкой, относительно которой уравновешенные моменты сил тяжести всех частей фигуры.
Для этого проденем ось через найденную точку и подвесим фигуру.
Вы видите, что фигура находится в состоянии безразличного равновесия.
Значит ее центр тяжести найден правильно.
Данный способ применим к любым плоским телам.
Применяя его к однородным телам, можно установить например, что центр тяжести тела имеющего форму круга, находится в его центре.
Центр тяжести прямоугольника или ромба, находится в точке пересечения его диагоналей.
В заключение, найдем примерное положение центра тяжести составного неоднородного тела, состоящего из деревянного бруска батарейки и светодиоды.
Для этого подвесим брусок на нитке и проведём вертикальную линию.
Вместо 2 подвешивания, воспользуемся первым способом определения положения центра тяжести.
Положим брусок на опору и смещая его, найдем положение безразличного равновесие тела.
Видно, что центр тяжести находится в месте расположения светодиода.

Видео Нахождение центра тяжести тела канала ШКОЛА ОНЛАЙН