Устойчивое равновесие тела, имеющего одну точку опоры

Цели проекта

1. Исследование равновесия тела, имеющего только одну точку опоры.

2. Нахождение условий устойчивого равновесия тела с одной точкой опоры.

3. Изучение применения данного явления на практике.

Задачи проекта

1. Изучение теоретического материала по данной теме.

2. Расчёт и изготовление тел с одной точкой опоры, находящихся в положении устойчивого равновесия, когда центр тяжести находится ниже точки опоры.

3. Расчёт и изготовление тел с одной точкой опоры, находящихся в положении устойчивого равновесия, когда центр тяжести находится выше точки опоры.

Оборудование

1. Проволока и пластилин.

2. Полый цилиндр.

ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА

Базовый уровень

1. Изготовьте конструкцию, подобную изображённой на рисунке 1.

2. Объясните, почему система находится в положении устойчивого равновесия, когда её центр тяжести расположен ниже точки опоры. Сделайте пояснительный чертёж.

3. Изготовьте с помощью проволоки и пластилина несколько различных тел, находящихся в положении устойчивого равновесия на одной точке опоры.

4. Найдите положение центра тяжести каждого из этих тел (см. § 35) и убедитесь: для устойчивого равновесия тела необходимо, чтобы его центр тяжести находился ниже точки опоры.

Углублённый уровень

5. Рассмотрите случай, когда тело находится в положении устойчивого равновесия, причём центр тяжести тела выше точки опоры. Изготовьте игрушку типа куклы-неваляшки (рис. 2), используя подручные материалы.

6. Рассчитайте, где должен находиться центр тяжести тела, нижняя часть которого — полусфера или полуцилиндр, чтобы оно было в устойчивом равновесии при опоре на одну точку, находящуюся ниже его центра тяжести. Воспользуйтесь для этого условиями равновесия тела (см. § 35, 36).

7. Для дальнейшего исследования изготовьте модель «неваляшки», используя полый цилиндр и два одинаковых пластилиновых кубика (на рисунке 3 цилиндр для наглядности показан с двух сторон). Разметьте цилиндр, разделив его двумя образующими на две равные части — например, окрасив половины цилиндра разными цветами.

8. Поочерёдно прикрепите к цилиндру два пластилиновых кубика в положениях, показанных на рисунках 4, а—в. Определите на опыте, в каких случаях равновесие цилиндра будет устойчивым, неустойчивым и безразличным. Объясните результаты своих опытов, сделав пояснительные чертежи.

9. Предложите возможные практические применения устойчивого равновесия тела с одной точкой опоры.

Подготовьте презентацию о выполнении проекта.