Итоговый индивидуальный проект по физике «Равновесие твердых тел. Виды равновесия»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

средняя школа № 2 г. Котельниково

Волгоградской области

Итоговый индивидуальный проект по физике Тема проекта: «Равновесие твердых тел. Виды равновесия»

Автор проекта:

Подскребалина Дарья Владимировна

Учащаяся 10Б класса МКОУ СШ№2

Учитель-консультант:

Федорова Н.А.

2022-2023 учебный год

Цель проекта Объяснить теоретически, что такое равновесие. Привести всевозможные примерытел в разных видах равновесия.   Задачи дать определение термину «Равновесие» и раскрыть его познакомиться со всеми видами равновесия узнать при каких условиях тело находится в равновесии сделать вывод по результатам исследования создать равновесие своими руками Практическая значимость моего исследования материалы моего исследования можно использовать на уроках физики, на классных часах, а также для всеобщего развития.

Что такое равновесие?

Равновесие тела  — это сохранение состояния движения или состояния покоя тела с течением времени. Что значит сохранение состояния движения? Для начала определим поступательное и вращательное движения.

Центр масс тела

Центр масс тела — это точка пересечения прямых, вдоль которых направлены силы, каждая из которых вызывает только поступательное движение тела

.

Момент силы

Момент силы M — это физическая величина, которая равна произведению модуля силы F, действующей на тело, на плечо d этой силы:

Единица момента силы в СИ —  ньютонметр : 

.

Плечо d силы F — это наименьшее расстояние от оси вращения тела до линии, вдоль которой действует сила 

При каких условиях тело находится в равновесии

Тело находится в состоянии покоя (или движется равномерно и прямолинейно), если векторная сумма всех сил, действующих на него, равна нулю.

• Если тело может двигаться только поступательно (не может вращаться), то в соответствии с законом инерции такое тело находится в равновесии, если равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю:

• Если тело может только вращаться (имеет неподвижную ось вращения), то в соответствии с правилом моментов такое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов сил, действующих на тело, равна нулю:

Пример.  Рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил, действующих на него, равна нулю :

,где

(сила

 — против хода часовой стрелки); 

поворачивает рычаг по ходу часовой стрелки, сила 

=0,т.к

=0

• Если тело может двигаться поступательно, а также вращаться вокруг некоторой оси, то это тело будет находиться в равновесии, если соблюдены оба условия равновесия:

1Условие равновесия

М1+М2+…+Мn=0

2 условие равновесия

Виды равновесия тел

Устойчивое равновесие

Равнодействующая направлена к положению равновесия тела

Сумма сил, приложенных к телу, равна нулю, но момент силы

  возвращает тело в положение равновесия .

Неустойчивое равновесие

Равнодействующая направлена от положения равновесия тела.

Сумма сил равна нулю, однако момент силы  

  еще больше отклоняет тело от положение равновесия

Безразличное равновесие

Равнодействующая равна нулю .

Силы скомпенсированы, сумма моментов этих сил равна нулю.

условия устойчивости тела, опирающегося не на одну точку, как в рассмотренных случаях, а на несколько точек

Линия, проведенная из центра масс башни пересекает основание приблизительно в 2,3 м от его центра.  

Человек – это тоже «тело на опоре».

Морякам на качающейся палубе придает устойчивость походка «в развалку». При такой ходьбе ноги специально ставятся шире, чтобы захватываемая ступнями площадь опоры была как можно больше .

Если встать на одну ногу, то площадь опоры уменьшится, и сохранить равновесие будет труднее.

А еще сложнее удерживать равновесие или, как говорят, балансировать на узком канате или проволоке артистам цирка. Ведь площадь опоры в этом случае очень мала.

Практическое применение и учет равновесия

Практическая часть

ТАРЕЛКА НА ИГОЛКЕ

Чтобы сделать первый пример равновесия мне понадобились:

• четыре пластилиновых шарика
• тарелка
• толстая игла
• подставка для иглы
• четыре вилки

Возьмите четыре четыре одинаковых пластилиновых шарика. Приклейте их к краям тарелки на одинаковых расстояниях. Прикрепите к каждому шарику вилку так, чтобы зубцы их плотно прикасались к кромке, а сами вилки не качались.

Если все вилки будут прикреплены правильно и на равных расстояниях друг от друга, то тарелку, после нескольких неудачных попыток, можно установить на острие иглы, воткнутой вертикально в бутылочную пробку, как показано на рисунке.

БАБОЧКА-БАЛАНСИР

Чтобы сделать второй пример равновесия мне понадобились:

• Бумага А4
• Скрепки
• Скотч

Возьмите лист бумаги А4, разрежьте его на 2 части. Одну часть сложите пополам и нарисуйте половину бабочки. Вырежьте ее и раскройте. Далее возьмите скрепку и разогните так, как показано на фото

Далее прикрепите эту скрепку на бабочку так, как показано на фото

После этого на каждое крыло нужно прикрепить по 2 скрепки

Наша бабочка готова!

Опрос

Делая этот проект я узнала принцип работы двух законов равновесия, механизм, виды равновесия и то, где оно применяется.

Но поняли ли это мои одноклассники?

Я решила задать некоторым ученикам пару вопросов и узнать интересна ли для них тема равновесия

Я опросила 10 человек

1 Вы знали принцип работы двух законов равновесия?

2 Вы знаете почему неваляшка всегда возвращается в исходное положение?

3 Интересна ли для вас тема равновесия?

Заключение

В ходе моего исследования я познакомилась с двумя законами равновесия, узнала, каким образом они работают, собрала информацию о трех видах равновесия, выяснила и привела примеры, где используется равновесие, и где мы можем его встретить, сделала вывод по результатам исследования, создала устойчивое равновесие своими руками. В ходе исследования выполнены все задачи. Я смогла объяснить теоретически, что такое равновесие и рассмотрела его виды. Груз на спине изменяет положение центра тяжести, и человек находится в неустойчивом положении, поэтому он наклоняется вперед, чтобы вертикаль, проходящая через центр тяжести, прошла через площадь опоры.

Трудно стоять на одной ноге из-за того, что значительно уменьшается площадь опоры. При небольшом отклонении от положения равновесия вертикаль, проходящая через центр тяжести, не будет проходить через площадь опоры и человек окажется в неустойчивом положении.

Источники информации

https://studfile.net/preview/9409048/page:11/

https://studopedia.ru/14_42572_vidi-ravnovesiya-tverdogo-tela.html

http://ru.solverbook.com/spravochnik/mexanika/statika/ravnovesie-tel-vidy-ravnovesiya/

https://uabooks.top/1633-14-ravnovesie-tel-moment-sily.html

https://kopilkaurokov.ru/nachalniyeKlassi/uroki/ravnoviesiie_tiel

https://www.art-talant.org/publikacii/71321-proekt-po-fizike-ravnovesie-tel

http://class-fizika.ru/van9.html

http://ru.solverbook.com/spravochnik/mexanika/statika/uslovie-ravnovesiya-tela-na-zakreplennoj-osi-vrashheniya/

http://eksperimentiki.ru/publ/tomtit/tt1/tarelka_na_igolke/19-1-0-72