Равновесие тел - ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Цель: выяснить условия, при которых тело находится в равновесии.

Ход урока

I. Анализ контрольной работы

II. Изучение нового материала

Мы уже знаем, что всякое тело под влиянием сил, действующих со стороны других тел, испытывает ускорение. Однако в некоторых случаях тело, находящееся под действием нескольких сил, все же может оставаться в покое.

Эксперимент 1

Через неподвижный блок перекинута веревка, за один конец привязана гиря, за другой - динамометр.

Тело находится в покое, но на него действуют одновременно две силы, равные по величине и направленные по одной прямой в противоположные стороны, тело остается в состоянии покоя.

Изучение условий равновесия тел (или иначе условий равновесия сил) составляет задачу статики.

Статика позволяет определить условия равновесия разнообразных сооружений, которые создает человек: зданий, мостов, арок.

Эксперимент 2

Через неподвижный блок перекинута веревка, за один конец привязана гиря, за другой - динамометр. Приложим усилия чуть больше, чем вес тела. Что произойдет? Груз начнет двигаться.

Вывод. Следовательно, статика дает указания не только об условии равновесия тел, но и о том, в каком направлении возникнет движение, если равновесие тел нарушится.

Уже в древности возникали вопросы, связанные с применением различных механизмов (рычага, блока) для поднятия грузов. Поэтому строителей и в те времена интересовали не только условия равновесия груза, но и условия, при которых груз двигался в определенном направлении. И статика имела практическое применение для инженеров древности. Статика является частным случаем динамики. Выясним с помощью законов Ньютона при каких условиях любое тело будет находиться в равновесии.

1. Если тело находится в покое, то ускорение каждого элемента тела равно нулю.

2. Для равновесия тела необходимо и достаточно, чтобы геометрическая сумма всех сил, действующих на любой элемент этого тела, была равна нулю.

3. Для абсолютно твердого тела это условие называют первым условием его равновесия.

III. Решение экспериментальной задачи

Определите показание динамометров, если груз имеет массу 1 кг (рис. 104).

Оборудование: штатив, два демонстрационных динамометра, деревянный или алюминиевый подкос ВС, линейка.

Получили модель кронштейна. Ставятся вопросы для обсуждения. Почему стрелка динамометров при подвешивании груза отклоняется в разные стороны? Зависят ли показания динамометров от угла АСВ? Изменятся ли показания приборов, если длину подкоса уменьшить, деревянный стержень заменить металлическим? Где используются кронштейны?

Задачу можно сначала решить, а потом измерять силы. Можно и наоборот.

IV. Решение задач

1. Лодку равномерно тянут к берегу двумя канатами, расположенными в горизонтальной плоскости. Угол между канатами 90°. К канатам приложены силы по 120 Н каждая. Какова сила сопротивления воды?

2. К средней точке горизонтально подвешенного провода длиной 20 м подвешен груз весом 170 Н, вследствие чего провод провис на 10 см. Определить силу упругости, с которой каждая половина провода действует на груз.

3. Фонарь весом 43 Н укреплен на подвесе. Определить силы упругости стержня АВ и троса ВС (рис. 105).

Домашняя работа

П. 54, п. 55.