Stabilno in nestabilno ravnotežje v fiziki. Statika

Ravnotežje mehanskega sistema je njegovo stanje, v katerem vse točke obravnavanega sistema mirujejo glede na izbrani referenčni okvir.

Moment sile okoli katere koli osi je zmnožek velikosti te sile F in kraka d.

Ravnotežne pogoje najlažje ugotovimo na primeru najpreprostejšega mehanskega sistema – materialne točke. Po prvem zakonu dinamike (glej Mehanika) je pogoj za mirovanje (ali enakomerno pravokotno gibanje) materialne točke v inercialnem koordinatnem sistemu enakost nič vektorske vsote vseh sil, ki delujejo nanjo.

Pri prehodu na bolj zapletene mehanske sisteme samo ta pogoj za njihovo ravnotežje ni dovolj. Poleg translacijskega gibanja, ki ga povzročajo nekompenzirane zunanje sile, lahko kompleksen mehanski sistem izvaja rotacijsko gibanje ali deformacijo. Ugotovimo ravnotežne pogoje za absolutno togo telo - mehanski sistem, sestavljen iz zbirke delcev, med katerimi se medsebojne razdalje ne spreminjajo.

Možnost translacijskega gibanja (s pospeškom) mehanskega sistema je mogoče odpraviti na enak način kot v primeru materialne točke, pri čemer je potrebno, da je vsota sil, ki delujejo na vse točke sistema, enaka nič. To je prvi pogoj za ravnotežje mehanskega sistema.

V našem primeru togega telesa ni mogoče deformirati, saj smo se strinjali, da se medsebojne razdalje med njegovimi točkami ne spreminjajo. Toda za razliko od materialne točke lahko par enakih in nasprotno usmerjenih sil uporabimo na popolnoma togo telo v njegovih različnih točkah. Poleg tega, ker je vsota teh dveh sil enaka nič, obravnavani mehanski sistem translacijskega gibanja ne bo deloval. Očitno pa je, da se bo telo pod delovanjem takega para sil začelo vrteti okoli neke osi z vedno večjo kotno hitrostjo.

Pojav rotacijskega gibanja v obravnavanem sistemu je posledica prisotnosti nekompenziranih momentov sil. Trenutek sile okoli katere koli osi je zmnožek velikosti te sile $F$ na kraku $d,$, to je dolžine navpičnice, spuščene iz točke $O$ (glej sliko), skozi katero poteka os , po smeri sile . Upoštevajte, da je moment sile s to definicijo algebraična količina: velja za pozitivno, če sila vodi do vrtenja v nasprotni smeri urinega kazalca, in negativno v nasprotnem primeru. Tako je drugi pogoj za ravnotežje togega telesa zahteva, da je vsota momentov vseh sil okoli katere koli rotacijske osi enaka nič.

V primeru, ko sta izpolnjena oba najdena ravnotežna pogoja, bo togo telo v mirovanju, če so bile v trenutku, ko so sile začele delovati, hitrosti vseh njegovih točk enake nič. V nasprotnem primeru se bo gibal enakomerno po vztrajnosti.

Obravnavana definicija ravnotežja mehanskega sistema ne pove ničesar o tem, kaj se bo zgodilo, če sistem nekoliko zapusti ravnotežni položaj. V tem primeru obstajajo tri možnosti: sistem se bo vrnil v prejšnje stanje ravnotežja; sistem kljub odstopanju ne bo spremenil svojega ravnotežnega stanja; sistem bo izven ravnotežja. Prvi primer se imenuje stabilno stanje ravnotežja, drugi - indiferentno, tretji - nestabilno. Narava ravnotežnega položaja je določena z odvisnostjo potencialne energije sistema od koordinat. Slika prikazuje vse tri vrste ravnotežja na primeru težke krogle, ki se nahaja v vdolbini (stabilno ravnotežje), na gladki vodoravni mizi (indiferentno), na vrhu tuberkule (nestabilno).

Zgornji pristop k problemu ravnotežja mehanskega sistema so razmišljali znanstveniki v antičnem svetu. Torej je Arhimed v 3. stoletju našel zakon o ravnotežju vzvoda (to je togo telo s fiksno osjo vrtenja). pr e.

Leta 1717 je Johann Bernoulli razvil povsem drugačen pristop k iskanju ravnotežnih pogojev za mehanski sistem – metodo virtualnih premikov. Temelji na lastnosti reakcijskih sil vezi, ki izhajajo iz zakona o ohranjanju energije: z majhnim odstopanjem sistema od ravnotežnega položaja je skupno delo reakcijskih sil vezi nič.

Pri reševanju problemov statike (glej Mehanika) so na podlagi zgoraj opisanih ravnotežnih pogojev za povezave, ki obstajajo v sistemu (opore, niti, palice), značilne reakcijske sile, ki nastanejo v njih. Potreba po upoštevanju teh sil pri določanju ravnotežnih pogojev v primeru sistemov, sestavljenih iz več teles, vodi do okornih izračunov. Ker pa je delo reakcijskih sil vezi za majhna odstopanja od ravnotežnega položaja enako nič, se je mogoče izogniti upoštevanju teh sil na splošno.

Poleg reakcijskih sil na točke mehanskega sistema delujejo tudi zunanje sile. Kakšno je njihovo delo z majhnim odstopanjem od ravnotežnega položaja? Ker sistem sprva miruje, je za kakršno koli njegovo gibanje treba opraviti nekaj pozitivnega dela. Načeloma lahko to delo opravljajo tako zunanje sile kot reakcijske sile vezi. Toda, kot že vemo, je skupno delo reakcijskih sil nič. Da bi torej sistem zapustil stanje ravnotežja, mora biti skupno delo zunanjih sil za vsak možen premik pozitivno. Zato lahko pogoj nezmožnosti gibanja, to je ravnotežni pogoj, formuliramo kot zahtevo, da je skupno delo zunanjih sil nepozitivno za vsak možen premik: $ΔA≤0.$

Predpostavimo, da se je, ko se točke sistema $Δ\overrightarrow(γ)_1…\ Δ\overrightarrow(γ)_n$ premikajo, vsota dela zunanjih sil izkazala za enako $ΔA1.$ In kaj zgodi, če se sistem premakne $−Δ\overrightarrow(γ)_1,−Δ\overrightarrow(γ)_2,\ …,−Δ\overrightarrow(γ)_n?$ Ti premiki so možni na enak način kot prvi; vendar bo delo zunanjih sil zdaj spremenilo predznak: $ΔA2 =−ΔA1.$ Podobno kot v prejšnjem primeru bomo prišli do zaključka, da ima zdaj ravnotežni pogoj za sistem obliko: $ΔA1≥0,$ delo zunanjih sil mora biti nenegativno. Edini način za "usklajevanje" teh dveh skoraj protislovnih pogojev je zahtevati natančno enakost nič skupnega dela zunanjih sil za kakršen koli možen (virtualni) premik sistema iz ravnotežnega položaja: $ΔA=0.$ Možno ( virtualni) premik tukaj pomeni neskončno majhen miselni premik sistema, ki ni v nasprotju s povezavami, ki so mu vsiljene.

Torej je ravnotežni pogoj mehanskega sistema v obliki principa navideznih premikov formuliran na naslednji način:

"Za ravnotežje katerega koli mehanskega sistema z idealnimi povezavami je potrebno in zadostno, da je vsota elementarnih del sil, ki delujejo na sistem za vsak možen premik, enaka nič."

Z uporabo principa virtualnih premikov se rešujejo problemi ne le statike, temveč tudi hidrostatike in elektrostatike.

To predavanje zajema naslednja vprašanja:

1. Pogoji za ravnotežje mehanskih sistemov.

2. Stabilnost ravnotežja.

3. Primer določanja ravnotežnih položajev in preučevanja njihove stabilnosti.

Preučevanje teh vprašanj je potrebno za preučevanje nihajnih gibov mehanskega sistema glede na ravnotežni položaj v disciplini "Deli strojev", za reševanje problemov v disciplinah "Teorija strojev in mehanizmov" in "Trdnost materialov".

Pomemben primer gibanja mehanskih sistemov je njihovo oscilatorno gibanje. Nihanja so ponavljajoča se gibanja mehanskega sistema glede na nekatere njegove položaje, ki se pojavljajo bolj ali manj redno v času. Predmetna naloga obravnava oscilatorno gibanje mehanskega sistema glede na ravnotežni položaj (relativni ali absolutni).

Mehanski sistem lahko dovolj dolgo niha le blizu položaja stabilnega ravnotežja. Zato je treba pred sestavljanjem enačb nihajnega gibanja poiskati ravnotežne položaje in raziskati njihovo stabilnost.

Ravnotežni pogoji za mehanske sisteme.

Po načelu možnih premikov (osnovna enačba statike) je za mehanski sistem, na katerega so naložene idealne, stacionarne, omejevalne in holonomske omejitve, v ravnotežju potrebno in zadostno, da so vse posplošene sile v ta sistem je enak nič:

kje je posplošena sila, ki ustreza j- o posplošena koordinata;

s- število posplošenih koordinat v mehanskem sistemu.

Če so bile diferencialne enačbe gibanja sestavljene za preučevani sistem v obliki Lagrangeovih enačb druge vrste, potem za določitev možnih ravnotežnih položajev zadostuje, da posplošene sile enačimo z nič in rešimo nastale enačbe glede na posplošene koordinate.

Če je mehanski sistem v ravnotežju v potencialnem silnem polju, potem iz enačb (1) dobimo naslednje ravnotežne pogoje:

Zato ima v ravnotežnem položaju potencialna energija skrajno vrednost. Vsakega ravnotežja, ki ga definirajo zgornje formule, ni mogoče uresničiti v praksi. Glede na obnašanje sistema pri odstopanju od ravnotežnega položaja govorimo o stabilnosti ali nestabilnosti tega položaja.

Stabilnost ravnotežja

Opredelitev koncepta stabilnosti ravnotežnega položaja je bila dana konec 19. stoletja v delih ruskega znanstvenika A. M. Lyapunova. Poglejmo si to definicijo.

Za poenostavitev izračunov se bomo dodatno dogovorili za posplošene koordinate q 1 , q 2 ,...,q s odštej od ravnotežnega položaja sistema:

kje

Ravnotežni položaj se imenuje stabilen, če je za poljubno majhno številolahko najdete drugo številko , da v primeru, ko začetne vrednosti posplošenih koordinat in hitrosti ne bodo presegle:

vrednosti posplošenih koordinat in hitrosti med nadaljnjim gibanjem sistema ne bodo presegle .

Z drugimi besedami, ravnotežni položaj sistema q 1 = q 2 = ...= q s= 0 se imenuje trajnostno, če je vedno mogoče najti tako dovolj majhne začetne vrednosti, pri katerem je gibanje sistemane bo zapustil nobene dane poljubno majhne soseščine ravnotežnega položaja. Za sistem z eno stopnjo svobode je mogoče stabilno gibanje sistema vizualizirati v fazni ravnini (slika 1).Za stabilen ravnotežni položaj, gibanje reprezentativne točke, ki se začne v območju [ ] , v prihodnosti ne bo presegla območja.

sl.1

Ravnotežni položaj se imenuje asimptotično stabilen , če se bo sistem sčasoma približal ravnotežnemu položaju, tj

Določanje pogojev za stabilnost ravnotežnega položaja je precej težka naloga, zato se omejimo na najpreprostejši primer: preučevanje stabilnosti ravnotežja konzervativnih sistemov.

Zadostni pogoji za stabilnost ravnotežnih položajev za takšne sisteme so opredeljeni z Lagrange - Dirichletov izrek : ravnotežni položaj konzervativnega mehanskega sistema je stabilen, če ima v ravnotežnem položaju potencialna energija sistema izoliran minimum .

Potencialna energija mehanskega sistema je določena do konstante. To konstanto izberemo tako, da je v ravnotežnem položaju potencialna energija enaka nič:

P(0)=0.

Potem je za sistem z eno stopnjo svobode zadosten pogoj za obstoj izoliranega minimuma, skupaj s potrebnim pogojem (2), pogoj

Ker ima potencialna energija v ravnotežnem položaju izoliran minimum in P(0)=0 , nato v neki končni soseščini tega položaja

П(q)=0.

Pokličejo se funkcije, ki imajo konstanten predznak in so enake nič le, če so vsi njihovi argumenti enaki nič znak-določen. Zato je za stabilen ravnotežni položaj mehanskega sistema potrebno in zadostno, da je potencialna energija v bližini tega položaja pozitivno definirana funkcija posplošenih koordinat.

Za linearne sisteme in sisteme, ki jih je mogoče reducirati na linearne za majhna odstopanja od ravnotežnega položaja (linearizirano), je potencialna energija lahko predstavljena kot kvadratna oblika posplošenih koordinat

kje - posplošeni koeficienti togosti.

Splošni koeficientiso konstantna števila, ki jih je mogoče določiti neposredno iz razširitve potencialne energije v niz ali iz vrednosti drugih izvodov potencialne energije glede na posplošene koordinate v ravnotežnem položaju:

Iz formule (4) sledi, da so posplošeni koeficienti togosti simetrični glede na indekse

Za , da bi izpolnili zadostne pogoje za stabilnost ravnotežnega položaja, mora biti potencialna energija pozitivno določena kvadratna oblika njenih posplošenih koordinat.

V matematiki obstaja Sylvestrovo merilo , ki daje potrebne in zadostne pogoje za pozitivno določenost kvadratnih oblik: kvadratna oblika (3) bo pozitivno določena, če je determinanta, sestavljena iz njenih koeficientov in vseh njenih glavnih diagonalnih minorjev, pozitivna, t.j. če so koeficienti bo izpolnjeval pogoje

.....

Zlasti za linearni sistem z dvema stopnjama svobode bodo potencialna energija in pogoji Sylvestrovega kriterija imeli obliko

Na podoben način lahko preučujemo položaje relativnega ravnotežja, če namesto potencialne energije upoštevamo potencialno energijo reduciranega sistema.

P Primer določanja ravnotežnih položajev in preučevanja njihove stabilnosti

sl.2

Razmislite o mehanskem sistemu, sestavljenem iz cevi AB, ki je središče OO 1 povezana z vodoravno osjo vrtenja in krogla, ki se giblje skozi cev brez trenja in je povezana s točko A cevi z vzmetjo (slika 2). Določimo ravnotežne položaje sistema in ocenimo njihovo stabilnost za naslednje parametre: dolžina cevi l 2 = 1 m , dolžina palice l 1 = 0,5 m . nedeformirana dolžina vzmeti l 0 = 0,6 m, vzmetna stopnja c= 100 N/m. Teža cevi m 2 = 2 kg, palica - m 1 = 1 kg in žoga - m 3 = 0,5 kg. Razdalja OA enaka l 3 = 0,4 m.

Napišimo izraz za potencialno energijo obravnavanega sistema. Sestavljen je iz potencialne energije treh teles v enotnem gravitacijskem polju in potencialne energije deformirane vzmeti.

Potencialna energija telesa v gravitacijskem polju je enaka zmnožku teže telesa in višine njegovega težišča nad ravnino, v kateri se potencialna energija šteje za nič. Naj bo potencialna energija enaka nič v ravnini, ki poteka skozi os vrtenja palice OO 1, nato za gravitacijo

Za elastično silo je potencialna energija določena z količino deformacije

Poiščimo možne ravnotežne položaje sistema. Koordinatne vrednosti v ravnotežnih položajih so korenine naslednjega sistema enačb.

Podoben sistem enačb je mogoče sestaviti za kateri koli mehanski sistem z dvema stopnjama svobode. V nekaterih primerih je mogoče dobiti natančno rešitev sistema. Za sistem (5) taka rešitev ne obstaja, zato je treba korenine iskati z numeričnimi metodami.

Z reševanjem sistema transcendentnih enačb (5) dobimo dva možna ravnotežna položaja:

Za oceno stabilnosti dobljenih ravnotežnih položajev poiščemo vse druge odvodke potencialne energije glede na posplošene koordinate in iz njih določimo posplošene togostne koeficiente.

Ravnotežje mehanskega sistema- to je stanje, v katerem vse točke mehanskega sistema mirujejo glede na obravnavani referenčni okvir. Če je referenčni okvir inercialen, se imenuje ravnotežje absolutno, če je neinercialno - relativno.

Da bi našli ravnotežne pogoje za absolutno togo telo, ga je treba miselno razdeliti na veliko število dovolj majhnih elementov, od katerih je vsak lahko predstavljen z materialno točko. Vsi ti elementi medsebojno delujejo - te interakcijske sile se imenujejo notranji. Poleg tega lahko zunanje sile delujejo na številne točke telesa.

Po Newtonovem drugem zakonu mora biti geometrijska vsota sil, ki delujejo na to točko, enaka nič, da je pospešek točke nič (in pospešek mirujoče točke nič). Če telo miruje, potem mirujejo tudi vse njegove točke (elementi). Zato lahko za katero koli točko telesa zapišemo:

kjer je geometrijska vsota vseh zunanjih in notranjih sil, ki delujejo na jaz th element telesa.

Enačba pomeni, da je za ravnotežje telesa potrebno in zadostno, da je geometrijska vsota vseh sil, ki delujejo na kateri koli element tega telesa, enaka nič.

Iz tega je enostavno dobiti prvi pogoj za ravnotežje telesa (sistema teles). Če želite to narediti, je dovolj, da seštejemo enačbo po vseh elementih telesa:

.

Druga vsota je enaka nič po Newtonovem tretjem zakonu: vektorska vsota vseh notranjih sil sistema je enaka nič, saj vsaka notranja sila ustreza sili, enaki po absolutni vrednosti in nasprotni smeri.

zato

.

Prvi pogoj za ravnotežje togega telesa(telesni sistemi) je enakost nič geometrijske vsote vseh zunanjih sil, ki delujejo na telo.

Ta pogoj je nujen, vendar ne zadosten. To je enostavno preveriti tako, da si zapomnimo vrtilno delovanje para sil, katerih geometrijska vsota je prav tako enaka nič.

Drugi pogoj za ravnotežje togega telesa je enakost nič vsote momentov vseh zunanjih sil, ki delujejo na telo, glede na katero koli os.

Tako so ravnotežni pogoji za togo telo v primeru poljubnega števila zunanjih sil videti tako:

.

razred: 10

Predstavitev za lekcijo

Nazaj naprej

Pozor! Predogled diapozitiva je samo informativne narave in morda ne predstavlja celotnega obsega predstavitve. Če vas to delo zanima, prenesite celotno različico.

Cilji lekcije: Preučiti stanje ravnotežja teles, se seznaniti z različnimi vrstami ravnotežja; ugotoviti pogoje, pod katerimi je telo v ravnotežju.

Cilji lekcije:

• Usposabljanje: Preučiti dva ravnotežna pogoja, vrste ravnotežja (stabilno, nestabilno, indiferentno). Ugotovite, pod kakšnimi pogoji so telesa bolj stabilna.
• Razvoj: Spodbujati razvoj kognitivnega zanimanja za fiziko. Razvoj spretnosti za primerjavo, posploševanje, poudarjanje glavne stvari, sklepanje.
• Izobraževalni: Vzgojiti pozornost, sposobnost izražanja svojega stališča in ga zagovarjati, razvijati komunikacijske sposobnosti učencev.

Vrsta lekcije: pouk učenje nove snovi z računalniško podporo.

oprema:

1. Disk "Delo in moč" iz "Elektronske lekcije in testi.
2. Tabela "Ravnovesni pogoji".
3. Prizma nagnjena z navpično črto.
4. Geometrijska telesa: valj, kocka, stožec itd.
5. Računalnik, multimedijski projektor, interaktivna tabla ali zaslon.
6. Predstavitev.

Med poukom

Danes v lekciji se bomo naučili, zakaj žerjav ne pade, zakaj se igrača Roly-Vstanka vedno vrne v prvotno stanje, zakaj poševni stolp v Pisi ne pade?

I. Ponavljanje in posodabljanje znanja.

1. Formulirajte prvi Newtonov zakon. Kakšen je status zakona?
2. Na katero vprašanje odgovarja Newtonov drugi zakon? Formula in besedilo.
3. Na katero vprašanje odgovarja Newtonov tretji zakon? Formula in besedilo.
4. Kakšna je rezultantna sila? Kako je z njo?
5. Z diska "Gibanje in interakcija teles" dokončajte nalogo št. 9 "Rezultanta sil z različnimi smermi" (pravilo seštevanja vektorjev (2, 3 vaje)).

II. Učenje nove snovi.

1. Kaj se imenuje ravnotežje?

Ravnotežje je stanje mirovanja.

2. Ravnotežni pogoji.(slajd 2)

a) Kdaj telo miruje? Iz katerega zakona to izhaja?

Prvi ravnotežni pogoj: Telo je v ravnotežju, če je geometrijska vsota zunanjih sil, ki delujejo na telo, enaka nič. ∑ F = 0

b) Naj na desko delujeta dve enaki sili, kot je prikazano na sliki.

Bo v ravnovesju? (Ne, obrnila se bo)

Le osrednja točka miruje, ostale pa se premikajo. To pomeni, da mora biti telo v ravnotežju, da je vsota vseh sil, ki delujejo na vsak element, enaka 0.

Drugi ravnotežni pogoj: Vsota momentov sil, ki delujejo v smeri urinega kazalca, mora biti enaka vsoti momentov sil, ki delujejo v nasprotni smeri urinega kazalca.

∑ M v smeri urinega kazalca = ∑ M v nasprotni smeri urinega kazalca

Moment sile: M = F L

L - ramena sile - najkrajša razdalja od točke osi do črte delovanja sile.

3. Težišče telesa in njegova lokacija.(slajd 4)

Težišče telesa- to je točka, skozi katero poteka rezultanta vseh vzporednih gravitacijskih sil, ki delujejo na posamezne elemente telesa (v katerem koli položaju telesa v prostoru).

Poiščite težišče naslednjih figur:

4. Vrste ravnotežja.

a) (diapozitivi 5-8)

zaključek: Ravnotežje je stabilno, če z majhnim odstopanjem od ravnotežnega položaja obstaja sila, ki ga želi vrniti v ta položaj.

Položaj, v katerem je njegova potencialna energija minimalna, je stabilen. (slajd 9)

b) Stabilnost teles, ki se nahajajo na oporišču ali na osi.(diapozitivi 10-17)

zaključek: Za stabilnost telesa, ki se nahaja na eni točki ali liniji opore, je potrebno, da je težišče pod točko (črto) opore.

c) Stabilnost teles na ravni površini.

(slajd 18)

1) Podporna površina- to ni vedno površina, ki je v stiku s telesom (ampak tista, ki je omejena s črtami, ki povezujejo noge mize, trinožnika)

2) Analiza diapozitiva iz "Elektronskih lekcij in testov", diska "Delo in moč", lekcije "Vrste ravnotežja".

Slika 1.

1. Kako se blato razlikuje? (kvadratna podlaga)
2. Kateri je bolj stabilen? (z večjo površino)
3. Kako se blato razlikuje? (Lokacija težišča)
4. Kateri je najbolj stabilen? (katere težišče je nižje)
5. zakaj? (Ker se lahko odkloni na večji kot, ne da bi se prevrnil)

3) Izkušnja z deviantno prizmo

1. Na desko položimo prizmo z navpičnim črto in jo začnimo postopoma dvigovati čez en rob. kaj vidimo?
2. Dokler navpična črta prečka površino, ki jo omejuje podpora, se ohranja ravnotežje. Toda takoj, ko navpičnica, ki poteka skozi težišče, začne presegati meje podporne površine, se knjižna polica prevrne.

Razčlenitev diapozitivi 19–22.

ugotovitve:

1. Telo z največjo površino podpore je stabilno.
2. Od dveh teles istega območja je telo, katerega težišče je nižje, stabilno, ker lahko se odkloni brez prevračanja pod velikim kotom.

Razčlenitev diapozitivi 23–25.

Katere ladje so najbolj stabilne? zakaj? (Za katerega se tovor nahaja v skladiščih in ne na krovu)

Kateri avtomobili so najbolj stabilni? zakaj? (Za povečanje stabilnosti avtomobilov na zavojih je cestna plast nagnjena v smeri zavoja.)

ugotovitve: Ravnotežje je lahko stabilno, nestabilno, brezbrižno. Večja je stabilnost teles, večja je površina opore in nižje je težišče.

III. Uporaba znanja o stabilnosti teles.

1. Katere specialnosti najbolj potrebujejo znanje o ravnovesju teles?
2. Projektanti in konstruktorji različnih objektov (stopnice, mostovi, televizijski stolpi itd.)
3. Cirkuški umetniki.
4. Vozniki in drugi strokovnjaki.

(diapozitivi 28–30)

1. Zakaj se Roly-Vstanka pri katerem koli nagibu igrače vrne v ravnotežni položaj?
2. Zakaj je poševni stolp v Pisi nagnjen in ne pada?
3. Kako kolesarji in motoristi ohranjajo ravnotežje?

Odvzem lekcije:

1. Obstajajo tri vrste ravnotežja: stabilno, nestabilno, indiferentno.
2. Položaj telesa je stabilen, v katerem je njegova potencialna energija minimalna.
3. Stabilnost teles na ravni površini je večja, večja je površina opore in nižje je težišče.

Domača naloga: § 54 – 56 (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky)

Uporabljeni viri in literatura:

1. G.Ya. Mjakišev, B.B. Bukhovcev, N. N. Sotsky. fizika. 10. razred.
2. Filmski trak "Stabilnost" 1976 (skenirala sem na filmskem skenerju).
3. Disk "Gibanje in interakcija teles" iz "Elektronske lekcije in testi".
4. Disk "Delo in moč" iz "Elektronske lekcije in testi".

DEFINICIJA

trajnostno ravnovesje- to je ravnovesje, v katerem se telo, vzeto iz ravnotežja in prepuščeno samemu sebi, vrne v prejšnji položaj.

To se zgodi, če z rahlim premikom telesa v katero koli smer od začetnega položaja rezultanta sil, ki delujejo na telo, postane enaka nič in se usmeri proti ravnotežnemu položaju. Na primer krogla, ki leži na dnu sferične vdolbine (slika 1a).

DEFINICIJA

Nestabilno ravnotežje- to je ravnovesje, v katerem bo telo, vzeto iz ravnotežja in prepuščeno samemu sebi, še bolj odstopalo od ravnotežnega položaja.

V tem primeru je z majhnim premikom telesa iz ravnotežnega položaja rezultanta sil, ki delujejo nanj, drugačna nič in je usmerjena iz ravnotežnega položaja. Primer je krogla, ki se nahaja na vrhu konveksne sferične površine (slika 1 b).

DEFINICIJA

Ravnodušno ravnovesje- to je ravnovesje, v katerem telo, vzeto iz ravnotežja in prepuščeno samemu sebi, ne spremeni svojega položaja (stanja).

V tem primeru z majhnimi premiki telesa iz prvotnega položaja ostane rezultanta sil, ki delujejo na telo, enaka nič. Na primer, žoga, ki leži na ravni površini (slika 1, c).

sl.1. Različne vrste ravnotežja telesa na podpori: a) stabilno ravnotežje; b) nestabilno ravnotežje; c) indiferentno ravnovesje.

Statično in dinamično ravnovesje teles

Če telo zaradi delovanja sil ne dobi pospeška, lahko miruje ali se giblje enakomerno v ravni črti. Zato lahko govorimo o statičnem in dinamičnem ravnovesju.

DEFINICIJA

Statično ravnovesje- to je takšno ravnovesje, ko telo pod delovanjem uporabljenih sil miruje.

dinamično ravnovesje- to je takšno ravnovesje, ko telo pod delovanjem sil ne spremeni svojega gibanja.

V stanju statičnega ravnotežja je luč, obešena na kablih, katera koli gradbena konstrukcija. Kot primer dinamičnega ravnovesja lahko upoštevamo kolo, ki se kotali po ravni površini brez sil trenja.