Back to the topics list

ravnoteža i težište

Ciljevi učenja

• Razumjeti značenje centra gravitacije
• Razumjeti elemente ravnoteže i težište

Centar gravitacije

Težište tijela odnosi se na točku primjene rezultantne sile koja je rezultat privlačenja Zemlje. Čini se da na to mjesto djeluje sva težina tijela. Sila koja nastaje naziva se težina tijela. Da biste pronašli težinu predmeta, pomnožite masu s gravitacijom.

Poznavanje težišta objekta važno je jer predviđa ponašanje tijela u pokretu kada na njega djeluje sila gravitacije. Težište je također važno u projektiranju statičkih struktura poput mostova i zgrada.

U gravitacijskom polju koje je uniformno, težište je slično središtu mase . Međutim, morate imati na umu da se ove dvije točke ne podudaraju uvijek. Na primjer, središte mase Mjeseca je vrlo blizu geometrijskog središta Mjeseca. Međutim, Mjesečevo težište malo je udaljeno od središta Mjeseca prema Zemlji, kao rezultat jače gravitacijske sile na bližoj strani Mjeseca.

Ako je predmet simetričnog oblika i izrađen je od homogenog materijala, težište se poklapa s geometrijskim središtem predmeta. Međutim, za objekt koji je asimetričan i sastoji se od različitih materijala koji imaju različite mase, središte mase bit će udaljeno od geometrijskog središta objekta. Kod tijela nepravilnog oblika ili šupljih tijela, težište se nalazi u točki izvan tijela.

Razlika između težišta i centra mase

Za mnoge je ljude uobičajeno pretpostaviti da su središte gravitacije i središte mase isti. Međutim, istina je da su različiti.

Središte mase odnosi se na točku u kojoj je raspodjela mase jednaka u svim smjerovima. Središte mase ne ovisi o gravitacijskom polju. S druge strane, težište je točka u kojoj je težina predmeta jednaka u svim smjerovima, a ovisi o gravitacijskom polju.

Međutim, središte mase i težište tijela mogu ležati u istoj točki ako je gravitacijsko polje uniformno.

Tko je otkrio težište?

Središte gravitacije otkrio je Arhimed iz Sirakuze.

Kakav utjecaj ima centar gravitacije na ravnotežu?

Težište određuje stabilnost predmeta. Objekti koji imaju niži centar gravitacije su stabilniji od objekata koji imaju viši centar gravitacije. Predmeti koji imaju vrlo visoko težište prevrću se prilikom guranja. Trkaći automobili imaju niska težišta kako bi mogli svladavati zavoje bez prevrtanja.

Što je s težištem u našem tijelu?

U anatomskom položaju našeg tijela, težište se nalazi ispred ^2. sakralnog kralješka. Međutim, imajte na umu da se, budući da ljudi ne ostaju u anatomski fiksnom položaju, točna lokacija centra gravitacije mijenja s položajem udova i tijela.

Težište pravilnih oblika

Uniformno tijelo (tijelo čija je težina ravnomjerno raspoređena) ima težište u geometrijskom središtu tijela. Na primjer, mjerač koji je uniforman ima težište na oznaci od 50 cm.

Težište pravilnih oblika također se može odrediti konstrukcijom. Na primjer;

• Za pravokutne i kvadratne objekte konstruiraju se dijagonalne linije. Težište je točka u kojoj se te dvije dijagonale sijeku.
• Za trokutasta tijela konstruiramo simetrale stranica. Težište je točka u kojoj se sijeku tri linije.
• Za kružna tijela konstruirani su promjeri. Težište je točka u kojoj se ove linije sijeku.

Primjer

Jednoobrazno pravilo metra je uravnoteženo na oznaci od 20 cm kada je teret od 1,2 N obješen na nultu oznaku. Izračunaj težinu i masu metra pravilo.

Riješenje

Započnite crtanjem dijagrama koji prikazuje sve sile koje na njega djeluju.

U ravnoteži (ravnoteži), zbroj momenta u smjeru kazaljke na satu = zbroj momenta u smjeru suprotnom od kazaljke na satu

Dok računate trenutke u smjeru kazaljke na satu, trebali biste imati na umu da pravilo metra ima težinu koja djeluje na oznaku od 50 cm. Trenuci u smjeru kazaljke na satu jednaki su težini mjerača pomnoženoj s udaljenošću između središta mjerača i točke stožera. Prema tome, momenti u smjeru kazaljke na satu jednaki su težini * 0,3 metra. Momenti u smjeru suprotnom od kazaljke na satu jednaki su težini tereta pomnoženoj s udaljenosti između tereta i osovine. Prema tome, momenti u smjeru suprotnom od kazaljke na satu jednaki su 1,2 Newtona * 0,2 metra.

Š * 0,3 m = 1,2 N * 0,2 m

0,3W = 0,24

W = 0,24/0,3 = 0,8 N

Stoga je težina pravila metra 0,8 Newtona.

Odredite reakciju na stožeru:

Ukupna sila prema gore = ukupna sila prema dolje

R = 1,2 + W

R = 1,2 + 0,8

R= 2 Newtona

Stanja ravnoteže

RAVNOTEŽNO STANJE . To se odnosi na stanje ravnoteže tijela. Ova stanja su tri različita tipa;

• Stabilna ravnoteža . Za tijelo se kaže da je u tom stanju ako se nakon malog pomaka vrati u svoj prvobitni položaj. Lijevak se ne prevrće jer linija djelovanja težine pada u bazu lijevka. To se primjenjuje u modernim autobusima gdje su prtljažni prostori smješteni u donjem dijelu kako bi se spustio položaj težišta. To pomaže povećati stabilnost autobusa.
• Nestabilna ravnoteža . Za tijelo se kaže da je u tom stanju ako se nakon malog pomaka ne vrati u prvobitni položaj, već zauzme novi položaj. Autobusi koji prevoze tešku prtljagu na gornjem nosaču podižu položaj težišta. Zbog toga je autobus nestabilan.
• Neutralna ravnoteža . Za tijelo se kaže da je u ovom stanju ako zauzima novi položaj sličan izvornom položaju kada se malo pomakne.

Uvjeti za ravnotežu

• Zbroj momenata u smjeru kazaljke na satu oko bilo koje točke jednak je zbroju momenata u smjeru suprotnom od kazaljke na satu oko iste točke.
• Zbroj sila na tijelo u jednom smjeru jednak je zbroju sila koje djeluju na tijelo u suprotnom smjeru.

Čimbenici koji utječu na stabilnost tijela

Dva faktora utječu na stabilnost tijela. Oni su;

• Osnovna površina tijela. Tijela sa širim bazama su stabilnija. Uske baze imaju manju stabilnost.
• Položaj težišta. Tijela su stabilnija kada je težište niže.

Primjena stabilnosti

• Spremnici koji drže tekućine poput laboratorijske konusne tikvice sa širokim dnom radi poboljšanja stabilnosti.
• Automobilske aplikacije. Na primjer, trkaći automobili imaju šire kotače i niže položaje težišta od običnih automobila.
• Većina autobusa prevozi svoj teret ispod razine putnika umjesto na krovnom nosaču kako bi se spustilo težište.
• Aeronautika. Zrakoplovi su dizajnirani tako da težište pada unutar zadane granice kako bi bili stabilni. To im olakšava manevriranje
• Kretanje tijela. Kretanje tijela također ovisi o težištu. Razumijevanjem o centru gravitacije i stabilnosti, razumijemo više o ljudskom kretanju.