Back to the topics list

usawa na kituo cha mvuto

Malengo ya kujifunza

• Kuelewa maana ya kituo cha mvuto
• Kuelewa vipengele vya usawa na kituo cha mvuto

Kituo cha mvuto

Katikati ya mvuto wa mwili inarejelea hatua ya matumizi ya nguvu inayotokana kama matokeo ya mvuto wa dunia. Ni wakati huu ambapo uzito wote wa mwili unaonekana kuchukua hatua. Nguvu inayosababisha inaitwa uzito wa mwili. Ili kupata uzito wa kitu, zidisha wingi kwa mvuto.

Kujua kiini cha mvuto wa kitu ni muhimu kwani hutabiri tabia ya mwili katika mwendo wakati nguvu ya uvutano inapofanya juu yake. Kituo cha mvuto pia ni muhimu katika muundo wa miundo tuli kama madaraja na majengo.

Katika uwanja wa mvuto ambao ni sare, katikati ya mvuto ni sawa na katikati ya molekuli . Hata hivyo, unapaswa kutambua kwamba pointi hizi mbili hazifanani kila wakati. Kwa mfano, katikati ya wingi wa mwezi ni karibu sana na kituo cha kijiometri cha mwezi. Hata hivyo, kitovu cha uvutano wa mwezi kiko mbali kidogo na kitovu cha mwezi kuelekea dunia, kama matokeo ya nguvu ya uvutano yenye nguvu kwenye upande wa karibu wa mwezi.

Ikiwa kitu kina umbo la ulinganifu na kimetengenezwa kwa nyenzo za homogenous, kituo cha mvuto kinapatana na kituo cha kijiometri cha kitu. Hata hivyo, kwa kitu ambacho ni asymmetrical na kinaundwa na vifaa tofauti ambavyo vina wingi tofauti, katikati ya wingi itakuwa mbali na kituo cha kijiometri cha kitu. Katika miili isiyo ya kawaida au ya mashimo, katikati ya mvuto iko kwenye hatua, nje ya kitu.

Tofauti kati ya kituo cha mvuto na katikati ya misa

Ni kawaida kwa watu wengi kudhani kuwa katikati ya mvuto na katikati ya misa ni sawa. Hata hivyo, ukweli ni kwamba wao ni tofauti.

Katikati ya misa inarejelea mahali ambapo usambazaji wa misa ni sawa katika pande zote. Katikati ya misa haitegemei uwanja wa mvuto. Katikati ya mvuto kwa upande mwingine ni mahali ambapo uzito wa kitu ni sawa katika pande zote, na inategemea uwanja wa mvuto.

Hata hivyo, katikati ya wingi na katikati ya mvuto wa kitu inaweza kulala katika hatua sawa ikiwa uwanja wa mvuto ni sare.

Nani alifanya ugunduzi wa kituo cha mvuto?

Kituo cha mvuto kiligunduliwa na Archimedes wa Syracuse.

Je, kituo cha mvuto kina athari gani kwenye mizani?

Katikati ya mvuto huamua utulivu wa vitu. Vitu vilivyo na kituo cha chini cha mvuto ni thabiti zaidi kuliko vitu vilivyo na kituo cha juu cha mvuto. Vitu vilivyo na kituo cha juu sana cha mvuto hupinduka vinaposukumwa. Magari ya mbio yana vituo vya chini vya mvuto ili kuwawezesha kujadili pembe bila kugeuka.

Vipi kuhusu kitovu cha mvuto katika mwili wetu?

Katika nafasi ya anatomical ya miili yetu, katikati ya mvuto iko mbele ya 2 ^nd sacral vertebra. Hata hivyo, kumbuka kwamba, kwa kuwa wanadamu hawabaki katika nafasi ya kudumu ya anatomical, eneo halisi la katikati ya mvuto hubadilika na nafasi ya viungo, na mwili.

Katikati ya mvuto wa maumbo ya kawaida

Mwili wa sare (mwili ambao uzito wake unasambazwa sawasawa) una kituo chake cha mvuto kilicho kwenye kituo cha kijiometri cha mwili. Kwa mfano, sheria ya mita ambayo ni sare ina kituo chake cha mvuto kwenye alama ya 50cm.

Katikati ya mvuto wa maumbo ya kawaida inaweza pia kuamua na ujenzi. Kwa mfano;

• Kwa vitu vya mstatili na mraba, mistari ya diagonal hujengwa. Katikati ya mvuto ni hatua ambayo diagonal hizi mbili zinaingiliana.
• Kwa miili ya triangular, tunaunda bisectors perpendicular ya pande. Katikati ya mvuto ni mahali ambapo mistari mitatu inaingiliana.
• Kwa miili ya mviringo, vipenyo vinajengwa. Katikati ya mvuto ni mahali ambapo mistari hii inaingiliana.

Mfano

Utawala wa mita sare ni usawa kwa alama ya cm 20 wakati mzigo wa 1.2N umewekwa kwenye alama ya sifuri. Kuhesabu uzito na wingi wa kanuni ya mita.

Suluhisho

Anza kwa kuchora mchoro unaoonyesha nguvu zote zinazotenda juu yake.

Kwa usawa (usawa), jumla ya muda wa saa = jumla ya wakati kinyume cha saa

Wakati wa kuhesabu muda wa saa, unapaswa kutambua kwamba sheria ya mita ina uzito wake wa kutenda kwa alama ya 50cm. Muda wa saa ni sawa na uzito wa kanuni ya mita iliyozidishwa na umbali kati ya katikati ya kanuni ya mita na uhakika wa egemeo. Kwa hivyo, wakati wa saa ni sawa na uzani * mita 0.3. Muda usiofuata saa ni sawa na uzito wa mzigo unaozidishwa na umbali kati ya mzigo na egemeo. Kwa hiyo, wakati wa anticlockwise ni sawa na Newtons 1.2 * mita 0.2.

W * 0.3m = 1.2N * 0.2m

0.3W = 0.24

W = 0.24/0.3 = 0.8N

Kwa hiyo, uzito wa utawala wa mita ni 0.8 Newtons.

Amua mwitikio kwenye egemeo:

Jumla ya nguvu ya kwenda juu = jumla ya nguvu ya kushuka

R = 1.2 + W

R= 1.2 + 0.8

R= 2 Newton

Nchi za usawa

HALI YA USAWA . Hii inahusu hali ya usawa wa mwili. Majimbo haya ni ya aina tatu tofauti;

• Usawa thabiti . Mwili unasemekana kuwa katika hali hii ikiwa utarudi kwenye nafasi yake ya asili baada ya kuhama kidogo. Funnel haipinduki juu kwa sababu mstari wa hatua ya uzito huanguka kwenye msingi wa faneli. Hii inatumika katika mabasi ya kisasa ambapo sehemu za mizigo zimewekwa kwenye sehemu ya chini ili kupunguza nafasi ya katikati ya mvuto. Hii husaidia kuongeza utulivu wa basi.
• Usawa usio thabiti . Chombo kinasemekana kuwa katika hali hii ikiwa, baada ya kuhamishwa kidogo, hakirudi kwenye nafasi zake za asili lakini kinachukua nafasi mpya. Mabasi ambayo hubeba mizigo mizito kwenye mtoaji wa juu huinua nafasi ya kituo cha mvuto. Hii inafanya basi kutokuwa thabiti.
• Usawa wa upande wowote . Mwili unasemekana kuwa katika hali hii ikiwa unachukua nafasi mpya sawa na nafasi ya awali wakati umehamishwa kidogo.

Masharti ya usawa

• Jumla ya muda wa mwendo wa saa kuhusu hatua yoyote ni sawa na jumla ya muda kinyume na saa kuhusu nukta sawa.
• Jumla ya nguvu kwenye mwili katika mwelekeo mmoja ni sawa na jumla ya nguvu zinazofanya kazi kwa mwili kwa mwelekeo tofauti.

Mambo yanayoathiri utulivu wa mwili

Mambo mawili yanaathiri utulivu wa mwili. Wao ni;

• Eneo la msingi la mwili. Miili iliyo na besi pana ni thabiti zaidi. Misingi nyembamba ina utulivu mdogo.
• Msimamo wa kituo cha mvuto. Miili ni imara zaidi wakati katikati ya mvuto iko chini.

Maombi ya utulivu

• Vyombo vinavyohifadhi vimiminika kama vile chupa ndogo ya maabara yenye msingi mpana ili kuboresha uthabiti.
• Maombi ya magari. Kwa mfano, magari ya mbio yana magurudumu mapana na nafasi za chini za kituo cha mvuto kuliko magari ya kawaida.
• Mabasi mengi hubeba mizigo yao chini ya kiwango cha abiria badala ya kwenye paa ili kupunguza katikati ya mvuto.
• Anga. Ndege zimeundwa kwa njia ambayo kituo cha mvuto huanguka ndani ya kikomo fulani ili kuzifanya kuwa imara. Hii inafanya iwe rahisi kwao kuendesha
• Mwendo wa mwili. Harakati za mwili pia hutegemea katikati ya mvuto. Kwa kuelewa kuhusu kitovu cha mvuto na uthabiti, tunaelewa zaidi kuhusu mwendo wa binadamu.