Най-важното от урока
Център на тежестта: Точка, в която действа силата на тежестта. При симетрични тела съвпада с геометричния център.
Видове равновесие: Устойчиво (CoG най-ниско, връща се в изх. позиция), неустойчиво (CoG най-високо, не се връща) и безразлично (CoG не променя височината си).
Правило за стабилност: Тялото е стабилно, ако вертикалната линия от центъра на тежестта му минава през площта на опората.
По-голяма стабилност: Постига се с по-нисък център на тежестта и по-широка опорна площ.
Видове равновесие: Устойчиво (CoG най-ниско, връща се в изх. позиция), неустойчиво (CoG най-високо, не се връща) и безразлично (CoG не променя височината си).
Правило за стабилност: Тялото е стабилно, ако вертикалната линия от центъра на тежестта му минава през площта на опората.
По-голяма стабилност: Постига се с по-нисък център на тежестта и по-широка опорна площ.
Точката, в която мислено е съсредоточено действието на силата на тежестта на едно тяло, се нарича център на тежестта (C).
При еднородни и симетрични тела, центърът на тежестта съвпада с техния геометричен център.
Центърът на тежестта на една линия е в нейната среда. Центърът на тежестта на един диск е в центъра на диска.
Къде се намира центърът на тежестта на една триъгълна пластинка?
Отговор: В пресечната точка на медианите на триъгълника.
Равновесието на едно тяло зависи от положението на неговия център на тежестта. Различават се три вида равновесие.
- Устойчиво равновесие: Центърът на тежестта е в най-ниското си възможно положение. При малко отклонение тялото се връща в изходна позиция.
- Неустойчиво равновесие: Центърът на тежестта е в най-високото си възможно положение. При малко отклонение тялото не се връща, а пада в по-устойчиво положение.
- Безразлично равновесие: При преместване височината на центъра на тежестта не се променя. Тялото остава в новото си положение.
Книга, лежаща на масата, е в устойчиво равновесие. Книга, балансирана на ръба си, е в неустойчиво равновесие. Търкаляща се по пода топка е в безразлично равновесие.
Висяща на стената картина в какво равновесие се намира?
Отговор: В устойчиво равновесие. Ако я отклоним леко, тя ще се върне в първоначалното си положение, тъй като центърът на тежестта ѝ ще се стреми към най-ниската възможна точка.
Площ на опората е площта, заградена от опорните точки на тялото.
Тялото е в устойчиво равновесие, когато вертикалната линия, минаваща през неговия център на тежестта, пресича площта на опората му. Ако тази линия излезе извън площта на опората, тялото се преобръща.
Стабилността на едно тяло е по-голяма, колкото по-ниско е разположен неговият център на тежестта и колкото по-голяма е площта на опората му.
Състезателните автомобили са много ниски (нисък център на тежестта) и широки (голяма опорна площ), за да бъдат максимално стабилни в завоите.
Защо е по-лесно да пазим равновесие, когато сме с разкрачени крака, отколкото когато са събрани?
Отговор: Когато сме с разкрачени крака, площта на опората ни е по-голяма, което прави равновесието ни по-устойчиво.
Задачи за упражнение
Лесна: Дайте пример за тяло в неустойчиво равновесие от ежедневието.
Пример: Монета, балансирана на ръба си; молив, балансиран на върха си; човек, стоящ на един крак.
Средна: Защо товарните камиони с висок и тежък товар са по-нестабилни и има по-голям риск да се преобърнат в завой?
Високият товар повдига общия център на тежестта на камиона. При завой, центробежната сила накланя камиона и поради по-високия център на тежестта, вертикалната линия през него по-лесно излиза извън площта на опората (очертана от гумите), което води до преобръщане.
Трудна: Когато носите тежка раница на гърба си, тялото ви инстинктивно се накланя напред. Обяснете защо, използвайки понятията "център на тежестта" и "площ на опората".
Тежката раница измества общия център на тежестта (на тялото + раницата) назад. За да се запази равновесието, тялото трябва да се наклони напред. Този наклон премества общия център на тежестта отново напред, така че вертикалната линия през него да попадне в площта на опората (стъпалата). Ако не се наклоним, центърът на тежестта ще остане твърде назад и ще паднем.
