Лабораторная работа определение центра тяжести плоского тела. Положения центра тяжести некоторых фигур
Лабораторная работа № 13
Тема: Определение центра тяжести плоской пластины.
Цель работы: найти точку, служащую центром тяжести пластины.
Оборудование:
- линейка;
- плоская пластина произвольной формы;
- отвес;
- булавка;
- штатив с лапкой и муфтой;
- пробка.
Указания к работе
Точка, через которую должна проходить линия действия силы, чтобы тело двигалось поступательно, называется центром тяжести тела. В однородном поле тяжести центр тяжести совпадает с центром масс тела.
Если плоскую пластину подвесить в какой-либо точке, она расположится так, что вертикальная прямая, проведенная через точку подвеса, пройдет через центр тяжести пластины. Это позволяет находить центр тяжести плоских пластин опытным путем. Для этого нужно, подвесив пластину в какой-либо точке, прочертить на ней вертикальную прямую, проходящую через точку подвеса. Затем проделать те же операции, подвесив пластину в другой точке. Точка пересечения проведенных прямых даст положение центра тяжести пластины. Для того чтобы убедиться в этом, пластину можно подвесить в третьей точке. Вертикальная прямая, проходящая через точку подвеса, должна пройти через точку пересечения двух прямых. Можно также уравновесить пластину на острие булавки. Пластина будет находиться в равновесии, если точка опоры совпадает с центром тяжести.
Указания к работе
1. Зажать в лапке штатива пробку в горизонтальном положении.
2. С помощью булавки, которая вкалывается в пробку, подвесить пластину и отвес.
3. Остро отточенным карандашом отметить линию отвеса на нижнем и верхнем краях пластины.
4. Сняв пластину, провести на ней линию, соединяющую отмеченные точки.
5. Повторить опыт, подвесив пластину в другой точке.
6. Убедиться в том, что точка пересечения проведенных прямых является центром тяжести пластины.
7. Сделать вывод.
Дополнительное задание.
Можно провести исследования по определению центра тяжести плоской пластины:
- правильной геометрической формы (круг, квадрат, кольцо, прямоугольник);
- со смещенным центром тяжести пластины правильной геометрической формы;
- пластины произвольной формы.
Для того чтобы убедиться в этом, пластину можно подвесить в третьей точке. Вертикальная прямая, проходящая через точку подвеса, должна пройти через точку пересечения двух первых прямых.
Можно также уравновесить пластину на острие булавки. Пластина будет иаходитася в равновесии, если точка опоры совпадает с центром тяжести.
Приборы и материалы: 1) линейка, 2) плоская пластина произвольной формы, 3) отвес,
4) булавка, 5) штатив с лапкой и муфтой, 6) пробка.
Порядок выполнения работы
1. Зажать в лапку штатива пробку в горизонтальном положении.
2. С помощью булавки, которая вкалывается в пробку, подвесить пластину и отвес.
3. Остро отточенным карандашом отметить линию отвеса на нижнем и верхнем краях пластины.
4. Сняв пластину, провести на ней линию, соединяющую отмеченные точки.
5. Повторить опыт, подвесив пластину в другой точке.
6. Убедиться в том, что точка пересечения проведенных прямых является центром тяжести пластины.
Данная работа предназначена для проведения по физике практической части: Центр тяжести. Затруднения в том, что в учебнике описания работы нет. Удобно напечатать практическую работу на каждого ученика, а предварительно задать домашнее задание по подготовке моделей(это экономит время на уроке).
Цели. Задачи определены в презентации по этой теме.
Вот приблизительный план для учащихся 7 класса.
Практическая работа «Определение центра тяжести плоской пластины»
Цель : нахождение центра тяжести плоской пластины.
Приборы и материалы : плоская пластина произвольной формы, вырезанная из бумаги, нить с грузом, иголка, карандаш, линейка.
Ход работы
Вденьте нитку в иголку. К одному концу нити прикрепите груз (например, ластик).
Вставьте иголку в пластину около края таким образом, чтобы пластина свободно вращалась на иголке (рис.1). Нить должна свободно свисать вдоль пластины
Отметьте карандашом 2 точки на верхнем и нижнем крае пластины, через которые проходит нить(обозначьте точками А и В)
При помощи линейки проведите линию через эти точки.
Повторите опыт ещё 2 раза, подвесив пластину в других точках.
Линии должны пересечься в одной точке – центре тяжести пластины. Отметьте её на пластине (точка О ).
Любое реальное тело, обладающее конечными размерами и массой, можно рассматривать как совокупность составляющих его частей. На каждую из этих частей в отдельности действует сила тяжести. Сила тяжести, которая действует на тело в целом, является равнодействующей этих сил. Точку приложения этой равнодействующей принято называть центром тяжести тела
Тест. Вес тела. Связь между массой тела и силой тяжести.
1. Какую силу называют весом?
а) сила с которой Земля притягивает к себе тела;
б) сила, возникающая при деформации растяжения или сжатия;
в) сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
3 . Как направлен вес тела?
а) вертикально вниз;
б) вертикально вверх;
в) вправо.
4. Вес тела обозначается
а) m;
в) F тяж
5.Какую примерно массу имеет тело весом 120Н?
б) ≈ 12 кг;
Тема урока : «Условия равновесия тел. Центр тяжести тела».
" Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение." Архимед
Центр тяжести тела.
- Центр тяжести тела- это точка, через которую проходит равнодействующая всех сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела.
- Найти центр тяжести данных фигур.
- Найти центр тяжести данных фигур.
- Найти центр тяжести данных фигур.
- Найти центр тяжести данных фигур.
ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
Безразличное
Устойчивое
Неустойчивое
Интересно, что когда человек сидит, то он находится в более устойчивом положении, чем когда стоит. У сидящего человека центр тяжести расположен ниже, чем у стоящего. А более устойчивым считается положение, когда центр тяжести тела расположен как можно ниже.
Центр тяжести
Так при спуске с горы, опытный лыжник слегка приседает. При этом центр тяжести его опускается, и лыжник оказывается в более устойчивом положении.
Зависимость устойчивости от площади опоры
1. Устойчиво то тело, у которого площадь опоры больше.
Лабораторная работа.
Определение центра тяжести плоской пластины.
Цель работы:
научиться определять центр тяжести плоской пластины.
Приборы и материалы:
Линейка, плоская пластина произвольной формы, отвес, булавка, штатив с лапкой и муфтой, пробка.
Домашнее задание
1. Найти центры тяжести геометрических фигур: квадрата, треугольника, круга.
Конспект урока по физике 7 класс
Тема: Определение центра тяжести
Учитель физики МОУ Аргаяшская СОШ №2
Хидиятулина З.А.
Лабораторная работа:
«Определение центра тяжести плоской пластины»
Цель : нахождение центра тяжести плоской пластины.
Теоретическая часть:
Центр тяжести есть у всех тел. Центром тяжести тела называется точка, относительно которой суммарный момент сил тяжести, действующих на тело, равен нулю. Например, если подвесить предмет за его центр тяжести, то он останется в покое. То есть, его положение в пространстве не изменится (он не перевернётся вверх ногами или на бок). Почему одни тела опрокидываются, а другие — нет? Если из центра тяжести тела провести линию, перпендикулярную полу, то в случае, когда линия выходит за границы опоры тела, тело упадёт. Чем больше площадь опоры, чем ближе расположен центр тяжести тела к центральной точке площади опоры и центральной линии центра тяжести, тем более устойчивым будет положение тела. Например, центр тяжести знаменитой Пизанской башни расположен всего в двух метрах от середины её опоры. А падение случится лишь тогда, когда это отклонение составит около 14 метров. Центр тяжести тела человека находится примерно на 20,23 сантиметра ниже пупка. Воображаемая линия, проведённая отвесно из центра тяжести, проходит ровно между ступнями. У куклы-неваляшки секрет заключается также в центре тяжести тела. Её устойчивость объясняется тем, что центр тяжести у неваляшки находится в самом низу, она фактически стоит на нём. Условием сохранения равновесия тела является прохождение вертикальной оси его общего центра тяжести внутри площади опоры тела. Если вертикаль центра тяжести тела выходит из площади опоры, тело теряет равновесие и падает. Поэтому чем больше площадь опоры, чем ближе расположен центр тяжести тела к центральной точке площади опоры и центральной линии центра тяжести, тем более устойчивым будет положение тела. Площадь опоры при вертикальном положении человека ограничена тем пространством, которое находится под подошвами и между стопами. Центральная точка отвесной линии центра тяжести на стопе находится на 5 см впереди от пяточного бугра. Сагиттальный размер площади опоры всегда преобладает над фронтальным, поэтому и смещение отвесной линии центра тяжести легче происходит вправо и влево, чем назад, а особенно трудно — вперед. В связи с этим устойчивость на поворотах при быстром беге значительно меньше, чем в сагиттальном направлении (вперед или назад). Нога в обуви, особенно с широким каблуком и жесткой подошвой, устойчивее, чем без обуви, так как приобретает большую площадь опоры.
Практическая часть:
Цель работы: Используя предложенное оборудование, опытным путём найти положение центра тяжести двух фигур из картона и треугольника.
Оборудование: Штатив, плотный картон, треугольник из школьного набора, линейка, скотч, нить, карандаш..
Задание 1: Определите положение центра тяжести плоской фигуры произвольной формы
С помощью ножниц вырежьте из картона фигуру произвольной формы. Скотчем прикрепите к ней нить в точке А. Подвесьте фигуру за нить к лапке штатива. С помощью линейки и карандаша отметьте на картоне линию вертикали АВ.
Переместите точку крепления нити в положение С. Повторите описанные действия
Точка О пересечения линий АВ и CD даёт искомое положение центра тяжести фигуры.
Задание 2: Пользуясь только линейкой и карандашом, найдите положение центра тяжести плоской фигуры
С помощью карандаша и линейки разбейте фигуру на два прямоугольника. Построением найдите положения О1 и О2 их центров тяжести. Очевидно, что центр тяжести всей фигуры находится на линии О1О2
Разбейте фигуру на два прямоугольника другим способом. Построением найдите положения центров тяжести О3 и О4 каждого из них. Соедините точки О3 и О4 линией. Точка пересечения линий О1О2 и О3О4 определяет положение центра тяжести фигуры
Задание 2: Определите положение центра тяжести треугольника
С помощью скотча закрепите один из концов нити в вершине треугольника и подвесьте его к лапке штатива. С помощью линейки отметьте направление АВ линии действия силы тяжести (сделайте отметку на противоположной стороне треугольника)
Повторите аналогичную процедуру, подвесив треугольник за вершину С. На противоположной вершине С стороне треугольника сделайте отметку D .
С помощью скотча прикрепите к треугольнику отрезки нитей АВ и CD . Точка О их пересечения определяет положение центра тяжести треугольника. В данном случае центр тяжести фигуры находится вне пределов самого тела.
III . Решение качественных задач
1.С какой целью цирковые артисты при хождении по канату держат в руках тяжелые шесты?
2.Почему человек, несущий на спине тяжелый груз, наклоняется вперед?
3.Почему нельзя встать со стула, если не наклонить корпус вперед?
4.Почему подъемный кран не опрокидывается в сторону поднимаемого груза? Почему без груза кран не опрокидывается в сторону противовеса?
5.Почему у автомашин и велосипедов и т.п. тормоза лучше ставить на задние, а не на передние колеса?
6.Почему, грузовик нагруженный сеном легче переворачивается, чем тот же грузовик нагруженный снегом?