Учебное пособие законы Ньютона. Учебное пособие Законы Ньютона. Учебное пособие по части курса Раздел Законы механики Ньютона для студентов всех направлений и специальностей

• Название: Учебное пособие по части курса Раздел Законы механики Ньютона для студентов всех направлений и специальностей
• Анкор: Учебное пособие законы Ньютона
• Дата: 08.10.2019
• Размер: 1.06 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие Законы Ньютона.doc
• Тип: Учебное пособие; #89045
• страница: 12 из 13

 Центр тяжести

От­ве­тим на еще один во­прос – сила тя­же­сти при­ло­же­на ко всему телу, к каж­дой его точке, но очень часто для схем или при ре­ше­нии задач мы ри­су­ем силу тя­же­сти, при­ло­жен­ную к одной точке – эту точку на­зы­ва­ют цен­тром тя­же­сти.  Что же это такое? Все очень про­сто – мы как бы до­го­ва­ри­ва­ем­ся, что вся масса тела со­сре­до­то­че­на в одной точке, ко­то­рую мы на­зва­ли центр тя­же­сти (см. рис. 2).



Рис. 2. Центр тя­же­сти

Но как его найти? Опре­де­лим его с по­мо­щью прак­ти­че­ско­го ме­то­да. В ка­че­стве при­ме­ра тела будем ис­поль­зо­вать от­пе­ча­ток ла­до­ни. Вы­бе­рем две про­из­воль­ные точки и под­ве­сим фи­гу­ру в этих точ­ках (см. рис. 3).



Рис. 3. Опре­де­ле­ние цен­тра тя­же­сти

Об­ра­ти­те вни­ма­ние: крас­ная вер­ти­каль­ная линия – это линия от­ве­са, линия дей­ствия силы тя­же­сти. Де­ла­ем то же самое, толь­ко с дру­гой точ­кой (см. рис. 4).



Рис. 4. Опре­де­ле­ние цен­тра тя­же­сти вто­рой точки

И снова крас­ная вер­ти­каль­ная линия – это линия от­ве­са, дей­ствие силы тя­же­сти. Точ­кой пе­ре­се­че­ния этих линий и будет центр тя­же­сти тела. Убе­дить­ся в этом неслож­но. Вы­бе­ри­те тре­тью точку и уви­ди­те, что тре­тья линия прой­дет через эту же точку – точку цен­тра тя­же­сти.

Чаще всего, если речь идет об од­но­род­ном теле, то есть его плот­ность во всех точ­ках оди­на­ко­ва, то центр тя­же­сти та­ко­го тела опре­де­лить очень про­сто. На­при­мер, если речь идет об од­но­род­ном шаре, то оче­вид­но, что центр тя­же­сти лежит четко в гео­мет­ри­че­ском цен­тре этого шара и сила тя­же­сти может быть при­ло­же­на к этой точке (см. рис. 5).



Рис. 5. Центр тя­же­сти од­но­род­но­го шара

Точно так же в слу­чае од­но­род­но­го ци­лин­дра центр тя­же­сти будет ле­жать в цен­тре окруж­но­сти, на­хо­дя­щей­ся по­се­ре­дине вы­со­ты ци­лин­дра, и силу тя­же­сти можно при­кла­ды­вать к этой точке (см. рис. 7).



Рис. 7. Центр тя­же­сти од­но­род­но­го ци­лин­дра

Есть такие фи­гу­ры, для ко­то­рых центр тя­же­сти лежит вне тела. Фи­гу­ра на­зы­ва­ет­ся тор. Пред­ставь­те себе буб­лик, и для него центр тя­же­сти будет на­хо­дить­ся вне са­мо­го тела (см. рис. 8).



Рис. 8. Центр тя­же­сти тора

По­это­му центр тя­же­сти не все­гда лежит внут­ри тела.

Также сле­ду­ет об­ра­тить вни­ма­ние на раз­ли­чие по­ня­тий «вес тела» и «сила тя­же­сти». Очень часто ту и ту ве­ли­чи­ну модно по­счи­тать по фор­му­ле , од­на­ко вес тела – это дру­гая сила.

 

Масса как мера гра­ви­та­ци­он­но­го вза­и­мо­дей­ствия

Кста­ти, фор­му­ла  дает нам еще по­ни­ма­ние о массе. Вспом­ним: ранее мы го­во­ри­ли, что масса – мера инерт­ных свойств тела. При­ме­ром этих свойств яв­ля­ют­ся ры­чаж­ные весы. Если нам нужно опре­де­лить массу гру­зи­ка, мы срав­ни­ва­ем его инерт­ные свой­ства с инерт­ны­ми свой­ства­ми дру­го­го гру­зи­ка (см. рис. 6).



Рис. 6. Ры­чаж­ные весы

Те­перь мы можем опре­де­лять массу тела по спо­соб­но­сти его при­тя­ги­вать­ся к Земле, то есть по его гра­ви­та­ци­он­ным свой­ствам, при по­мо­щи из­вест­но­го вам ди­на­мо­мет­ра. Здесь мы срав­ни­ва­ем силы тя­же­сти, ко­то­рая при­тя­ги­ва­ет гру­зик, и силу упру­го­сти пру­жи­ны. Таким об­ра­зом, мы под­хо­дим к пол­но­му опре­де­ле­нию по­ня­тия массы – мера инерт­ных и гра­ви­та­ци­он­ных свойств тела.



До­маш­нее за­да­ние

1. Что такое центр тя­же­сти тела? Где он лежит в од­но­род­ном шаре?

2. Где уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния будет боль­ше – на по­лю­сах или на эк­ва­то­ре? По­че­му?