проект по физике Равновесие тел. Конференция по физике. МКОУТСШ№4.. Xiv муниципальная научнопрактическая конференция школьников Секция физика
 Скачать 1.53 Mb.
|
|
Управление образования администрации Тогучинского района Новосибирской области XIV муниципальная научно-практическая конференция школьников Секция: физика (название) Данилов Виктор Иванович (Ф.И.О. автора) «Равновесие тел» (тема работы) МКОУ Тогучинского района «Тогучинская средняя школа №4», 8 класс (ОО,класс) Руководитель: Демченко Людмила Анатольевна Квалификационная категория: высшая Стаж работы: 25 лет Должность: учитель физики 2022 год 1 Содержание. стр. 1. Введение -2 2. Виды равновесия -2 3. Создание моделей, демонстрирующих устойчивое равновесие -4 4.Центр тяжести тела -6 5.Исследование зависимости устойчивости тела от положения центра тяжести -9 6.Исследование зависимости устойчивости тела от площади опоры -12 7. Заключение -13 2 1. Введение Актуальность. Говорят, что тело находится в равновесии, если оно покоится относительно выбранной системы отсчёта. Изучение условий равновесия тел имеет большое практическое значение, поскольку важно, чтобы здания, мосты, тун- нели, скульптуры, монументы и другие сооружения находились в покое относительно земли. Знание условий равновесия необходимо при конструировании машин и механизмов, их необходимо учитывать спортсменам, танцорам, цирковым артистам. Мы всегда поражаемся способности гимнастов сохранять равновесие в самых рискованных положениях, или способности эквилибристов делать акробатические трюки, переворачиваться в воздухе, а затем снова возвращаться на трос, сохраняя при этом равновесие. Гипотеза: равновесием тел можно управлять. Цель проекта: исследовать факторы, влияющие на равновесие тел. Задачи: 1. Проанализировать литературу по теме проекта и наметить план его выполнения. 2. Выяснить, в каких областях жизни проявляют себя различные виды равновесия. 3. Познакомиться со способами определения центра тяжести тела. 4. Научиться определять центр тяжести тел произвольной формы. 5. Выяснить, зависит ли равновесие тела от расположения центра тяжести внутри тела и площади опоры. 6. Рассмотреть практическое применение и учет условий равновесия тел в различных областях жизни. 2. Виды равновесия. Существует три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое безразличное. Устойчивое равновесие. 3 Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается, называют устойчивым. При устойчивом равновесии центр тяжести тела расположен ниже оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. Пример устойчивого равновесия нам показывают известные всем предметы: игрушка- неваляшка, маятник, кресло - качалка. Создавая новые сооружения, архитекторы стремятся придать им состояние устойчивого равновесия. Эйфелева башня в Париже и все телевышки имеют расширение при основании и смещённый вниз центр тяжести. Неустойчивое равновесие. Равновесие, при котором выведенное из равновесия тело не возвращается в начальное положение, называется неустойчивым. При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен выше оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. Примером неустойчивого равновесия может служить шарик, лежащий на выпуклой поверхности или предмет, балансирующий на лезвии ножа 4 Безразличное равновесие. Равновесие называют безразличным, если при отклонении или перемещении тела оно остаётся в равновесии. При безразличном равновесии ось вращения тела проходит через его центр тяжести, при этом центр тяжести тела остаётся на одном и том же уровне при любых положениях тела. В безразличном равновесии находятся колёса велосипеда, автомобиля и другие вращающиеся части механизмов. 3. Создание моделей, демонстрирующих устойчивое равновесие. 1. Первым делом я проверил правило равновесия рычага с использованием бытовых предметов, уравновесил железную кастрюлю и пластмассовую банку на разделочной доске. Вес железной кастрюли приложен к короткому плечу, а вес пластмассовой банки к длинному плечу, поэтому рычаг (разделочная доска) находится в равновесии. 5 2. Попробуйте поставить карандаш на грифель и он обязательно упадёт.Чтобы карандаш устойчиво держался на конце линейки, надо воткнуть в карандаш сбоку клинок перочинного ножа. С первого взгляда кажется, что карандаш с таким грузом еще труднее удержать вертикально. Но попробуйте — вы убедитесь, что карандаш очень устойчив. 3. "Балерина танцующая на проволоке". Для создания модели, я вырезал из плотного картона фигурку балерины. К её ноге прикрепил две проволоки с грузами на концах. Поставил фигурку на карандаш и сообщил ей колебательное движение. Она сохраняет равновесие потому, что центр тяжести расположен ниже точки опоры. 6 4."Канатоходец" Фигурка человека, изготовлена из проволоки, балансир выполнен из проволоки и двух грузов. Равновесие сохраняется благодаря центру тяжести расположенного ниже точки опоры. 4.Центр тяжести тела. Если взять линейку, обвязав её петлёй, подвесить на нити. Затем перемещая петлю по линейке, найдём положение, в котором линейка будет находиться в равновесии. В этом случае говорят, что линейка подвешена в центре тяжести. Точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела, называют центром тяжести. Существует несколько способов определения центра тяжести тела: метод симметрии, метод подвешивания, метод разбиения. 1. Метод симметрии. При определении центров тяжести широко используется симметрия тел. Для однородного тела, имеющего плоскость симметрии, центр тяжести находится в плоскости симметрии. Для однородного тела, имеющего ось или центр 7 симметрии, центр тяжести находится соответственно на оси симметрии или в центре симметрии. Пример. Центр тяжести шара лежит в его геометрическом центре, у цилиндра он находится на середине линии, соединяющей центры его оснований, у параллелепипеда — в точке пересечения диагоналей. 2. Метод подвешивания. 1.Для определения центра тяжести методом подвешивания я изготовил из картона фигуру произвольной формы. 2.Закрепив в штативе стержень от ручки, подвесил на него картонную фигуру и грузик на нитке, по которой я определил вертикальную линию. 3. Карандашом отметил линию отвеса. 4.Повторил опыт, подвесив пластину ещё в нескольких точках. 5.Получил общую точку пересечения прямых, которая и является центром тяжести пластины. 6.Совместил центр тяжести фигуру с карандашом и убедился в том, что найденная точка является центром фигуры. 8 Из проведённого опыта видно, что центр тяжести тела всегда располагается на вертикальной линии, проходящей через точку подвеса. 3. Метод разбиения. Сложная фигура разбивается на простые фигуры, для которых известны положения центра тяжести или легко определяются. Из проведённого опыта видно, что центр тяжести фигуры находится на пересечении линий соединяющих центры тяжести отдельных частей. 9 5.Исследование зависимости устойчивости тела от положения центра тяжести. Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, наклонная плоскость, три деревянных бруска и один железный, упор из тонкой пластиковой трубки, скотч. 1. Закрепил наклонную плоскость на штативе, с помощью скотча закрепил упор на наклонной плоскости. 2. Скрепил деревянные и железный бруски скотчем и установил у упора. 3.Поднимал край наклонной плоскости до тех пор, пока бруски не опрокинулись. 4.Фиксировал высоту подъёма края наклонной плоскости с помощью метровой линейки. (Таблица 1) 5. Следующие 3 опыта провёл, изменяя положение железного бруска. 10 Таблица 1. № Положение железного груза Высота наклонной плоскости, см. 1 первый снизу. 73 2 второй 60 3 третий 45 4 четвёртый 35 11 В ходе опыта я установил, что при изменении положения бруска менялась высота наклонной плоскости, чем ниже центр тяжести, тем более устойчивое равновесие, а чем выше центр тяжести, тем меньше нужно усилий, чтобы опрокинуть тело. 12 6.Исследование зависимости устойчивости тела от площади опоры. 1. Разное количество брусков скреплял скотчем, устанавливал их у упора. 2.Поднимал край наклонной плоскости до опракидывания брусков, бруски использовал деревянные и пластиковые. 13 Из проведённого опыта можно сделать вывод, чем больше площадь опоры тем на большую высоту можно поднять наклонную плоскость. Как и в предыдущем опыте это было связано с положением центра тяжести. 7. Заключение. Тема равновесия оказалась очень интересной, оказалось, что оно проявляется в различных областях нашей жизни. В ходе работы я установил, что устойчивое равновесие зависит от расположения центра тяжести тела и площади его опоры, научился определять центр тяжести разными способами. Полученные знания помогли мне создать балансирующие игрушки и объяснить их поведение. Проведение экспериментальных исследований, изучение и анализ теоретического материала позволило достичь поставленной цели проекта. Полученные результаты исследований найдут практическое использование на уроках и факультативах по физике. 14 Библиография : 1.Занимательные опыты по физике, Л.А.Горелов, Москва "Просвещение" 1985. 2.Учебник физики 7 класс, А.В.Пёрышкин 7 класс, ООО "Дрофа" 2012. 3.Хрестоматия по физике 8-10 под редакцией Б. И. Спасского. М.: Просвещение 4.Занимательная физика. Книга1. Я. И. Перельман. М.: Просвещение, 1976 |