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.

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.

Цель работы: Используя предложенное оборудование, опытным пупутём найти положение центра тяжести двух фигур из картона и треугольника. Цель работы: Используя предложенное оборудование, опытным пупутём найти положение центра тяжести двух фигур из картона и треугольника. Оборудование и материалы: Штатив, плотный картон, треугольник из школьного набора, линейка, скотч, нить, карандаш.

Ход работы 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.

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. .

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

Задание 2: Пользуясь только линейкой и карандашом, найдите положение центра тяжести плоской фигуры 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 3: 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)

Задание 3: Определите положение центра тяжести 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.

Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Физика"

Наши готовые презентации по физике делают сложные темы урока простыми,интересными и легкоусвояемыми. Большинство опытов, изучаемых на уроках физики, невозможно провести в обычных школьных условиях, показать такие опыты можно с помощью презентаций по физике.В данном разделе сайта Вы можете скачать готовые презентации по физике для 7,8,9,10,11 класса, а также презентации-лекции и презентации-семинары по физике для студентов.

Прямоугольник. Так как прямоугольник имеет две оси симметрии, то его центр тяжести находится на пересечении осей симметрии, т.е. в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

Треугольник. Центр тяжести лежит в точке пересечения его медиан. Из геометрии известно, что медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся в отношении 1:2 от основания.

Круг. Так как круг имеет две оси симметрии, то его центр тяжести находится на пересечении осей симметрии.

Полукруг. Полукруг имеет одну ось симметрии, то центр тяжести лежит на этой оси. Другая координата центра тяжести вычисляется по формуле: .

Многие конструктивные элементы изготавливают из стандартного проката – уголков, двутавров, швеллеров и других. Все размеры, а так же геометрические характеристики прокатных профилей это табличные данные, которые можно найти в справочной литературе в таблицах нормального сортамента (ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89).

Пример 1. Определить положение центра тяжести фигуры, представленной на рисунке.

Решение:

Выбираем оси координат, так чтобы ось Ох прошла по крайнему нижнему габаритному размеру, а ось Оу – по крайнему левому габаритному размеру.

Разбиваем сложную фигуру на минимальное количество простых фигур:

прямоугольник 20х10;

треугольник 15х10;

круг R=3 см.

Вычисляем площадь каждой простой фигуры, её координаты центра тяжести. Результаты вычислений заносим в таблицу

Ответ: С(14,5; 4,5)

Пример 2 . Определить координаты центра тяжести составного сечения, состоящего из листа и прокатных профилей.

Решение.

Выбираем оси координат, так как показано на рисунке.

Обозначим фигуры номерами и выпишем из таблицы необходимые данные:

Вычисляем координаты центра тяжести фигуры по формулам:

Ответ: С(0; 10)

Лабораторная работа №1 «Определение центра тяжести составных плоских фигур»

Цель: Определить центр тяжести заданной плоской сложной фигуры опытным и аналитическим способами и сравнить их результаты.

Порядок выполнения работы

Начертить в тетрадях свою плоскую фигуру по размерам, с указанием осей координат.

Определить центр тяжести аналитическим способом.

1. Разбить фигуру на минимальное количество фигур, центры тяжести которых, мы знаем, как определить.

   Указать номера площадей и координаты центра тяжести каждой фигуры.

   Вычислить координаты центра тяжести каждой фигуры.

   Вычислить площадь каждой фигуры.

   Вычислить координаты центра тяжести всей фигуры по формулам (положение центра тяжести нанести на чертеж фигуры):

Установка для опытного определения координат центра тяжести способом подвешивания состоит из вертикальной стойки 1 (см. рис.), к которой прикреплена игла 2 . Плоская фигура 3 изготовлена из картона, в котором легко проколоть отверстие. Отверстия А и В прокалываются в произвольно расположенных точках (лучше на наиболее удаленном расстоянии друг от друга). Плоская фигура подвешивается на иглу сначала в точке А , а потом в точке В . При помощи отвеса 4 , закрепленного на той же игле, на фигуре прочерчивают карандашом вертикальную линию, соответствующую нити отвеса. Центр тяжести С фигуры будет находиться в точке пересечения вертикальных линий, нанесенных при подвешивании фигуры в точках А и В .