"Равновесие тел" . Проектно- исследовательская работа

Государственное казенное общеобразовательное учреждение

"Общеобразовательная школа-интернат для слепых и слабовидящих обучающихся" г.Троицка

Проектная исследовательская работа

Научный руководитель: Бoлдыревa Ю.А.

Учащиеся 1 класса

Тема «Равновесие тел»

Направление: наука (физика)

Содержание

1. Введение.

2. Равновесие тел:

2.1. Теория;

2.2. Эксперименты.

3. Заключение.

4. Список используемой литературы.

5. Приложение.

Физика: Равновесие тел

Введение.

В этом году мы поступили в 1 класс. Для нас всё было впервые: и уроки, и перемены. На уроках бывает множество интересных и увлекательных моментов. Но и на переменах, надо сказать, начинается самая весёлая жизнь! Чем мы только не занимаемся! Разве ж, что только на голове не ходим!

И вот однажды я решил это исправить и встать на голову. Ну, конечно, не на голову,…а на руки. Долго простоять я не смог и рухнул на пол. Юлия Александровна, посмотрев на меня, сказала: «Вот вам пример неустойчивого равновесия!

Что же такое равновесие? Каким оно бывает? И что является причиной равновесия?

Мы решили это выяснить. Оказывается, вопросы равновесия интересуют не только нас, но и строителей, машиностроителей, альпинистов, акробатов и многих других людей.

Цель работы: 1. Рассмотреть, какие виды равновесия существуют.

2. В ходе проведения экспериментов выяснить, что является

причиной равновесия предметов.

3. Сделать поделки, доказывающие существование равновесия.

Равновесие тел

Оказывается, у каждого предмета есть центр тяжести, через который можно провести воображаемую вертикальную линию, проходящую внутри предмета (внутри основания вещи). И если эта вертикальная линия будет проходить вне основания, то предмет не сможет сохранять равновесие и упадет.

Цилиндр № 1 не опрокидывается потому, что если провести линию от центра тяжести вниз, то эта линия пройдёт через основание.

Цилиндр № 2 опрокинется, потому что отвесная линия проходит мимо основания.

В итальянском городе Пиза есть очень интересная падающая башня. Эта башня имеет форму цилиндра. Высота её 55 метров, а радиус 7 метров. Вершина башни отклонена от основания на 4 с половиной метра. И все-таки она не падает, так как вертикальная линия проходит внутри её основания.

Таким образом, башня находится в состоянии равновесия.

Вообще в физике различают 3 вида равновесия:

Безразличное равновесие

Катящееся по горизонтальной поверхности колесо – пример безразличного равновесия. Если колесо остановить в любой точке, оно окажется в состоянии равновесия.

Неустойчивое равновесие

Предмет остаётся в равновесии, когда вертикальная линия проходит через центр его тяжести и проходит через его основание. Малейшее отклонение в сторону приводит к падению. Это и объясняет, что человек не может долго простоять на руках и в скором времени упадёт.

Устойчивое равновесие

Чем ниже центр тяжести, тем сложнее опрокинуть предмет.

Равновесие будет устойчивое, если главная тяжесть находится ниже точки опоры.

Выходит, что устойчивость равновесия зависит не только от веса, но и от положения груза.

Докажем, что чем ниже центр тяжести предмета, тем он будет устойчивее.

Опыт 1.

Возьмём пробку, воткнём в нее с двух сторон две вилки и поставим пробку на тупой конец иглы, которую воткнули в пробку бутылки. Эта своеобразная пирамида стоит не шелохнувшись.
Сооружение из пробки, вилок и иголки держится на бутылке потому, что центр его тяжести – ниже точки опоры. Равновесие пирамиды можно установить, слегка передвигая вилки, изменяя их наклон и так далее.
Вывод: Равновесие стало устойчивым, так как главная тяжесть находится ниже точки опоры.

Опыт 2.

Если у тебя есть круглая жестяная баночка, хотя бы от леденцов, можешь сделать красивую игрушку, основанную на равновесии. Ее устройство ясно из рисунка. В центрах дна и крышки мы пробили гвоздем по отверстию. Пробивать надо на дощечке, которую не жаль испортить. Из толстой проволоки согните ось с коленом посредине и к этому колену прикрепите свинцовый грузик или наденьте тяжелую гайку.
Закройте банку, вдев концы оси в отверстия дна и крышки. Нарисуйте на бумаге клоуна, наклейте его на картон. Ноги прикрепите к концам оси, выступающим из банки.
Толкните банку, чтобы она покатилась. Клоун будет сидеть «верхом на бочке» и весело раскланиваться!

Вывод: Таким образом, равновесие клоуна зависит от местоположения его центра тяжести. А в данном случае грузик ниже, чем клоун и поэтому не падает.

Опыт 3.

Мы насыпали в скорлупу от яйца чистого сухого песка примерно на четверть. Залепили дырочки. Послушное яйцо готово!

Мы сможем поставить его в любом положении. Для этого только нужно слегка его встряхнуть. Песчинки переместятся, и поставленное яйцо будет сохранять устойчивое равновесие.

Чтобы сделать непослушное яйцо, нужно вместо песка набросать в него мелких дробинок и кусочки свечки. Подогреваем яйцо над огнём, чтобы свечка растопилась и склеила дробинки между собой. И непослушное яйцо невозможно будет уложить. Да это же Ванька-встанька!

Вывод: Конструкция не опрокидывается потому, что если провести линию от центра тяжести вниз, то эта линия пройдёт через основание яйца.

Ванька-встанька находится в устойчивом равновесии.

Опыт 4.

Как уравновесить тарелку на острие иголки? Проделаем следующий опыт. Возьмём 4 стальные вилки. Разрежем по длине две корковые пробки. В каждую из четырёх половинок всадим по вилке, так как показано на рисунке.

Теперь тарелку можно уравновесить на конце иглы, вставленной в пробку. Вам кажется, что это невозможно? И всё-таки тарелка стоит и можно заставить её вращаться.

Вывод: Таким образом, мы опять доказали, что центр тяжести всегда тянет вниз и равновесие восстанавливается.

Опыт 5.

А знаете ли вы, как делают доски? Для этого есть специальная машина, которая называется лесопильной рамой. Раньше, когда машин не было, бревна распиливали вручную. Сейчас так почти уже нигде не пилят. Но мы сделали игрушечного пильщика, который прилежно кланяется и «пилит» край стола. Впрочем, стол от этого не пострадает, так что смело, берёмся за работу.

Для туловища пильщика возьмём пробку от бутылки. Чем больше она будет, тем лучше. Если пробки нет, можно взять обрезок толстой морковки длиной 4 – 5 см. Но такой пильщик проживёт только 1 день. Потом морковка съёжится и высохнет.

Заострим две спички и воткнём их в пробку снизу. Это ноги. Головки спичек будут башмачками пильщика. Пилу согнём из толстой проволоки. Она должна быть в два раза длиннее фигуры пильщика. Верхний конец воткнём поглубже в пробку там, где у живого пильщика была бы грудь. На нижний конец проволоки насадим картофелину.

Голову и руки пильщика вырезаем из бумаги и приклеиваем к туловищу. Чтобы проволока была похожа на пилу, приделываем к ней зубья. Вырезаем из бумаги полоску с зубчиками и отгибаем её край. Хорошо намазав край клеем, надеваем полоску на проволоку и сожмём.

Теперь пильщик готов приняться за свой тяжёлый труд. Ставим его на край стола и подгибаем проволоку, чтобы он стоял ровно. А теперь качнём картофелину. Пильщик начинает качаться. Раз, два! Раз, два! Вверх – вниз! Так он может долго работать своей пилой. А когда «устанет» и остановится, качнём его снова.

Вывод: Таким образом, мы доказали, что центр тяжести всегда тянет вниз и равновесие восстанавливается.

Опыт 6.

Сделаем ещё один опыт, который на первый взгляд противоречит законам равновесия. «Лицо» будет катиться, пока не станет подбородком вниз. Оно даже может подниматься вверх по скату, как показано на рисунке. Линейка положена одним концом на книги. Всякое нормальное колесо покатилось бы вниз. Но «лицо» покатится вверх. А всё потому, что внутри к подбородку приклеен грузик. Вывод: центр тяжести занимает самое нижнее положение.

Заключение

Равновесие – это сила, которая обеспечивает устойчивость предмета.

Проделывая все эти опыты, мы доказали, что равновесие предмета зависит от местоположения его центра тяжести. Чем он ниже, тем предмет устойчивей.

Именно поэтому мотор в машинах устанавливают как можно ниже, чтобы сделать её более устойчивой.

В настоящей жизни мы давно привыкли угадывать центр тяжести каждого предмета. Мы сразу соображаем, как поставить или положить предмет так, чтобы он не упал. Именно по этой причине в устойчивом равновесии находятся столы, шкафы и ещё миллионы самых разнообразных предметов.

Используемая литература

1. Ф. Ола. «Занимательные опыты и эксперименты». – М.: Айрис – пресс, 2006.

2. Л. Гальперштейн. «Здравствуй, физика!». – М.: Детская литература, 1967