IV.6.6. Echilibrul unui corp sprijinit
Materiale necesare:
Paralelipiped deformabil.
Descrierea experimentului:
- Așază paralelipipedul deformabil pe masă, astfel încât paralelipipedul să fie drept pe suprafața mesei.
- Observă firul cu plumb.
Firul cu plumb cade în mijlocul bazei de sprijin.
- Înclină treptat paralelipipedul deformabil pe masă.
- Observă firul cu plumb.
Când firul cu plumb cade pe muchia bazei de sprijin, paralelipipedul nu se răstoarnă. Când firul cu plumb cade în exteriorul bazei de sprijin, paralelipipedul se răstoarnă.
Concluzia experimentului:
- Când firul cu plumb cade în interiorul bazei de sprijin, paralelipipedul este în echilibru stabil.
- Când firul cu plumb cade pe muchia bazei de sprijin, paralelipipedul este în echilibru instabil.
- Când firul cu plumb cade în exteriorul bazei de sprijin, paralelipipedul nu mai este în echilibru.
Stabilitatea unui corp depinde de doi factori :
-
Cu cât baza de sprijin este mai mare, cu atât stabilitatea corpului crește.
-
Cu cât centrul de greutate al corpului este mai aproape de baza de sprijin, cu atât stabilitatea corpului este mai mare.
Materiale necesare:
2 sticle de plastic goale.
Descrierea experimentului:
- Sprijină o sticlă pe baza mare (pe fund) şi suflă puternic pentru a o răsturna.
- Sprijină o sticlă pe baza mică (pe dop) şi suflă din nou puternic pentru a o răsturna.
Sticla se răstoarnă foarte uşor când e sprijinită pe dop.
Concluzia experimentului:
Stabilitatea unui corp așezat este cu atât mai mare, cu cât baza de sprijin este mai mare.
Materiale necesare:
Două dopuri de sticlă de plastic, 4 piulițe, bandă adezivă, plan înclinat din carton (de la un dosar).
Descrierea experimentului:
- Fixează cu bandă adezivă pe fundul fiecărui dop câteva piulițe.
- Lipește cele două dopuri cu bandă adezivă pentru a obține o roată.
- Aşază cartonul pe un obiect nu prea înalt pentru a obține un plan înclinat şi pune pe el rotiţa din dopuri.
Rotiţa nu se rostogolește pe planul înclinat.
Concluzia experimentului:
Datorită greutății piulițelor așezate pe fundul rotiţei, centrul de greutate al rotiţei coboară spre baza de sprijin.
Astfel corpul, are o foarte mare stabilitate, încât învinge forța de atracție a Pământului care i-ar fi provocat
rostogolirea pe planul înclinat.
Numai la corpurile omogene (alcătuite din același material sau substanţă) centrul de greutate coincide cu centrul de greutate geometric (de simetrie).
Pentru corpurile neomogene, centrul de greutate va fi mai jos sau mai sus în funcţie de locul unde este concentrată masa (greutatea) corpului.
Stabilitatea unui corp așezat este cu atât mai mare, cu cât centrul de greutate este mai aproape de baza de sprijin.
-
La încărcarea unui camion (vapor), se aşază mai întâi lucrurile mai grele şi apoi cele mai ușoare. În caz contrar camionul se poate răsturna.
-
Fundul sticlelor, paharelor se face mai gros, piciorul paharelor este lat şi greu, pentru ca centrul de greutate să fie cât mai jos, iar baza de sprijin cât mai mare pentru a nu se răsturna cu ușurință.
-
"Hopa-Mitică" oricum ai așeza-o, revine în picioare. Această jucărie are partea inferioară umplută cu plumb şi de aceea centrul ei de greutate se află în poziția cea mai de jos.
Materiale necesare:
O bilă, o minge, un bol.
Descrierea experimentului:
- Pune o bilă într-un bol de sticlă. Ridică bila pe marginea bolului și las-o liberă.
- Observă comportarea bilei.
- Ce poți spune despre echilibrul bilei în cele trei cazuri?
Bila revine pe fundul bolului, deci este în echilibru stabil.
- Așază bila pe o minge astfel încât să fie în echilibru.
- Observă ce se întâmplă cu bila atunci când este deviată foarte puțin de la poziția de echilibru.
Bila cade de pe minge când este mișcată, fiind în echilibru instabil.
- Pune bila pe o suprafață orizontală în diferite poziții și observă comportarea acesteia.
Bila pe o suprafață este în echilibru indiferent.
Concluzia experimentului:
- Bila pe fundul bolului revine în poziția de echilibru datorită forței de greutate, având o energia potențială gravitațională minimă.
- Energia potențială a bilei aflată pe minge este maximă.
- Bila rămâne în echilibru în oricare dintre pozițiile aflate în planul orizontal, având o energie potențială egală cu zero (nu are unde să cadă, nefiind la o înălțime față de sol).