Урок 14. Абсолютно твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердого тела

1. ДВИЖЕНИЕ ТВЁРДОГО ТЕЛА

2. Тело состоит из множества точек

3. Абсолютно твёрдое тело состоит из частиц, расстояние между которыми не изменяется

4. Материальная точка

5.

6.

7.

8.

9. Поступательное движение

10.

11. Поступательное движение

12.

13.

14.

15. Примеры поступательного движения:

стрелка компаса,
при перемещении компаса в горизонтальной плоскости;
кабина на колесе обозрения
Движение педали велосипеда

16. Виды движения твёрдых тел

Плоскопаралле́льное движе́ние
(плоское движение) — вид движения
абсолютно твёрдого тела, при котором
траектории всех точек тела
располагаются в плоскостях,
параллельных заданной плоскости.

17.

18.

19.

20. Вращательное движение

21.

22. Вращательное движение твёрдого тела.

Вращательным движением
твердого тела вокруг
неподвижной оси называется
такое его движение, при
котором все точки тела
описывают окружности, центры
которых находятся на одной
прямой, называемой осью
вращения, при этом плоскости,
которым принадлежат эти
окружности,
перпендикулярны оси вращения

23. Примеры вращательного движения:

Вращение валов
двигателей и
генераторов, турбин
и пропеллеров
самолетов

24.

25.

26. Вращение твёрдого тела описывается с помощью формул из темы «Движение по окружности»

27. ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ ДВИЖЕНИЕ ЧАСОВОЙ,МИНУТНОЙ И СЕКУНДНОЙ СТРЕЛОК?

28. ν–частота вращения

29. Т–период вращения

30. Линейная скорость

31. Радиус- вектор, проведенный к точке , поворачивается на угол

32. Угловая скорость

Угол - угол между осью ОХ и
радиус-вектором ,
определяющим положение
точки А
Угловой скоростью тела при
равномерном вращении
называется величина, равная
отношению угла поворота тела
к
промежутку времени , за который
этот поворот произошел.
Угловая скорость выражается в радианах в
секунду (рад/с).

33. Угловая скорость

- частоту вращения, т. е. число полных оборотов
за 1с. ( Гц)
Т - период вращение т. е время одного полного оборота
(с)
Полному обороту тела соответствует угол

34. Угловая скорость. Угол поворота

• Полному обороту тела соответствует угол Δφ = 2π.
• Если при равномерном вращении угловая скорость
известна и в начальный момент времени t0 = 0 угол
φ0 = 0, то угол поворота радиус-вектора за время t
согласно уравнению φ = ωt.
• Если φ0 ≠ 0, то φ - φ0 = ωt, или φ = φ0 ± ωt.

35. Угловая скорость

Если при равномерном вращении угловая скорость известна и в
начальный момент времени
t0=0. то
=0; за t -

36.

37. Угловая скорость (омега)

38. Центростремительное (нормальное) ускорение

39. Связь между линейной и угловой скоростями. 

Связь между линейной и угловой
скоростями.
-линейная скорость т.е. скорость точки,
движущейся по окружности

40. Связь между линейной и угловой скоростями. 

Связь между линейной и угловой
скоростями.
Из этой формулы видно, что, чем дальше расположена
точка тела от оси вращения, тем больше ее линейная
скорость. Для точек земного экватора
, а для точек на широте Санкт-Петербурга
На полюсах Земли

41. Связь между линейной и угловой скоростями. 

Связь между линейной и угловой
скоростями.
Модуль ускорения точки тела, движущейся равномерно по
окружности, можно выразить через угловую скорость тела и
радиус окружности:
Следовательно,

42.

43. Для решения некоторых задач может пригодиться понятие МГНОВЕННОГО ЦЕНТРА ВРАЩЕНИЯ

44.

Решите задачу:
1. С каким ускорением вращается белье при
отжиме в барабане стиральной машины,
если радиус барабана 30 см, а частота его
вращения 900 об/мин?

45.

Решите задачу:
2. Определите скорость и ускорение конца
секундной стрелки часов, если ее длина равна 20 см.

46.

Решите задачу:
3. Период обращения космического корабля вокруг
Земли 90 мин, радиус (над Землей) траектории
движения 320 км. Чему равна скорость корабля?

47.

Момент силы относительно
оси вращения. Плечо силы.

48. Равновесие тел

49.

Простые механизмы
рычаг
Наклонная плоскость
клин
винт
ворот
блок
неподвижный
подвижный
F=P
Все простые
механизмы
служат для
выполнения
механической
работы, при
этом
позволяют
человеку
получить
выигрыш в
силе или
удобство в
работе
F = P/2
49

50. Основные понятия

• Статика – раздел физики, изучающий условия
равновесия тела или системы тел.
• Равновесие тела – это состояние покоя или
равномерного прямолинейного движения
тела.
• Абсолютно твёрдое тело – тело, у которого
деформации, возникающие под действием
приложенных к нему сил, пренебрежимо
малы.

51.

Рычаг –твердое тело, способное,
вращаться вокруг неподвижной опоры.
т.О-единственная
неподвижная точка рычага
-точка опоры.
Т.А,В- точки приложения сил.
А
l1
Точка опоры
ОА –плечо силы
ОВ –плечо силы
О
l
2
F
Р
В
F
Р
Плечо силы - кратчайшее расстояние между точкой опоры и
прямой, вдоль которой действует сила.
51

52.

Виды рычагов
Механизм: от греческого слова
mechane – орудие, сооружение.
Рычаг 1-го рода
Рычаг 2-го рода
неподвижная точка опоры О
располагается между
линиями действия
приложенных сил.
неподвижная точка опоры О
располагается по одну сторону
от линий действия
приложенных сил.
52

53. Условие равновесия рычага

F1 l 2
F 2 l1
или
F1l1 F2l2
Меньшей силой можно при помощи рычага
уравновесить большую силу.
53
Рычаг находится в равновесии тогда,
когда силы, действующие на него,
обратно пропорциональны плечам
этих сил

54.

Устройства, позволяющие преобразовать силу человека в большую
силу называют механизмами.
Рычаг – это твердое тело, способное вращаться вокруг
неподвижной опоры.
Рычаг позволяет получить выигрыш в силе – F2/F1

55.

Моментом силы называют физическую величину, равную
произведению силы на её плечо.
M = F•l
M1 = M2
F1l1 F2l2
М1 = М 2
M2 – момент силы
вращающий рычаг по
часовой стрелке;
M1 – момент силы
вращающий рычаг против
часовой стрелки.

56. Первое Условие равновесия тел

57. Второе Условие равновесия тел (правило моментов)

Плечо силы - это расстояние от оси вращения
до линии действия силы.
Момент силы будем считать положительным ,
если сила приводит к вращению тела
(например, колеса или рычага) против часовой
стрелки, и отрицательным , если - по часовой
стрелке.

58.

ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
УСТОЙЧИВОЕ
БЕЗРАЗЛИЧНОЕ
НЕУСТОЙЧИВОЕ

59.

Равновесие называет ся уст ойчивым,
если после небольших внешних
воздейст вий т ело возвращает ся в
исходное сост ояние равновесия.
Это происходит, если при
небольшом смещении тела в любом
направлении от первоначального
положения равнодействующая сил,
действующих на тело, становится
отличной от нуля и направляется
к положению равновесия. В
устойчивом равновесии находится,
например, шар на дне углубления
или маятник часов.

60.

Равновесие называет ся
неуст ойчивым, если при
небольшом смещении т ела из
положения равновесия
равнодейст вующая приложенных
к нему сил от лична от нуля и
направлена от положения
равновесия.
В неустойчивом равновесии
находится, например,
сноубордист на склоне горы.

61.

Если при небольших
смещениях т ела из
первоначального положения
равнодейст вующая
приложенных к т елу сил
ост ает ся равной нулю, т о
тело находит ся в сост оянии
безразличного равновесия.
В безразличном равновесии
находится шар на
горизонтальной поверхности
или велосипедист.

62. Центр тяжести

«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. «О равновесии
плоских тел»
« Люди, как известно, твари прямоходящие,
а посему их центр масс при стоянии
занимает наивысшее положение. Центр
тяжести человека расположен в
нижней части живота, т.к. вес ног
составляет около половины веса тела.
Устойчивость тела зависит от
положения центра тяжести и от
величины площади опоры: чем ниже
центр тяжести и больше площадь
опоры, тем тело устойчивее».

63.

Точку, через которую проходит
равнодействующая сил тяжести при
любом расположении тела называют
центром тяжести.

64. ПРАКТИЧЕсКАЯ РАБОТА

«Определение центра тяжести плоской
фигуры неправильной формы».
Оборудование:
штатив с муфтой и лапкой,
кусочек ластика,
декоративная кнопка,
самодельный отвес ,
фигура из бумаги неправильной формы.

65. ПРАКТИЧЕсКАЯ РАБОТА

«Определение центра тяжести плоской
фигуры неправильной формы».
Ход работы.
Определить центр тяжести тела из бумаги
неправильной формы.

66. Практическая РАБОТА

Ход работы.
Определить центр тяжести тела из бумаги
неправильной формы.

67. Равновесие тела на опорах

68. Выводы

• Если вертикальная линия,
проведенная из центра
тяжести, пересекает площадь
опоры, то тело находится
в устойчивом равновесии.
• Если вертикальная линия,
проведенная из центра
тяжести, не пересекает
площадь опоры, то тело
опрокидывается

69. равновесие в архитектуре

70. равновесие в спорте

Проекция центра тяжести не
должна выходить за площадь
опоры, т.е. соответствовать
устойчивому равновесию тела.
Используя балансирующие
движения, а также регулируя
опорные усилия, гимнастка
способна сохранять
равновесие в момент, когда
центр тяжести её тела выходит
за пределы площади опоры.
В положении устойчивого равновесия
центр тяжести тела расположен ниже
оси вращения, например, у
гимнастки, а серфингист или
канатоходец поддерживают
положение равновесия, смещая часть
своего тела, например руку или ногу,
в сторону, противоположную той,
куда он начинает падать

71. Домашнее задание

§§51, 52
Практическая работа из
презентации;
Задачи №2,3 на странице 172
учебника
Творческое задание: На
памятнике Мухиной «Рабочий и
колхозница» шарф находится в
руках у девушки, а не на шее.
Обоснуйте такое архитектурное
решение с точки зрения
физики.