Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warunki rówównowagi bryły sztywnej

W symulacji mamy możliwość obserwowania zmian położenia środka ciężkości prostopadłościanu w trakcie obracania się go z boku na bok. Szybkość obrotu bryły zależy od sposobu uruchomienia symulacji (przycisk Start lub suwak ε). W każdym położeniu obliczana jest wartość współrzędnej momentu siły grawitacji Fg względem punktu, w którym bryła styka się z podłożem. Można też zmienić wysokość prostopadłościanu.

Uwaga. Praca z symulacją jest wygodniejsza po przełączeniu na widok pełnoekranowy.

Symulacja przedstawia dwuwymiarowy prostokąt stojący na podłożu na swoim krótszym boku. Środek ciężkości prostokąta pokrywa się z jego środkiem geometrycznym.

Prostokąt przechylany jest minimalnie w prawą stronę. Wówczas jego prawy dolny róg - punkt stykający się z powierzchnią - staje się osią obrotu. Pojawia się również niezerowy moment siły, wynikający z siły grawitacji. Ten moment siły, dla małych wychyleń, będzie sprowadzał prostokąt z powrotem do pionu. Jednak po przekroczeniu pewnego granicznego kąta nachylenia - takiego, przy którym wektor łączący oś obrotu ze środkiem ciężkości ma ten sam kierunek, co wektor siły grawitacji - prostokąt przewróciłby się na drugi, dłuższy bok. Warto zauważyć, że dla tego granicznego kąta zmienia się kierunek momentu siły.

Polecenie 1

Uruchom symulację i obserwuj zmiany położenia środka masy (SM) bryły. Zwróć uwagę na położenie lokalnego i globalnego minimum energii potencjalnej.

R1Wr9FreUE01d
Uruchom symulację i obserwuj zmiany położenia środka masy (SM) bryły. Zwróć uwagę na położenie lokalnego i globalnego minimum energii potencjalnej.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
RBn6GGNT1MMYO
Ćwiczenie 1
Ćwiczenie alternatywne: Wybierz odpowiedź poprawną: Wartość momentu siły jest równa ... Możliwe odpowiedzi: 1. iloczynowi skalarnemu wektora ramienia siły oraz wektora siły., 2. iloczynowi wektorowemu wektora ramienia siły oraz wektora siły., 3. sumie wektora ramienia siły oraz wektora siły., 4. różnicy wektora ramienia siły oraz wektora siły.
Polecenie 2

Sprawdź, o ile większa jest wartość momentu siły grawitacji względem punktu, w którym bryła styka się z podłożem, po obróceniu prostopadłościanu o ten sam kąt, ale z pozycji pionowej i poziomej.

Ćwiczenie 1

Zastanów się nad tym, gdzie znajduje się środek ciężkości prostokąta w zależności od tego, na którym boku prostokąt został położony na podłożu. Co nam to mówi o energii potencjalnej? W obu przypadkach będziemy mieli do czynienia ze stanami równowagi, ale czy w obu przypadkach będzie to ten sam rodzaj równowagi?