.
Położenie środka ciężkości obiektu wpływa na jego stateczność. Im niżej znajduje się środek ciężkości (G), tym bardziej stabilny jest obiekt. Im wyżej, tym bardziej prawdopodobne jest, że obiekt przewróci się, jeśli zostanie popchnięty. Samochody wyścigowe mają naprawdę niskie środki ciężkości, dzięki czemu mogą szybko pokonywać zakręty bez przewracania się.
Zwiększenie powierzchni podstawy również zwiększa stabilność obiektu, im większa powierzchnia, tym bardziej stabilny obiekt. Gracze rugby będą stać ze stopami w dużej odległości od siebie, jeśli stoją i spodziewają się, że zostaną zaatakowani.
Następujące diagramy pokazują, że położenie środka ciężkości jest ważne przy przewracaniu się. Im wyżej znajduje się środek ciężkości, tym większe prawdopodobieństwo przewrócenia się obiektu, jeśli jest on przechylony.
Autobusy muszą być testowane, aby sprawdzić, czy nie przewrócą się nawet wtedy, gdy dolny pokład jest pusty, a górny pełen ludzi.
szkoła fizyki stateczność pojazdów z niskim i wysokim środkiem ciężkości animacja
Aby zobaczyć animację stateczności samochodów kliknij na link animacja.Następny zestaw wykresów (Rysunek 4) pokazuje samochód przechylający się pod coraz większymi kątami, aż w końcu przewróci się!
Na rysunku 4(a) samochód stoi płasko na drodze. Na rysunku 4(b) samochód jest przechylony, ale ponieważ pionowa linia przechodząca przez środek ciężkości znajduje się wewnątrz obudowy samochodu, więc samochód spada z powrotem do poziomu. Ale na rysunku 4(c) pionowa linia od środka ciężkości wypada poza podstawę i dlatego samochód przewraca się.
schoolphysics stateczność samochodów animacja
Aby zobaczyć animację stateczności samochodów kliknij na link animacja.
Wpływ wielkości podstawy jest pokazany na trzech stołkach na rysunku 5. Środki ciężkości wszystkich stołków znajdują się na tej samej wysokości nad ziemią, ale ponieważ stołek (c) ma znacznie mniejszą podstawę, przewraca się, gdy wszystkie są przechylone pod tym samym kątem, podczas gdy pozostałe dwa stołki wracają do pozycji poziomej. Zauważ, że środek ciężkości nie znajduje się wewnątrz materiału, z którego wykonany jest stołek.
Jak myślisz, który stołek jest najbezpieczniejszy do użycia w laboratorium?
Balansowanie i równowaga
Jeśli obiekt jest w równowadze, tzn, jest w równowadze, to jeśli do obiektu przyłożona jest siła, to albo się przechyli, przewróci lub stoczy.
Te trzy warunki znane są jako:
(a)równowaga stabilna (przechyla się, a następnie spada z powrotem do pierwotnej pozycji)
(b)równowaga niestabilna (przechyla się, a następnie przewraca)
równowaga neutralna (toczy się)
Stabilny – środek ciężkości jest podnoszony w miarę przechylania
Niestabilny – środek ciężkości jest obniżany w miarę przechylania
Neutralny – środek ciężkości pozostaje na tym samym poziomie, co środek ciężkości. Środek ciężkości pozostaje na tym samym poziomie, gdy jest popychany
Zdjęcia na Rysunku 7 pokazują, dlaczego nie jest dobrym pomysłem wstawanie, a następnie pochylanie się w małej łodzi. Wysoko położony środek ciężkości stojących osób sprawia, że zbyt łatwo jest przewrócić łódź!
Aby pomóc sobie w utrzymaniu równowagi, możemy zmieniać położenie własnego środka ciężkości, poruszając ramionami i ciałem, co uchroni nas przed przewróceniem się.
Stabilność jest ważna w następujących przykładach:
projektowanie samochodów i autobusów
kół samochodowych – małe ołowiane ciężarki są montowane na obręczy, aby koło było w równowadze w każdej pozycji
nowo narodzone zwierzęta
projektowanie mebli
korzenie desek w drzewach lasów deszczowych
Celem jest uzyskanie szerokiej podstawy i/lub niskiego środka ciężkości, a zatem stabilności.
Położenie środka ciężkości jest również ważne w balansowaniu w następujących przykładach:Wagi przeciwwagi do zrównoważenia ładunku na dźwigu
Chodzenie po linie
Gimnastyka i inne sporty itp.