Условия равновесия тел — виды, формулы и примеры

Содержание

• Слайд 1

  Исследовательская работа
  Равновесие в жизни человека.
  Работу выполнили учащиеся 8 класса Пушкаревский Александр,
  Свиридова Татьяна,
  Карева Юлия,
  Хизова Олеся,
  учащийся 9 класса Финагеев Сергей
  Руководители: учитель физики Козлова Л.В.
  учитель биологии Андреева Н.В.

• Слайд 2

  изучить условия равновесия тела человека.
  Задачи :
  Изучить условия равновесия тел с точки зрения физики и анатомии.
  Рассмотреть факторы, влияющие на равновесие тела человека.
  Создать комплекс упражнений позволяющих улучшить вестибулярную устойчивость.

• Слайд 3

  Механическое равновесие, также известно как статическое равновесие, — состояние тела, находящегося в покое, или движущегося равномерно, в котором сумма сил и моментов, действующих на него, равна нулю.

• Слайд 4

  Из второго закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или совершает равномерное прямолинейное движение. В этом случае принято говорить, что силы, приложенные к телу, уравновешивают друг друга. При вычислении равнодействующей все силы, действующие на тело, можно прикладывать к центру масс.

• Слайд 5

  Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю.

• Слайд 6

  Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения.

• Слайд 7

  Произведение модуля силы на плечо d называется моментом силы M.

• Слайд 8

• Слайд 9

• Слайд 10

  Условия равновесия тела человека.

  Двигательный аппарат человека насчитывает более 200 костей. В положении стоя человек непрерывно совершает колебательные движения — главным образом назад и вперед, с относительно небольшим боковым раскачиванием.

• Слайд 11

  Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю: M1 + M2 + … = 0.

• Слайд 12

• Слайд 13

• Слайд 14

• Слайд 15

• Слайд 16

  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.

• Слайд 17

• Слайд 18

• Слайд 19

• Слайд 20

  Петр Первый был высок ростом, более 204см. При огромном своем росте у него были узкие плечи и 38 размер ноги.
  Он мало стоял, а все время куда-то бежал, опираясь на большую трость.

• Слайд 21

  После выполнения упражнений, я заметила, что не все респонденты легко справляются с данными упражнениями. Я собрала дополнительные сведения о респондентах: рост, размер ноги, вес, которые представлены на диаграмме.
  На диаграмме
  Было выяснено, что с упражнениями справились на 100% всего 5 учащихся (8%), которые в течение длительного времени либо посещают спортивные секции, либо занимаются в танцевальных кружках. Самый меньший процент выполнения был 60% — 12 учащихся (20%). Из них мы выделили группу учащихся -7 человек, у которых был рост примерно одинаков 172-175 см и попытались выяснить, существует ли связь между размером ноги и ростом, отношения колеблются от 6,4 до 6, 9. ( у Петра первого отношение роста и размера ноги приближенно равно 8, 9). Однако 23 учащихся у которых отношения составляли от 6, 0 до 6, 98 справились с заданием на 70%, 9 учащихся — 6, 5 до 6, 8 справились на 80% и 11 – 6, 25 -6, 62 на 90%.
  Взаимосвязи между размером ноги и ростом мы не обнаружили. После личной беседы оказалось, что многие учащихся, не справившихся с упражнениями, имеют хронические заболевания, вредные привычки, плохо посещают уроки физкультуры, лишний вес.
  Выводы:
  На равновесие человека влияют:
  -состояние здоровья;
  -возраст;
  — занятия спортом;
  — избыток веса.
  Недостаточно тренированный вестибулярный аппарат под действием изменяющейся скорости, рывков, покачивания приходит в состояние раздражения: учащается пульс, появляются тошнота, головокружение, ухудшается самочувствие. Однако вестибулярный аппарат поддается тренировке.
  Вы развили чувство равновесия, теперь остается достигнуть равновесия между телом, умом и духом.

• Слайд 22

Посмотреть все слайды

Пример расчетов для теплообмена между холодным и горячим телом

К горячей воде, массой 200 грамм, имеющей температуру +80 градусов Цельсия, добавили холодную воду, в количестве 100 грамм при температуре +15 градусов Цельсия. Какую температуру будет иметь смесь после установления теплового равновесия? Считать, что окружающая среда в теплообмене не участвует.

Примечание: Здесь мы рассматриваем упрощенную задачу, для того, чтобы облегчить понимание закона сохранения энергии. Мы не учитываем в этой задаче, что вода содержится в емкости. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

При решении других задач обязательно учитывайте, что емкость, в которой будет содержаться вещество, имеет массу. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

 Решение:

В условии сказано, что окружающая среда в теплообмене не участвует. Поэтому, будем считать рассматриваемую . А в замкнутых системах выполняются законы сохранения. Например, закон сохранения энергии.

Иными словами, с сосудом и окружающим воздухом теплообмен не происходит и, все тепловая энергия, отданная горячей водой, будет получена холодной водой.

1). Запишем уравнение теплового баланса, в правой части которого можно записать ноль:

\

2). Теперь запишем формулу для каждого количества теплоты:

\

\

Примечания:

1. \(\large c_{\text{воды}} \) – воды находим в справочнике;
2. Массу воды переводим в килограммы;
3. Горячая вода остывает и отдает тепловую энергию. Поэтому, разность \(\large (t_{\text{общ}} — t_{\text{горяч}} ) \) будет иметь знак «минус», потому, что конечная температура горячей воды меньше ее начальной температуры;
4. Холодная вода получает тепловую энергию и нагревается. Из-за этого, разность \(\large (t_{\text{общ}} — t_{\text{холодн}} ) \) будет иметь знак «плюс», потому, что конечная температура холодной воды больше ее начальной температуры;

3). Подставим выражения для каждого Q в уравнение баланса:

\

4). Для удобства, заменим символы числами:

\

Проведем упрощение:

\

Раскрыв скобки и решив это уравнение, получим ответ:

\

Ответ: Температура смеси после прекращения теплообмена будет равна 58,33 градуса Цельсия.

Задача для самостоятельного решения:

В алюминиевом калориметре массой 100 грамм находится керосин массой 250 грамм при температуре +80 градусов Цельсия. В керосин поместили свинцовый шарик, массой 300 грамм. Начальная температура шарика +20 градусов Цельсия. Найдите температуру тел после установления теплового равновесия. Внешняя среда в теплообмене не участвует.

Примечание к решению: В левой части уравнения теплового баланса теперь будут находиться три слагаемых. Потому, что мы учитываем три количества теплоты:

• \(\large Q_{1} \) – охлаждение алюминия от температуры +80 градусов до конечной температуры;
• \(\large Q_{2} \) – охлаждение керосина от температуры +80 градусов до конечной температуры;
• \(\large Q_{3} \) – нагревание свинца от температуры +20 градусов до конечной температуры;

А справа в уравнение теплового баланса запишем ноль. Так как внешняя среда в теплообмене не участвует.

Плотность

При анализе такой простой системы давайте взглянем на прямоугольную область внутри текучей среды с плотностью ρL (та же, что и в текучей среде), шириной w, длиной l и высотой h. Зачем учитывать все силы? Область наделена силой тяжести, которая давит вниз (вес) и приравнивается к объекту плоскости, умноженному на объект и ускорение силы тяжести. Здесь активна направленная вверх сила из-за жидкости, расположенной ниже области. Она равна давлению, умноженному на площадь контакта.

Чтобы достичь статистического равновесия, сумма сил должна приравниваться к нулю. Поэтому давление ниже области в любой точке должно превышать давление сверху. Сила, противодействующая весу области внутри статической жидкости, именуется плавучестью.

Здесь видны уравнения для статического равновесия области внутри жидкости

Перед вами диаграмма свободного тела области, расположенной внутри статической жидкости

Есть две главных силы: вес тела и давление сверху. Однако не стоит забывать о силе, которая давит на жидкость снизу – плавучесть. Расчеты показывают, что силы, влияющие на зафиксированное тело внутри статическое жидкости, будут меняться, если плотностью объекта отличается от той, что характерна среде. Плавучесть появляется, потому что давление внутри жидкости меняется с глубиной. Этот анализ можно использовать для сложных систем с разнообразными материалами.

Статика. Равновесие тел. Центр тяжести. Устойчивость. Опыты

Подробности

Просмотров: 487

06.2012

ВЫСОТА ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ И МЕХАНИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬТело находится в состоянии устойчивого равновесия, или механической устойчивости, если оно после небольшого наклона возвращается в свое первоначальное положение. Центр тяжести такого тела при его вращении вначале поднимается вверх.

ОпытНаполните две одинаковые бутылки водой и запечатайте их. Пусть одна бутылка будет заполнена на одну четверть, а другая — целиком. Чем больше воды, тем выше центр тяжести. Поставьте бутылки рядом; слегка наклоните их, а затем отпустите.

Постепенно увеличивайте угол наклона, пока одна из бутылок не упадет. Первой упадет та бутылка, которая обладает меньшей механической устойчивостью.
ПЛОЩАДЬ ОСНОВАНИЯ И РАВНОВЕСИЕТело находится в состоянии устойчивого равновесия до тех пор, пока вертикальная линия, проведенная из его центра тяжести проходит через его основание, то есть сторону, на которой тело стоит. Опыт
Поставьте деревянный брусок ( размеры бруска 5, 10 и 15 см) одной из сторон 5 х 15 см на кусок плотного картона или на плоский поднос, ближе к его краю. Чтобы брусок не скользил, поместите перед ним полоску пластилина. Сейчас ширина основания бруска равна 5 см.

Медленно поднимайте противоположный конец подноса, пока брусок не перевернется. Удерживая поднос в этом положении, попросите кого-нибудь измерить угол подъема подноса над столом.

Повторите опыт не менее трех раз и усредните полученные результаты. Теперь разверните брусок так, чтобы к пластилину была обращена сторона 5 см. Снова проделайте опыт, определяя средний угол подъема подноса, при котором падает брусок.
Используйте результаты для объяснения того, как ширина основания наклоненного тела влияет на угол, при котором оно переворачивается.
ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
Свяжите концы бечевки длиной 30 см  узлом. Просуньте сквозь петлю рейку длиной в 1 метр  и молоток (лучше с деревянной ручкой). Положите рейку свободным концом на край стола. Ручка молотка концом должна упираться в рейку, а головка — свисать под стол. Найдите такое положение молотка, при котором все сооружение — рейка и прикрепленный к ней бечевкой молоток — будет уравновешено.

Все уравновешивается, если меньше половины рейки будет находиться на столе.
Почему?
Рейка, бечевка и молоток являются единым сооружением с общим центром тяжести. Центр тяжести — это точка, к которой приложен вес всей конструкции. Поэтому центр тяжести — это точка, определяющая равновесие тела.  На рисунке пунктирная линия показывает вам, где находится центр тяжести. Тяжелый конец молотка уравновешивает ручку, находящуюся слева от точки равновесия.
РАВНОВЕСИЕ
Скатайте из пластилина шарик диаметром около 4 см. Воткните в шарик вилку. Вторую вилку воткните в шарик под углом в 45 градусов по отношению к первой вилке. Воткните зубочистку в шарик между вилками. Зубочистку поместите концом на край стакана и двигайте к центру стакана, пока не наступит равновесие.

Следующая страница «Статика. Центр тяжести. Ванька-встанька. Опыты»

Назад в раздел «Простые опыты»

Основные понятия и законы динамики

Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, называется динамикой

Первый закон Ньютона:
Cуществуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.
Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих на него, называется инертностью. Явление сохранения скорости тела при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальными системами отсчёта называют системы, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея:во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются одинаковым законамМасса — это мера инертности телаСила — это количественная мера взаимодействия тел.

Второй закон Ньютона:Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этой силой:
$F{→} = m⋅a{→}$

Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей нескольких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил.

Третий закон Ньютона: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
$F_1{→} = -F_2{→} $

III закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Если тело A действует на тело B, то и тело B действует на тело
A (см. рис.).
Или короче, сила действия равна силе противодействия. Часто возникает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим телом — Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзывать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствующие этой деформации. Такие силы называют силами упругости.

Закон Гука записывают в виде
где k — жёсткость пружины, x — деформация тела. Знак «−» указывает, что сила и деформация направлены в разные стороны.

При движении тел друг относительно друга возникают силы, препятствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения подсчитывается по формуле
где N — сила реакции опоры, µ — коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их поверхности.

Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значенияГравитационными силами называют силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу.

Закон всемирного тяготения:Весом телаСила тяжестиНевесомостьюИскусственный спутник ЗемлиПервая космическая скорость

1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики

устойчивое, неустойчивое и безразличное.устойчивое равновесие.неустойчивое положениебезразличноеПлечом силыУсловие равновесия рычага:Давлениемзакон Паскаля:Гидравлический прессA1 = A2.силой Архимедазакон Архимеда_{жидкпогр}Условие плавания тела

1.4. Законы сохранения

Импульсом телаимпульсом силы.закон сохранения импульсаМеханической работойМощностьэнергией.кинетическую и потенциальную.кинетической энергией.потенциальной энергией.Энергия сжатой пружины:механическую энергию.закон сохранения механической энергии

1.5. Механические колебания и волны

КолебаниямиГармоническими колебаниямиамплитудой колебанийПериодом TЧастотой периодических колебаний-1Математическим маятникомПериод колебаний математического маятникаПериод колебаний груза на пружинеРаспространение колебаний в упругих средах.поперечнойпродольнойДлиной волныЗвуковыми волнами

Температура и её физический смысл

Любая термодинамическая система при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия.

Температура тела – это физический параметр, одинаковый во всех частях системы тел, которая находится в состоянии термодинамического равновесия.

При тепловом равновесии микроскопические процессы внутри тела ( и ) не прекращаются. Термодинамическая система может находиться в различных состояниях теплового равновесия, каждому из которых соответствует определённое значение температуры. При теплообмене между телами происходит обмен энергией: тела с большей энергией передают свою энергию телам с меньшей энергией. Направление теплообмена между ними указывает разность температур тел. То есть энергия передаётся от более горячего тела к менее горячему.

Шкала температур Цельсия

Для практического употребления по решению IX Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году была принята международная стоградусная температурная шкала – шкала Цельсия.

Шведский физик и астроном Андерс Цельсий (1701 – 1744) в 1742 году предложил шкалу термометра, в которой за ноль градусов (начало отсчёта температуры) принял температуру таяния льда, а за сто градусов – температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении в 1,01325 * 105 Па. Изменение длины столба жидкости в термометре на одну сотую долю длины между отметками 0 и 100 °С соответствует изменению температуры на 1 °С. По данной шкале единица измерения температуры – градус Цельсия.

Однако, несмотря на указанную выше конференцию, в некоторых странах (например, в США) до сих пор активно используется другая шкала – шкала Фаренгейта. На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды равна +212 °F. При этом один градус Фаренгейта равен 1/180 разности этих температур.

Перевести градусы из Цельсия в Фаренгейт можно так:

Перевод из Фаренгейта в Цельсий:

Здесь t_F – температура по Фаренгейту, t_C – температура по Цельсию

Перевести градусы по Цельсию в градусы по Фаренгейту и обратно вы можете ниже.

Условия равновесия тел

Тело находится в равновесии, если

1. векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю;
2. алгебраическая сумма всех моментов сил, вращающих тело по часовой стрелке, равна алгебраической сумме моментов сил, вращающих его против часовой стрелки:

Центр тяжести – это точка внутри тела или вне его, относительно которой сумма моментов сил тяжести, действующих на отдельные его части, равна нулю.Центр масс – геометрическая точка, положение которой характеризует распределение масс в теле:

Важно!
Для твердого тела центр тяжести совпадает с центром масс

Простые механизмы

Простые механизмы – это приспособления, служащие для преобразования силы.

Рычаг – это простейшее механическое устройство, представляющее собой твердое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры.

Рычаг дает выигрыш в силе:

Блок — простое механическое устройство, представляющее собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Желоб предназначен для каната, цепи, ремня и т. п.
Блок бывает подвижный и неподвижный.

Неподвижный блок – это блок, ось которого закреплена.

Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, он используется для изменения направления действия силы.

Подвижный блок – это блок, имеющий свободную ось.

Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза:

«Золотое правило» механики

При использовании простых механизмов во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии, т. е. простые механизмы выигрыша в работе не дают.

Примеры динамического равновесия

Глюкоза в организме

На протяжении всей жизни уровень глюкозы в организме остается относительно одинаковым. Однако в течение дня ваше тело потребляет огромное количество глюкозы и должно заменить ее. Каждая клетка в вашем теле требует глюкозы для функционирования. Поскольку клетки используют эту глюкозу, печень и ваш пищеварительная система работать быстро, чтобы заменить его. Глюкоза из пищи, которую вы едите, выводится из желудок и кишечник в кровоток. Печень хранит глюкозу как гликоген и должен сломать этот большой молекула вниз, чтобы выпустить глюкозу в кровь, В вашем организме глюкоза находится в динамическом равновесии. Хотя глюкоза имеет периоды высокой и низкой концентрации, она относительно стабильна. Если уровни глюкозы в вашем организме выходят за рамки динамического равновесия или вы не можете заменить глюкозу, которую используете, вы в конечном итоге умрете.

Динамика Хищник-Добыча

Экологи часто изучают отношения между несколькими вид и их влияние друг на друга. Одна из взаимосвязей в природе, которая часто демонстрирует динамическое равновесие, – это динамика хищной добычи. Представьте себе природный заповедник, который содержит только кроликов и волков. Поскольку популяция кроликов увеличивается, это обеспечивает больше пищи для популяции волков. Это приводит обе популяции в динамическое равновесие. Волки, пожиная выгоды от увеличения популяции кроликов, также начинают размножаться. Через некоторое время популяция волков также начинает резко увеличиваться. Поскольку все больше волков рождаются и едят кроликов, их популяция в конечном итоге выравнивается. Волки, все еще размножающиеся на высоких уровнях, в конечном счете начинают уменьшать популяцию кроликов, которая не может успевать. Кролики уменьшаются, и в конечном итоге волки остаются без достаточного количества пищи, чтобы поддержать большую популяцию. Это динамическое равновесие обеих популяций интересно, потому что оно показывает прямую причинно-следственную связь между различными видами в экосистема.

• Статическое равновесие – Когда система достигает точки устойчивости, в которой все еще не движутся никакие детали.
• равновесный – Точка в реакции, в которой самая низкая свободная энергия существует с обеих сторон химического уравнения.
• Свободная энергия – энергия в системе, способная вызвать реакцию.

Стабильность

Важным свойством систем, находящихся в механическом равновесии, является их устойчивость .

Испытание на потенциальную энергетическую стабильность

Если у нас есть функция, которая описывает потенциальную энергию системы, мы можем определить ее равновесие с помощью расчетов. Система находится в механическом равновесии в критических точках функции, описывающей потенциальную энергию системы. Мы можем найти эти точки, используя тот факт, что производная функции равна нулю в этих точках. Чтобы определить, является ли система стабильной или нестабильной, мы применяем тест второй производной . С обозначая статическое уравнение движения системы с одной степенью свободы , мы можем выполнить следующие расчеты:
V {\ displaystyle V}

Схема шара, находящегося в неустойчивом равновесии.

Вторая производная <0

Потенциальная энергия находится в локальном максимуме, что означает, что система находится в состоянии неустойчивого равновесия. Если система перемещается на сколь угодно малое расстояние от состояния равновесия, силы системы заставляют ее перемещаться еще дальше.

Схема шара, находящегося в устойчивом равновесии.

Вторая производная> 0

Потенциальная энергия находится на локальном минимуме. Это стабильное равновесие. Реакцией на небольшое возмущение являются силы, стремящиеся восстановить равновесие. Если для системы возможно более одного устойчивого состояния равновесия, любые состояния равновесия, потенциальная энергия которых выше абсолютного минимума, представляют собой метастабильные состояния.

Схема шара, находящегося в нейтральном положении.

Вторая производная = 0 или не существует

Состояние нейтрально до низшего порядка и почти остается в равновесии при небольшом смещении. Чтобы исследовать точную устойчивость системы, необходимо исследовать производные более высокого порядка . Состояние является нестабильным, если наименьшая ненулевая производная имеет нечетный порядок или имеет отрицательное значение, стабильным, если наименьшая ненулевая производная имеет четный порядок и имеет положительное значение, и нейтральное, если все производные более высокого порядка равны нулю. В истинно нейтральном состоянии энергия не меняется, а состояние равновесия имеет конечную ширину. Иногда это состояние называют незначительно стабильным или безразличным.

При рассмотрении более чем одного измерения можно получить разные результаты в разных направлениях, например устойчивость по отношению к смещениям в x- направлении, но нестабильность в y- направлении, случай, известный как седловая точка . Обычно равновесие считается стабильным, только если оно стабильно во всех направлениях.

Статически неопределимая система

Иногда информации о силах, действующих на тело, недостаточно, чтобы определить, находится ли оно в равновесии или нет. Это делает его статически неопределимой системой.

Основные понятия статики

В простых и однородных телах центр масс и центр тяжести находятся в одной точке, но в общем случае это не так. Под центром масс понимают такую точку тела, которая определяется радиус-вектором:

$r_c = \frac {\sum\limits_{i=1}^n m_i \cdot \vec r_i}{\sum\limits_{i=1}^n m_i}$

Для однородного стержня – это его середина, для треугольника – точка пересечения медиан. Используя понятие центра масс, движение сложных тел описывают посредством классических законов Ньютона.

Рис. 1. Центр масс.

Центр тяжести однородных тел – это точка, относительно которой сумма моментов сил равна нулю.

Центр тяжести однородного тела определяется выражением:

$r_c =\frac {1}{V} \cdot \iiint rdV$

Два других ключевых для статики понятия – момент силы и плечо силы.

Моментом силы называют векторное произведения силы и радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы. Такой радиус-вектор иногда называют плечом силы. Момент силы можно находить иначе:

$\vec M = I \cdot \frac {d \vec \omega}{dt}$

I – момент инерции тела, определяемый выражением $I = \int r^2dm$, а $\omega$ – угловая скорость.

Рис. 2. Момент сил.

Отолитовый аппарат

Если полукружные каналы реагируют на вращательные движения, то ускорение и замедление, а также изменение силы тяжести воспринимает отолитовый аппарат. Он состоит из двух мешочков с жидкостью.

В этой жидкости есть маленькие кристаллики солей кальция – отолиты. Они постоянно давят на волоски в мешочках, поэтому мы всегда чувствуем силу тяжести.

Когда мы наклоняем голову или тело вниз, отолиты смещаются, тем самым меняется и давление их на волоски.

Эта информация также поступает в мозг по вестибулярному нерву.

В состоянии невесомости, когда отсутствует сила тяжести, отолиты перестают создавать давление на волоски, и тогда у космонавта исчезает ощущение тяжести, к которому мы привыкли на Земле.

Вестибулярный аппарат с особой тщательностью изучает космическая медицина: в состоянии невесомости у космонавтов перестает функционировать отолитовый аппарат.

Поэтому и создают на космических кораблях искусственную силу тяжести, чтобы вестибулярный аппарат мог работать полноценно.

Отличная работа вестибулярного аппарата необходима людям многих важных профессий: летчикам, морякам, спортсменам, – ведь им приходится определять положение своего тела в исключительно сложных условиях.

Вестибулярный аппарат у детей окончательно формируется к 12 годам. Но укреплять и развивать его нужно с самого рождения. Любые подвижные игры с прыжками, наклонами, поворотами туловища и головы, катание на каруселях и хождение по брусьям – всё это будет прекрасной тренировкой вестибулярного аппарата.

Умение сохранять равновесие тела – это залог полноценной жизни. Без этого невозможно было бы представить существование нашей цивилизации, да и мира вообще.

Понравился пост? Нажми любую кнопку:

Похожие записи:

Космические грядки: что и зачем выращивают в космосе? Гороскоп на май 2021 года для женщины водолей Фаза луны 27 мая 2021 года Здоровые зубы Инерция и первый закон ньютона К чему снятся много гробов