Призма отклоняющая с отвесом

Призма отклоняющая с отвесом


1. Назначение Призма служит для демонстрации условия равновесия (устойчивости) тела, опирающегося на горизонтальную площадку. Призма состоит из 3-х прямоугольных пластин, подвижно соединенных по углам рейками. Эта модель однородного тела с меняющейся формой, в центре тяжести имеет отвес (рис. 1). Рис. 1 2. Работа с прибором Призма опирается на плоскость с меньшей площадью поверхности (рис. 2). Центр тяжести ее лежит в точке С. При этом вертикальная линия СК, проведенная через центр тяжести, проходит через площадь опоры. Если призму наклонить немного вправо, тогда все ее точки будут описывать дуги вокруг оси АВ. При этом центр тяжести поднимается по дуге СС`. Такая же картинка будет иметь место при повороте в любом направлении, например, около осей ЕД и АЕ или ВД. Следовательно, во всех случаях имеет место устойчивое равновесие. Рис. 2 Если призма наклонена на угол a, больший предельного, то она не будет стоять на горизонтальной плоскости и опрокинется под действием силы тяжести (рис. 3). Рис. 3 Отсюда можно вывести общее условие для равновесия тела, опирающегося на несколько точек или на целую плоскость: для равновесия необходимо, чтобы вертикальная линия, проведенная через центр тяжести тела, проходила внутри контура, образованного точками опоры (или внутри плоскости, на которую опирается тело). Это правило распространяется и на равновесие подъемных кранов. Подъемные краны (рис. 4) для тяжелых грузов устанавливают на платформах, снабженных противовесом. Благодаря противовесу, когда кран поднимает тяжелый груз, общий центр тяжести крана, груза и противовеса не выступает за четырехугольник, ограниченный точками опоры колес на рельсах. Рис. 4 Предельный угол наклона призмы, размещенной на плоскости, разными гранями можно демонстрировать иначе. Вначале размещают призму на наклонной плоскости гранью с малой площадью опоры (рис. 1). Затем - со средней и далее с наибольшей площадью опоры. Каждый раз обращают внимание не только на увеличение площади опоры, но и на расположение центра тяжести (он понижается). Поднимают наклонную плоскость и в каждом опыте фиксируют значение предельного угла наклона. Находят, что предельный угол наклона зависит как от площади опоры, так и от расположения центра тяжести призмы. 3. Условия хранения Призму отклоняющуюся с отвесом хранят в сухом отапливаемом помещении.