Bài 20. Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế

Hoạt động 1: Tìm hiểu các dạng cân băng:
Em hãy quan sát vị trí cân bằng của một cây thước ở ba vị trí sau
O
O
O
Tại sao thước lại đứng yên được ?
O
Em hãy quan sát: Ta tác dụng vào mỗi vị trí cân bằng của thước một lực rất nhỏ theo phương ngang.
I. CÁC DẠNG CÂN BẰNG
1.Cân bằng không bền
Khi thước lệch ra khỏi vị trí cân bằng một chút thì lập tức trọng lực gây ra một momen làm thước quay ra xa vị trí cân bằng. Dạng cân bằng này gọi là cân bằng không bền
Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng không bền thì không thể tự trở về được vị trí đó
2. Cân bằng bền.
Khi thước lệch khỏi vị trí cân bằng một chút thì trọng lực gây ra một momen làm thước quay trở về vị trí cân bằng. Dạng cân bằng này gọi là cân bằng bền
3. Cân bằng phiếm định.
Nếu thước có trục quay nằm ngang đi qua trọng tâm của nó. Khi ấy thước sẽ đứng yên tại mọi vị trí. Dạng cân bằng này gọi là cân bằng phiếm định
Hoạt động 2: Tìm nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng
Hãy so sánh vị trí của trọng tâm của thước ở từng vị trí cân bằng trên
G
+
G
+
+
+
+
G
Vậy : Nguyên nhân gây nên các dạng cân bằng đó là vị trí trọng tâm của vật
Hoạt động 3: Tìm hiểu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế
II. CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ
1. Mặt chân đế là gì ?
Khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ chúng bằng cả một mặt đáy thì mặt chân đế là mặt chân đế là mặt đáy của vật
Khi vật tiếp xúc với mặt phẳng đở chúngchỉ ở một số diện tích rời nhau thì mặt chân đế là hình đa giác nhỏ lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc đó
2. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG
Hãy xác định mặt chân đế của khối hình ở các vị trí sau:
Hình a: Đoạn AB
Hình b: Đoạn AC
Hình c: Đoạn AD
Hình d: Điểm A
Em có nhân xét gì về vị trí giá của trọng lực so với mặt chân đế ở mỗi trường hợp trên không ?
Hình a và b: Trọng lực có giá rơi trên mặt chân đế.
Hình c: Trọng lực có giá đi qua điểm tựa A
Hình d: Trọng lực có giá không đi qua mặt chân đế
Kết luận: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế ( hay là trọng tâm “ rơi” trên mặt chân đế
Hoạt động 4: Tìm hiểu về mức vững vàng của cân bằng
Trong ba trường hợp cân bằng của thước thì trường hợp nào dễ bị đỗ nhất ?
Hình a: Dễ bị đỗ nhất
Em hãy quan sát vị trí cân bằng của những vật sau :
Dựa vào lực cần tác dụng hãy cho biết tính vững vàng của trạng thái cân bằng của vật ở các vị trí đó phụ thuộc vào những yếu tố nào ?
3. Mức vững vàng của cân bằng
Mức vững vàng của cân bằng được xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích mặt chân đế
Để tăng mức vững vàng của trạng thái cân bằng ta phải làm gì?
Ta phải hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế của vật
Hoạt động 5: Vận dụng
Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của quả cầu đồng chẩttên một mặt có dạng như hình vẽ
Làm thế nào để thực hiện được mức vững vàng cao của cân bằng ở những vật sau đây ?