Главная ⇒ 📕Школьные сочинения ⇒ Понятие о центре тяжести

Понятие о центре тяжести

Понятие о центре тяжести было впервые изучено примерно 2200 лет назад греческим геометром Архимедом, величайшим математиком древности. С тех пор это понятие стало одним из важнейших в механике, а также позволило сравнительно просто решать некоторые геометрические задачи. Именно приложение к геометрии мы и будем рассматривать. Для этого нужно ввести некоторые определения и понятия.

Под материальной точкой понимают точку, снабженную массой. Для наглядности можно себе физически представить материальную точку в виде маленького тяжелого

шарика, размерами которого можно пренебречь. В связи с этим будем часто указывать только числовое значение той или иной физической величины, но не будем отмечать ее наименование, считая, что оно само собой подразумевается.

Например, выражение: «В D ABC сторона BC равна a, а в вершине A мы помещаем массу a Если в точке A помещена масса m, то образующуюся материальную точку будем обозначать так: . Иногда, когда это не может вызвать недоразумений, мы будем ее обозначать одной буквой A. Массу m иногда называют «нагрузкой точки A » . Центром тяжести двух материальных точек и называется такая третья точка C, которая лежит на отрезке

AB и удовлетворяет «правилу рычага» : произведение ее расстояния CA от точки А на массу а равно произведению ее расстоянию СВ от точки В на массу b ; таким образом, . Это равенство можно записать и так: , то есть расстояние от центра тяжести двух материальных точек до этих точек обратно пропорциональны массам, помещенным в этих точках. Центр тяжести будет ближе к точке с большей массой. Из определения следует: если прямая проходит через центр тяжести двух материальных точек и через одну из них, то она пройдет и через другую.

Центр тяжести двух материальных точек имеет весьма простой механический смысл. Представим себе жесткий «невесомый» стержень АВ, в концах которого помещены массы а и b. «Невесомость» стержня практически означает, что его масса по сравнению с массами a и b настолько незначительна, что ею можно пренебречь. Центр тяжести С материальных точек и — это такая точка, в которой надо подпереть стержень AB, чтобы он был в равновесии. Для дальнейшего полезно также ввести понятие «объединение» или равнодействующей двух материальных точек.

Под этим мы будем понимать материальную точку, которая получится, если в центре тяжести двух материальных точек поместить массы обеих точек. Пример.

Пусть в концах невесомого тонкого стержня AB, длина которого равна 20 ед. Помещены такие массы: в A — 6 ед., в B — 2 ед. Центром тяжести материальных точек и будет точка C, лежащая на стержне AB, определяемая условием: 6CA=2CB, или CB=3CA. Поэтому АВ=CB+CA=4AC. Отсюда . Объединение материальных точек и будет материальная точка (С, . Центр тяжести трех материальных точек находится следующим образом: находят объединение двух из этих материальных точек и затем ищут центр тяжести образовавшейся таким образом четвертой материальной точки и третей из данных материальных точек.

Вообще, центр тяжести n материальных точек при n>2 находится так: надо сначала найти центр тяжести n-1 материальных точек, поместить в этой точке массы всех n-1 точек, затем найти центр тяжести этой вновь образовавшейся материальной точки с n — й материальной точкой. Если поместить в центре тяжести несколько материальных точек массы всех этих точек, то образующуюся таким образом новую материальную точку назовем объединением данных материальных точек. Для решения задач важны следующие простейшие свойства центров тяжести.

(1 votes, average: 5,00 out of 5)