Статика: условия равновесия твёрдого тела, момент силы, центр тяжести: ЕГЭ по физике

Статика изучает условия равновесия твёрдых тел. Для равновесия необходимо, чтобы векторная сумма всех сил и сумма моментов всех сил относительно любой оси были равны нулю. Момент силы — это произведение силы на плечо. Центр тяжести — точка приложения равнодействующей сил тяжести. На ЕГЭ задачи на…

Что нужно знать

• Первое условие равновесия: векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю (ΣF = 0).
• Второе условие равновесия: сумма моментов всех сил относительно любой оси вращения равна нулю (ΣM = 0).
• Момент силы M = F·d, где d — плечо силы (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы).
• Момент силы считается положительным, если сила вызывает вращение против часовой стрелки, и отрицательным — по часовой стрелке (или наоборот, главное — единообразие).
• Центр тяжести — точка, через которую проходит линия действия равнодействующей сил тяжести при любом положении тела. Для однородного тела центр тяжести совпадает с центром масс.
• Условие равновесия рычага: F1/F2 = l2/l1, где l1 и l2 — плечи сил.

Термины и понятия

• Статика: раздел механики, изучающий условия равновесия твёрдых тел.
• Равновесие: состояние тела, при котором оно покоится или движется равномерно и прямолинейно (в инерциальной системе отсчёта).
• Момент силы: физическая величина, равная произведению силы на плечо: M = F·d. Единица измерения — ньютон-метр (Н·м).
• Плечо силы: кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.
• Центр тяжести: точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на все части тела.
• Центр масс: точка, характеризующая распределение масс в теле; для однородного поля тяжести совпадает с центром тяжести.
• Устойчивое равновесие: состояние, при котором после малого отклонения тело возвращается в исходное положение.
• Неустойчивое равновесие: состояние, при котором после малого отклонения тело удаляется от положения равновесия.

Частые ошибки

• Неправильное определение плеча силы: берут расстояние до точки приложения силы, а не кратчайшее расстояние до линии действия силы.
• Забывают про второе условие равновесия (сумма моментов), используя только ΣF = 0.
• Неверно выбирают знаки моментов сил (по часовой стрелке и против) — путают направление вращения.
• При записи условия равновесия рычага путают плечи сил с расстояниями от точки опоры до грузов, если силы направлены не перпендикулярно рычагу.

Как пройти тему

В курсе «Физика» тема «Статика: условия равновесия твёрдого тела, момент силы, центр тяжести» занимает 2 занятия по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.

Другие темы раздела

• Кинематика: равномерное прямолинейное движение, скорость, перемещение, путь
• Кинематика: равноускоренное прямолинейное движение, ускорение, графики зависимости кинематических величин от времени
• Кинематика: свободное падение тел, движение тела, брошенного вертикально и под углом к горизонту
• Кинематика: равномерное движение по окружности, линейная и угловая скорость, центростремительное ускорение
• Динамика: законы Ньютона, инерциальные системы отсчёта, принцип относительности Галилея
• Динамика: сила, масса, сложение сил, сила упругости и закон Гука

← Предыдущая тема: Динамика: движение тела по наклонной плоскости и в связке тел, движение по окружности под действием сил
Следующая тема: Импульс тела и импульс силы, закон сохранения импульса, реактивное движение

Все темы: ЕГЭ по физике