Schůzka KMD při Gymnáziu Cihelní ve Frýdku-Místku: Korek s vidličkami v rovnováze
Na schůzce KMD při Gymnáziu Cihelní ve Frýdku-Místku jsme se tentokrát věnovali pokusu s těžištěm a rovnováhou. Vytvořili jsme jednoduchou soustavu z korku a dvou vidliček. Cílem schůzky bylo ukázat, že těleso může zůstat v rovnováze i v poloze, která na první pohled vypadá nestabilně.
Pomůcky:
K pokusu jsme použili korek a dvě vidličky.
Postup:
Nejprve jsme si připravili korek a dvě kovové vidličky. Vidličky jsme zapíchli z obou stran do korku tak, aby jejich těžší části směřovaly dolů. Poté jsme celou soustavu opatrně podepřeli v malém bodě a hledali polohu, ve které korek s vidličkami zůstane v rovnováze. Nakonec jsme pozorovali, že i když se soustava opírala jen o malé místo, nespadla.
Pozorování:
Zjistili jsme, že korek s vidličkami zůstal v rovnováze, i když to na první pohled vypadalo, že by měl spadnout. Vidličky visely směrem dolů a celá soustava se díky nim stabilizovala. Když jsme soustavu mírně vychýlili, měla tendenci vracet se zpět do rovnovážné polohy.
Vysvětlení:
Vidličky jsou těžší než samotný korek, a proto výrazně ovlivnily polohu těžiště celé soustavy. Protože jejich těžké části směřovaly dolů, posunuly těžiště pod bod opory.
Těžiště je bod, ve kterém si můžeme představit působení tíhové síly na celé těleso nebo soustavu těles. Pokud je těžiště pod bodem opory, vzniká stabilní rovnováha. Při malém vychýlení vznikne moment síly, který soustavu vrací zpět do rovnovážné polohy. Proto korek s vidličkami nespadl.
Kdyby bylo těžiště nad bodem opory, rovnováha by byla nestabilní a soustava by se při malém vychýlení převrátila.
Závěr:
Zjistili jsme, že poloha těžiště rozhoduje o stabilitě celé soustavy. Korek s vidličkami zůstal v rovnováze proto, že těžké části vidliček posunuly těžiště pod bod opory. Pokus nám ukázal, že těleso může být stabilní i tehdy, když se opírá jen o velmi malé místo.
Otázky a odpovědi k pokusu:
- Proč korek s vidličkami nespadl?
Korek s vidličkami nespadl, protože těžiště celé soustavy bylo pod bodem opory. - Jakou roli měly v pokusu vidličky?
Vidličky posunuly těžiště celé soustavy dolů, protože jejich těžší části směřovaly dolů. - Co je těžiště?
Těžiště je bod, ve kterém si můžeme představit působení tíhové síly na celé těleso nebo soustavu těles. - Co je bod opory?
Bod opory je místo, o které se soustava opírá. - Proč byla soustava stabilní?
Soustava byla stabilní, protože její těžiště bylo pod bodem opory. Při malém vychýlení se proto vracela zpět do rovnovážné polohy. - Co by se stalo, kdyby těžiště bylo nad bodem opory?
Soustava by byla nestabilní a pravděpodobně by se převrátila. - Proč se soustava po vychýlení vracela zpět?
Protože tíhová síla vytvořila moment síly, který soustavu vracel do stabilní polohy. - Kde se s podobným principem setkáváme v běžném životě?
S podobným principem se setkáváme například u kyvadel, závěsných dekorací nebo hraček, které se po vychýlení vracejí zpět.
Zapsal Radim Pekař
