Fizika 7 - 2.6 Težište i ravnoteža tijela

Na početku...

Balans ploča (Izvor: https://strongboardbalance.com/press/images/ Autor: StrongBoard balance Licenca: CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.hr)) — Balans-ploča (Izvor: https://strongboardbalance.com/press/images/. Autor: StrongBoard balance. Licenca: CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.hr))

Balans-ploča koristi se kako bi skijašima i skejterima omogućila što kvalitetniji trening izvan sezone, no danas se podjednako koristi i u rekreativnom i natjecateljskom sportu te u rehabilitaciji.

Pokus

Napunite zrakom četiri balona ili četiri manje lopte za pilates. Nakon što ste ih povezali i složili jedan do drugoga, postavite na njih šperploču (duljine barem $2 m$ i širine barem $20 cm$ ) ili dasku ili deblji karton. Pozovite nekoliko učenika koji bi željeli dragovoljno hodati po šperploči. Nakon toga složite balone u red po dva i postavite na njih šperploču (duljine $50 cm$ i širine $50 cm$ ) te ponovno pozovite nekoliko učenika koji bi dragovoljno željeli hodati po šperploči. Odvažniji učenici mogu pokušati stajati $10 s$ na jednoj nozi zatvorenih očiju. Pri hodanju i stajanju na jednoj nozi pazite da se netko od učenika ne ozlijedi zbog možebitnoga gubitka ravnoteže.

Upozorite učenike na poremećaje kao što su vrtoglavica i kinetoze (morska bolest, bolesti vrtnje na vrtuljku) kojih nastaju zbog pretjerane osjetljivosti središta za ravnotežu.

Jeste li pri hodanju pazili da ne izgubite ravnotežu? Kako ste održavali ravnotežu na šperploči?

Položaj u kojem tijelo miruje naziva se ravnotežni položaj.

Povezani sadržaji

Vježbe na raznim sportskim spravama (gredi, konju, karikama) povezane su s održavanjem ravnoteže.

Robert Seligman, hrvatski reprezentativac-ravnoteža na konju s hvataljkama — Robert Seligman, gimnastički reprezentativac – ravnoteža na konju s hvataljkama

Gdje se nalazi težište tijela?

Pokus

Najprije svim prstima poduprite novu drvenu olovku. Nakon toga olovku poduprite jednim prstom u sredini, a drugim prstom na jednom od krajeva olovke.

Što osjećate?

Poduprite sada olovku samo jednim prstom. Pomičite prst dok ne pronađete položaj u kojem olovka stoji mirno.

Na kojem ste mjestu postigli ravnotežu?

Težište olovke je blizu sredine olovke. Pravi položaj ovisi o tomu ima li olovka gumicu ili nema, je li zašiljena ili nije. Težište olovke je iznad mjesta gdje prstom dodirujemo olovku.

Točka koja je jednako udaljena od sve mase tijela naziva se težište. Težište označujemo s $T .$

U težištu tijela je hvatište sile teže.

Pravac na kojem djeluje sila teža jest težišnica.

Pokus

Poduprite olovku prstom u njezinu središtu. Na jedan kraj olovke stavite šiljilo.

Je li olovka i dalje u ravnoteži?

Pomicanjem prsta pronađite novo težište opterećene olovke.

Gdje se sada nalazi težište? Je li težište jednako udaljeno od krajeva olovke? Je li težište bliže opterećenom ili neopterećenom kraju olovke?

Težište se pomiče i nije jednako udaljeno od krajeva olovke. Težište je sada bliže šiljilu.

Težište pravilnih geometrijskih likova.

Težište tijela pravilnoga geometrijskog oblika.

Težište geometrijskih tijela (kocke, kugle, valjka)

U sjecištu težišnica nalazi se težište tijela.

Kako biste provjerili označava li ucrtana točka težište tijela (cvijeta)?

Poduprete li kažiprstom tijelo (cvijet) u težištu, ono je u ravnoteži.

Što se događa s težištem tijela ako na cvijet sleti kukac ili s njega otpadne jedna latica ili više njih?

Težište tijela (cvijeta) se pomiče.

Svako tijelo ima težište. Za neka je tijela težište u tijelu, a za neka je tijela težište izvan njega. Tako se npr. težište rubikove kocke, knjige, krafne i lopte nalazi unutar tijela, a težište narukvice i bumeranga smješteno je izvan tijela.

Gdje se nalazi težište tijela nepravilnog oblika možemo otkriti tako da preko takvog tijela razapnemo tanku žicu pa pokušamo to tijelo osloniti na kažiprst.

Povezani sadržaji

Težište skakača s motkom pomiče se ovisno o položaju tijela u trenutku preskakanja letvice. Koristeći se tehnikom Fosbury-Flop, skakačev centar mase prolazi ispod letvice, što mu omogućuje više skokove.

Gdje je težište ljudskog tijela? Je li ono na istome mjestu ako ruke ispružimo prema gore ili prema naprijed? Što se događa s težištem ako čučnemo da bismo dohvatili predmet koji nam je ispao?

Težište ovisi o raspodjeli mase na tijelu. Mijenjajući položaj udova ili tijela, mijenjamo položaj težišta svojega tijela.

Tijela mogu biti u različitim vrstama ravnoteže (stabilna, labilna i indiferentna ravnoteža). Razlika je u položaju oslonca tijela prema njegovu težištu. Oslonac je točka oko koje se tijelo može zakretati.

Istražite vrste ravnoteže (stabilna, labilna i indiferentna ravnoteža) pomicanjem lijevka za vodu iz ravnotežnog položaja.

Postavite plastični lijevak za vodu na stol otvorom prema stolu. Pomaknite rukom lijevak za vodu iz ravnotežnog položaja.

Što opažate?

Lijevak za vodu sam se vratio u ravnotežni položaj. To je stabilna ravnoteža.

Promatramo li položaj težišta, ono je ispod oslonca.

Postavite sada plastični lijevak za vodu otvorom prema gore. Pomaknite rukom lijevak za vodu iz ravnotežnog položaja.

Što opažate?

Lijevak za vodu pada i ne vraća se u ravnotežni položaj. To je labilna ravnoteža.

Promatramo li položaj težišta, ono je iznad oslonca.

Postavimo plastični lijevak za vodu tako da leži bočno. Pomaknite rukom lijevak za vodu iz ravnotežnog položaja.

Što opažate?

Kako god pomaknemo tijelo, ono ostaje u tom novom položaju. Kad su oslonac i težište na istome mjestu, tijelo se nalazi u indiferentnoj ravnoteži.

Primjer 1.

Tri jednaka stošca su na horizontalnoj podlozi. Na kojoj se slici nalazi stožac u labilnoj ravnoteži?

U labilnoj je ravnoteži stožac na slici c). Tijelo je u labilnoj ravnoteži ako se njegovim zakretanjem oko oslonca težište spušta.

Primjer 2.

Na stolu su položene Legove kockice (ili domino) tako da čine kosi stup. Hoće li kosi stup pasti sa stola ili neće?

Težište svake Legove kocke je u njezinu središtu. Spojimo težište svih naslaganih Legovih kocaka ili domina. Na polovini te dužine je težište cijeloga kosog stupa. Povučemo li iz težišta pravac vertikalno prema dolje, on pada na površinu stola vertikalno dolje i nije unutar oslonca kosog stupa. Stup je tada u labilnoj ravnoteži.

Tijelo je stabilno sve dok pravac iz težišta pada vertikalno prema dolje unutar površine oslonca. Ako pravac iz težišnice izlazi izvan površine oslonca, tijelo će se prevrnuti.

Primjer 3.

Što se događa kada djelovanjem vanjske sile pomaknemo igračku iz ravnotežnog položaja?

Igračka se sama vraća u ravnotežni položaj. Ima nisko težište i široku površinu oslonca.

Projekt

Istražite težište država u Europi.

Izaberite jednu europsku državu. Preslikajte zemljovid izabrane države na papir te škaricama izrežite njezin oblik. Nalijepite izrezani papir na tanki karton. Odredite težište izabrane države zalijepljene na tanki karton. Iznesite zajedničke zaključke o tome koje države imaju težište na svojemu teritoriju, a koje izvan njega.