Z195 - Równowaga ciała stojącego na podstawie

Metalowa klatka z wyraźnie zaznaczonym środkiem ciężkości i wizualizacją linii jego rzutu na płaszczyznę podstawy pozwala dokładnie zademonstrować warunki równowagi ciała stojącego na podstawie.

Budowa/Opis techniczny:
Zestaw składa się z trzech płyt metalowych (10 cm x 15 cm), ułożonych w 3 piętrach i utrzymywanych w rogach przez 4 metalowe listwy, które zapewniają możliwość przesuwania równoległego pięter i tym samym zmianę kształtu bryły z prostopadłościennego do formy graniastosłupa pochyłego o dowolnym kącie pochylenia.
Z punktu środka masy środkowego piętra (i tym samym w przybliżeniu całej bryły) zwisa swobodnie pion: metalowy obciążnik ze szpicem zawieszony na sznurku.

Działanie:
Równowagę ciał stojących na podstawie demonstrujemy zaczynając od przypadku prostopadłościanu. Pion wskazuje, iż środek masy (i tym samym, w jednorodnym polu grawitacyjnym środek ciężkości) bryły rzutowany na płaszczyznę stołu leży w obrębie podstawie bryły.
Zmieniamy kształt bryły, sprawdzając po tym stabilność poprzez niewielkie wychylenia z położenia równowagi – dopóki linia rzutu środka ciężkości przecina podstawę bryły, ta wraca do położenia równowagi. Wychylenie bryły na tyle, by pion wyszedł poza podstawę skończy się jej wywróceniem.
Zmiana kształtu na tyle, że pion nie przechodzi przez podstawę nawet bez wychylenia, skutkować będzie całkowitą utratą położenia równowagi dla bryły stojącej na dolnej podstawie.
Wszelkie wychylenia podnoszące środek ciężkości będą skutkowały powrotem do poprzedniego stanu równowagi, zaś wszelkie wychylenia obniżające położenie środka ciężkości będą kończyły się jej utratą (dążeniem do przyjęcia nowego położenia równowagi, tj. bryły w pozycji poziomej – przewróconej).

Przykładowe wykorzystanie pomocne w realizacji podstawy programowej:
IV etap edukacyjny, punkt 2, podpunkt 5: „Uczeń wyznacza położenie środka masy".

Dodatkowe doświadczenie:
Używając kawałków plasteliny lub magnesów można zademonstrować, jak dodanie różnych obciążników w różnych punktach bryły wpływa na jej stabilność.

Wygląd produktu na zdjęciu może odbiegać od wyglądu produktu w rzeczywistości.