Номер 6, страница 137 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

6. От чего зависит степень устойчивости тела?

Степень устойчивости тела — это мера того, насколько трудно вывести его из состояния равновесия. Устойчивость тела, находящегося в поле тяготения, определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы его опрокинуть. Чем больше эта работа, тем устойчивее тело. Устойчивое равновесие характеризуется тем, что при малых отклонениях от этого положения потенциальная энергия тела возрастает, и возникают силы, стремящиеся вернуть тело в исходное положение. Степень устойчивости зависит от двух ключевых факторов.

1. Высота положения центра тяжести

Чем ниже расположен центр тяжести тела относительно площади опоры, тем выше его устойчивость. Это объясняется тем, что для опрокидывания тела необходимо поднять его центр тяжести на некоторую высоту $\Delta h$. Работа, которую при этом нужно совершить, равна увеличению потенциальной энергии тела: $A = mg\Delta h$, где $m$ – масса тела, а $g$ – ускорение свободного падения. Если центр тяжести изначально находится низко, то для того, чтобы вертикаль, проходящая через него, вышла за пределы площади опоры, потребуется поднять его на большую высоту. Следовательно, нужно будет совершить большую работу, что и означает большую устойчивость. Например, гоночные автомобили делают очень низкими для повышения устойчивости на высоких скоростях.

2. Площадь опоры

Чем больше площадь опоры тела, тем оно устойчивее. Площадь опоры — это площадь фигуры, ограниченной линиями, которые соединяют крайние точки опоры тела. Тело сохраняет равновесие до тех пор, пока вертикальная линия, проведенная из его центра тяжести, пересекает площадь опоры. При увеличении площади опоры требуется наклонить тело на больший угол, чтобы эта вертикаль вышла за ее пределы. Поэтому тело с широкой основой (например, пирамида) гораздо устойчивее тела с узкой основой (например, карандаш, поставленный на кончик).

Таким образом, для достижения максимальной устойчивости необходимо, чтобы тело имело как можно большую площадь опоры и как можно более низко расположенный центр тяжести.

Ответ: Степень устойчивости тела зависит от высоты его центра тяжести над опорой (чем ниже центр тяжести, тем устойчивее тело) и от площади его опоры (чем больше площадь опоры, тем тело устойчивее).