Как удержать равновесие при хождении по канату?

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 15.09.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

При каких условиях возникает торнадо?
Почему при ядерных и других взрывах образуются грибовидные облака?
Почему снежинки имеют шестигранную форму?
Зачем кастрюлю закрывают крышкой?


Введение:

Акробаты сохраняют равновесие, располагая свой центр масс непосредственно над основанием опоры, т. е. перенося большую часть своего веса на ноги, руки или любую часть тела, которую они используют для поддержки. Когда они находятся на земле ногами рядом, основание опоры является широким в боковом направлении, но узким в сагиттальном (назад и вперед) направлении. У ходунков с высокими проводами их ступни параллельны друг другу, причем одна нога впереди другой, когда она находится на проводе. Таким образом, раскачивание натянутой проволоки происходит из стороны в сторону, их боковая поддержка значительно уменьшается. В обоих случаях, будь то бок о бок или параллельно, лодыжка является точкой поворота.

Канатоходец может использовать шест для равновесия или вытянуть руки перпендикулярно туловищу в форме шеста. У этого метода есть несколько преимуществ. Он распределяет массу от точки поворота, тем самым увеличивая момент инерции. Это уменьшает угловое ускорение, поэтому для вращения исполнителя по проволоке требуется больший крутящий момент. Результат меньше чаевых. Кроме того, исполнитель также может исправлять вибрации, вращая шест. Это создаст равный и противоположный крутящий момент на теле.

Ходунки Tightwire обычно бегают в очень тонких и гибких тапочках на кожаной подошве с полноразмерными замшевыми или кожаными подошвами, чтобы защитить ноги от ссадин и ушибов, при этом позволяя ноге сгибаться вокруг проволоки. Любители, любители или неопытные фанатики, хотя и выполняются очень редко, часто ходят босиком, поэтому проволока может попасть между большим и вторым пальцами. Это чаще всего делается с помощью веревки, так как более мягкие, шелковистые волокна создают меньшую нагрузку на босую ногу, чем более жесткая и более абразивная плетеная проволока.

Теоритические понятие центра тяжести тела

Рассмотрим сложение параллельных сил. Представим, что к трём точкам А1, А2 и А3 твердого тела приложены параллельные силы F1, F2 и , образующие пространственную систему. Равнодействующая двух параллельных сил равна по модулю сумме их модулей, а линия действия делит расстояние между точками приложения слагаемых сил на отрезки, обратно пропорциональные силам.

Точка С, через которую проходит линия действия равнодействующей системы параллельных сил, называется центром параллельных сил.

Формулы координат центра параллельных сил имеют вид:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

При рассмотрении движения тел, особенно таких, как самолеты, ракеты, космические корабли, важное значение имеет понятие центра тяжести. Для введения понятия центра тяжести разобьем мысленно рассматриваемое тело на достаточно большое число малых по сравнению с телом или элементарных его частей произвольной формы. Силу тяжести элементарной частицы тела с индексом i от действия на нее Земли обозначим через ΔРi;, а силу тяжести всего тела – через Р. Силы тяжести элементарных частиц тела направлены приближенно к центру Земли, т. е. образуют систему сходящихся сил. Если размеры рассматриваемого тела малы по сравнению с размерами земного шара, то силы тяжести элементарных частиц тела можно считать системой параллельных сил, направленных в одну сторону.

Центром тяжести тела называют центр системы параллельных сил, которую приближенно образуют силы тяжести его элементарных частиц.

Радиус-вектор центра тяжести тела rc вычисляем как радиус-вектор центра параллельных сил  по формуле

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где ri – радиус-вектор точки приложения силы тяжести элементарной части тела, принятой за точку;  Как удержать равновесие при хождении по канату? – сила тяжести элементарной частицы; Как удержать равновесие при хождении по канату? – сила тяжести всего тела; п – число частей, на которое мысленно разбито все тело. Центр тяжести является точкой приложения равнодействующей силы тяжести, если силы тяжести отдельных его частей считать системой параллельных сил.

Если в  перейти к пределу, увеличивая число элементарных частей п до бесконечности, то после замены Как удержать равновесие при хождении по канату?  дифференциалом dP, а суммы – интегралом получим:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

 где r – радиус-вектор элементарной части тела, принятой за точку. В проекциях на оси координат из предыдущих уровнений получаем:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где xc, yc, zc – координаты центра тяжести; xi, yi, zi — координаты точки приложения силы тяжести Как удержать равновесие при хождении по канату?.

Используя понятие центра тяжести тела, введем понятие его центра масс. Силы тяжести элементарных частей тела и всего тела можно выразить через их массы Δmi и М и ускорение силы тяжести g с помощью формул

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Подставляя эти значения сил тяжести в  и  после сокращения на g, которое принимаем одинаковым для всех частей тела, имеем

Как удержать равновесие при хождении по канату?

и следовательно

Как удержать равновесие при хождении по канату?

По этим формулам  определяют радиус-вектор центра масс тела. Центр масс обычно определяют независимо от центра тяжести как геометрическую точку, радиус-вектор которой вычисляется по формулам. В проекциях на оси координат из этого получаем:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где хс, уc, zc – координаты центра масс тела.

Для однородного тела силу тяжести элементарной частицы тела и ее массу можно вычислить по формулам

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где Как удержать равновесие при хождении по канату? – объем элементарной частицы тела; Yи Pi – соответственно удельный вес и плотность тела. Сила тяжести и масса всего тела где v – объем тела. Подставляя эти значения в формулы, после сокращения на Yv и Pсоответственно получим формулы

Как удержать равновесие при хождении по канату?по которым определяют центр тяжести объема тела.

Если тело имеет форму поверхности, т. е. один из размеров мал по сравнению с двумя другими, как, например, у тонкого листа железа, то имеем

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где Ys – удельный вес; Как удержать равновесие при хождении по канату?– площадь элементарной частицы поверхности; S – площадь всей поверхности. После сокращения на Ys для однородной поверхности получим следующие формулы для определения центра тяжести её площади:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Для однородных тел типа проволоки, у которых два размера малы по сравнению с третьим, можно определить радиус-вектор центра тяжести длины линии по формулам

Как удержать равновесие при хождении по канату?

где Как удержать равновесие при хождении по канату? – длина элемента линии; l – общая длина линии, центр тяжести которой определяется.

При решении задачи нахождения центра тяжести плоской фигуры используется понятие статического момента площади относительно оси. Это алгебраическая сумма произведений площадей частей плоской фигуры на расстояние их центров тяжести до оси:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Тогда, если А – площадь всей плоской фигуры,

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Методы определения центров тяжести

Метод симметрии. При определении центров тяжести широко используется симметрия тел. Для однородного тела, имеющего плоскость симметрии, центр тяжести находится в плоскости симметрии Аналогично для однородного тела, имеющего ось или центр симметрии, центр масс находится соответственно на оси симметрии или в центре симметрии.

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Метод разбиения на части (метод группировки). Некоторые тела сложной формы можно разбить на части, центры тяжести которых известны или предварительно могут быть определены. В таких случаях центры тяжести сложных тел вычисляются по общим формулам, определяющим центр тяжести, только вместо элементарных частиц тела берутся его конечные части, на которые оно разбито. Покажем это на частном примере плоской фигуры. Плоскую фигуру можно разбить на три части, центры тяжести которых С1, С2 и С3 известны. Они находятся на пересечении диагоналей прямоугольников. Их радиусы-векторы обозначим r1, r2, r3 и площади S1, S2, S3 Общая площадь сложной фигуры будет Как удержать равновесие при хождении по канату?

Используя определение центра тяжести и производя группировку слагаемых под знаком суммы по частям фигуры, на которые она разбита, получим.

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Радиусы-векторы центров тяжести частей тела выразятся в такой форме:

Как удержать равновесие при хождении по канату?

или

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Используя эти формулы для радиуса-вектора всей фигуры, имеем

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Полученная формула имеет ту же структуру, что и формула, определяющая радиус-вектор центра тяжести тела при разбиении его на элементарные частицы, только в нее входят величины для конечных частей тела.

Метод отрицательных масс. Видоизменением метода разбиения на части является метод отрицательных масс. Проиллюстрируем его тоже на примере плоской фигуры. Для определения центра тяжести этой фигуры ее можно разбить на три части. Можно поступить по-другому.

Для этого дополним нашу фигуру до прямоугольника и примем, что этот прямоугольник с площадью S1 и центром масс С1 полностью заполнен массой (имеет положительную площадь). На той части фигуры, которую добавили, следует распределить отрицательную массу (отрицательную площадь) той же плотности. Площадь этой фигуры с отрицательной массой обозначим S2, а ее центр масс – С2. Применяя метод разбиения на части, радиус-вектор заданной фигуры определим по формуле

Как удержать равновесие при хождении по канату?

В отличие от обычного метода разбиения на части в данной формуле массы и, следовательно, площади входят со знаком минус. Метод отрицательных масс особенно удобен при вычислении положения центров тяжести тел, имеющих отверстия.

Заключение

Ходьба по канату учит не только контролировать свое тело, но и - гармонию с собой и окружающим миром. Научит вас быть в равновесии. Обратите внимание, как дети любят гулять по канату. Выходя на перевязи, мы всегда берем с собой еще один комплект, который мы спускаем рядом с ним - для детей. Почти сразу же очередь собирается.