Презентация проектно - исследовательской работы: "Физика в игрушке."

Физика в игрушке НЕВАЛЯШКЕ

Авторы работы

учащиеся 7 «А» класса:

Мищенко Екатерина

Чичерина Мария

Фофанов Георгий

Мартишонок Анна

Цель работы:

Выяснить, каким физическим законам подчинено поведение этой игрушки.

Задачи:

• 1. Познакомиться с понятием центра тяжести тела и
• правилами его нахождения.

• 2. Познакомиться с видами равновесия существующего в
• природе.

• 3. Изучить историю появления игрушки «Неваляшки» в
• России.

4. Изучить принципы работы игрушки «Неваляшки».

• 5. Изучить вопрос о возможности использования этого
• принципа в других устройствах.

• 6. Изготовить модель игрушки «Неваляшки» своими
• руками.

Методы:

• 1. Знакомство с литературой и Интернет – источниками по
• исследуемым вопросам.

• 2. Создание компьютерной презентации по результатам
• выполненной работы.

3. Создание модели «Неваляшки» собственными руками.

Центр тяжести:

Центр тяжести – это точка, через которую при любом положении тела проходит линия действия его силы тяжести.

Центром тяжести твердого тела называется неизменно связанная с этим телом точка С, через которую проходит линия действия равнодействующей сил тяжести данного тела, при любом положении тела в пространстве.

Центр тяжести применяется при исследовании устойчивости положений равновесия тел и сплошных сред, находящихся под действием сил тяжести

Методы определения центра тяжести тел:

Метод симметрии. Если однородное тело имеет плоскость, ось или центр симметрии, то центр тяжести тела лежит соответственно в этой плоско­сти, на этой оси или в этом центре. Например, центр тяжести однородного круглого конуса лежит на его оси, а центр тяжести однородного шара — в его центре.

Метод группировки. Если тело можно разбить на конечное число таких частей, для каждой из которых положение центра тяжести известно, то координаты центра тяжести тела могут быть определены, и притом точно, непосредственно по формулам, если рассматривать в них:

координаты - й частицы тела; вес - й частицы тела,

а вес всего тела.

Виды равновесия:

Равновесие тела называют устойчивым, если при отклонении от него возникают силы, возвращающие тело в положение равновесия (рис. 1 положение 2). В устойчивом равновесии центр тяжести тела занимает самое низшее из всех близких положений. Положение устойчивого равновесия связано с минимумом потенциальной энергии по отношению ко всем близким соседним положениям тела.

Равновесие тела называют неустойчивым , если при самом незначительном отклонении от него равнодействующая действующих на тело сил вызывает дальнейшее отклонение тела от положения равновесия (рис. 1 положение 1). В положении неустойчивого равновесия высота центра тяжести максимальна и потенциальная энергия максимальна по отношению к другим близким положениям тела.

Равновесие, при котором смещение тела в любом направлении не вызывает изменения действующих на него сил и равновесие тела сохраняется, называют безразличным (рис. 1 положение 3). Безразличное равновесие связано с неизменной потенциальной энергией всех близких состояний, и высота центра тяжести одинакова во всех достаточно близких положениях.

Устойчивое

Неустойчивое

Безразличное

Тело, имеющее ось вращения (например, однородная линейка, которая может вращаться вокруг оси, проходящей через точку О, изображенная на рисунке 2), находится в равновесии, если вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести тела, проходит через ось вращения. Причем если центр тяжести С выше оси вращения (рис. 2,1), то при любом отклонении от положения равновесия потенциальная энергия уменьшается и момент силы тяжести относительно оси О отклоняет тело дальше от положения равновесия. Это неустойчивое положение равновесия. Если центр тяжести находится ниже оси вращения (рис. 2,2), то равновесие устойчивое. Если центр тяжести и ось вращения совпадают (рис. 2,3), то положение равновесия безразличное.

Тело, имеющее площадь опоры, находится в равновесии, в том случае, если вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести тела, не выходит за пределы площади опоры этого тела. То есть за пределы контура образованного точками соприкосновения тела с опорой. Равновесие в этом случае зависит не только от расстояния между центром тяжести и опорой (т.е. от его потенциальной энергии в гравитационном поле Земли), но и от расположения и размеров площади опоры этого тела. На рисунке 2 изображено тело, имеющее форму цилиндра. Если его наклонить на малый угол, то оно возвратится в исходное положение 1 или 2. Если же его отклонить на угол (положение 3), то тело опрокинется. При заданной массе и площади опоры, устойчивость тела тем выше, чем ниже расположен его центр тяжести. То есть чем меньше угол между прямой, соединяющей центр тяжести тела и крайнюю точку соприкосновения площади опоры с горизонтальной плоскостью.

Принцип действия НЕВАЛЯШКИ:

Неваляшка является примером гениальной инженерной конструкции. Это конструкторское решение используется в судостроении. В чем суть этой конструкции? Мы знаем, что тело имеет устойчивое положение при условии, когда точка опоры находится выше центра тяжести. В неваляшке все наоборот, но свалить ее нельзя, она упорно возвращается в вертикальное положение. Дело в том, что форма нижней части и груза выбрана так, что при наклоне точка опоры смещается в сторону наклона, и между векторами силы тяжести и реакции опоры начинают действовать через рычаг, неваляшка стремится занять такое положение, когда эти векторы совпадут по линии между точкой опоры и центром тяжести. Это возможно только при вертикальном положении неваляшки. У кораблей и судов центр тяжести всегда выше центра давления (опоры), но они сохраняют остойчивость даже при значительном крене корпуса, здесь тоже действует принцип неваляшки .

НЕВАЛЯШКА — детская игрушка, принцип

действия которой основан на том, что внутри

полого шара расположен другой шар большей

плотности, в результате чего игрушка стремится

занять строго определённое положение.

Неваляшка считается традиционной

игрушкой для детей.

Считается, что неваляшка пришел к нам из Японии .

Там он имел круглую форму и назывался Дарума .

Считалось, что такая кукла приносит удачу.

Продавались или дарились Дарумы с не закрашенными

глазами. Загадывая желание, японец закрашивал один

глаз куклы, а когда оно исполнялось

- закрашивался второй.

Наш Ванька обрел голову и появился

на ярмарках в начале 19 века .

Такого Ваньку вытачивали на

токарном станке из липы , в нижнюю

часть вставляли свинцовый груз и

куклу раскрашивали яркими

красками.

Для нескольких поколений советских людей это была

первая игрушка в жизни. Совмещает погремушку

и «never fall» устройство. Привлекает яркостью цвета.

Форма удобна и безопасна для малыша. Развивает слух,

воображение, цветовое восприятие, координацию движений.

В самом раннем возрасте детям очень нравится обнаруживать

новые интересные предметы, и поэтому ребенок с

удовольствием играет в куклу-неваляшку. Стоит ему уронить

эту игрушку, как она тут же самостоятельно принимает

стоячее положение. В русском фольклоре эту игрушку

иногда называют «Ванька-встанька».

Неваляшка в деле:

Эффект неваляшки находит в быту

свое применение. Вот такая детская

кружка-неопрокидывайка, в которой

соска не будет валяться на столе.

Часы, которые всегда будут занимать вертикальное

положение.

Или утюг, который сложно забыть на

дорогом платье, потому что он поднимается в

нерабочее положение, стоит лишь его

выпустить из руки.

А вот необычный чехол для

мобильника, который сложнее

потерять в окружающем

пространстве, потому что он, как

поплавок, стремится занять

вертикальное положение.

Современный робот НЕВАЛЯШКА:

Список ресурсов:

• http://www.tepka.ru/fizika/4.6.html
• http://www.detskie-igrushki.net/nevalyashka-pervaya-igrushka.php
• По материалом сайтов trizland.ru, class-fizika.narod.ru
• Картики взяты и сайта "Класс!ная физика" class-fizika.narod.ru

• http://howitworks.iknowit.ru/paper1107.html
• http://pikabu.ru/story/ustroystvo_nevalyashki_2246111

• https://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E5%E2%E0%EB%FF%F8%EA%E0
• http://belport.by/35631-shveycarcy-sozdali-robota-nevalyashku.html

Спасибо за внимание!