Устойчивое и неустойчивое положение, неваляшка
Почему когда шарик может скатиться с горы это неустойчивое положение, а когда он находится в яме, то это устойчивое? Где именно находятся центры тяжести в этих случаях? И почему Неваляшка не падает, хоть точка опоры всегда ниже центра тяжести, но она всегда возвращаться в исходное положение.
Есть ещё Ванька-встанька, сделанный из цельного однородного дерева, в состоянии равновесия у него центр тяжести ЗАВЕДОМО выше точки опоры. Тем не менее, устойчивое положение у него именно вертикальное.
Штука в том, что условие устойчивого равновесия, сформулированное как "точка опоры должна быть выше центра тяжести" справедливо лишь для частного случая.
Для общего случая это самое условие следует сформулировать по-другому: "если при отклонении из состояния равновесия возникают силы, направленные в сторону равновесия, равновесие является устойчивым".
В частности, форма опорной части у неваляшек и ванек-встанек такова, что в при наклоне (скажем, вправо) точка опоры и центр тяжести (точнее говоря, центр массы) расходятся, оказываются не на одной линии. Результирующая сил тяжести по-прежнему приложена к центру масс и направлена вниз, сила реакции опоры приложена к точке опоры и направлена вверх перпендикулярно линии опоры. Если при этом центр масс окажется левее точки опоры, неминуемо возникнет момент сил, возвращающий игрушку в первоначальное положение.
PS
Результирующие силы для силы тяжести шарика и реакции опоры на, скажем, правом скате ямки, предлагаю изобразить самостоятельно. Если с построением векторов не ошибётесь, вы сами убедитесь, что результат сложения сил будет направлен влево-вниз, то есть в сторону дна ямки...
"Устойчивое-неустойчивое" относится не к положению центра тяжести, а к направлению сил, возникающих при отклонении тела от состояния равновесия... другими словами - совсем другая история. :)
ошибаешься, у неваляшки как раз, центр тяжести совпадает с точкой опоры 0,5 мм целлулоида не в счёт.
отклони побольше и неваляшка упадет