Objek stabil apabila condong sedikit tidak menjatuhkannya. Tapak yang lebih lebar dan pusat jisim yang lebih rendah menjadikan objek lebih stabil, dan ia terbalik apabila garis menegak dari pusat jisim jatuh di luar tapak.
Pelajaran ini menggunakan idea daripada pusat jisim dan melengkapkan idea teras momen dan kestabilan.
Mengapa garis dari pusat jisim penting?
Berat bertindak ke bawah melalui pusat jisim. Apabila anda mencondongkan objek pada satu tepi tapaknya, tepi itu menjadi pangsi. Berat kemudian mempunyai momen pada tepi itu.
Jika garis menegak melalui pusat jisim masih di dalam tapak, momen berat cuba memutar objek kembali. Jika garis itu sudah keluar dari tapak, momen berat memutar objek sehingga terbalik.
Bagaimana menulis penerangan kestabilan yang baik?
- Namakan pusat jisim dan nyatakan kedudukannya (tinggi atau rendah).
- Namakan tapak dan nyatakan sama ada lebar atau sempit.
- Huraikan condongan: objek berpangsi pada satu tepi tapaknya.
- Nyatakan syaratnya: ia terbalik apabila garis menegak dari pusat jisim jatuh di luar tapak.
- Akhiri dengan perbandingan yang diminta soalan.
Contoh berlangkah
Sebuah bongkah seragam lebarnya 0.40 m dan tingginya 0.90 m. Ia terletak pada tapaknya yang 0.40 m lebar.
Bongkah seragam lain lebarnya 0.40 m dan tingginya 0.40 m. Bandingkan sejauh mana setiap satu perlu dicondongkan sebelum terbalik.
Bagi bongkah seragam, pusat jisim berada di tengah bongkah. Bongkah condong pada satu tepi bawah. Ia hampir terbalik apabila pusat jisim berada tepat di atas tepi itu.
Bongkah tinggi: pusat jisim 0.45 m di atas tapak dan 0.20 m dari tepi secara mengufuk. Sudut condong θ memenuhi tan θ = 0.20 ÷ 0.45 = 0.444, jadi θ kira-kira 24°.
Bongkah segi empat sama: pusat jisim setinggi 0.20 m dan 0.20 m dari tepi. tan θ = 0.20 ÷ 0.20 = 1, jadi θ = 45°.
Jawapan: bongkah tinggi terbalik selepas condong kira-kira 24°, bongkah segi empat sama selepas 45°. Bongkah tinggi kurang stabil kerana pusat jisimnya lebih tinggi berbanding lebar tapaknya.
Pengiraan sudut ialah ilustrasi idea ini. Dalam peperiksaan, anda terutamanya perlu menerangkan sebabnya dengan perkataan.
Kesilapan yang perlu diawasi
Mitos lazim ialah objek yang lebih berat sentiasa lebih stabil.
Penerangan yang salah: “Bongkah tinggi mudah jatuh kerana ia lebih berat.”
Jisim tidak menentukan keterbalikan. Dua bongkah yang sama bentuk dan saiz tetapi berbeza jisim condong pada sudut yang sama, kerana pusat jisim berada di tempat yang sama.
Pembetulannya ialah bercakap tentang kedudukan pusat jisim dan lebar tapak. Menambah berat di bahagian bawah boleh membantu, kerana ia merendahkan pusat jisim.
Semak sendiri
1. Mengapa kereta lumba dibina lebar dan rendah?
Lihat jawapan
Pusat jisim yang rendah dan jarak roda yang lebar bermaksud garis menegak dari pusat jisim kekal di dalam tapak walaupun kereta condong kuat di selekoh, jadi ia sukar terbalik.
2. Sebuah bas yang dimuatkan mempunyai bagasi berat di atas bumbung. Terangkan mengapa ini menjadikannya kurang stabil.
Lihat jawapan
Bagasi meninggikan pusat jisim. Bas itu kemudian memerlukan condongan yang lebih kecil sebelum garis menegak dari pusat jisim jatuh di luar tapaknya, jadi ia lebih mudah terbalik.
3. Sebuah kon boleh terletak pada tapaknya, pada hujungnya atau pada sisinya. Namakan jenis keseimbangan bagi setiap kedudukan.
Lihat jawapan
Pada tapak: stabil. Pada hujung: tidak stabil. Pada sisi: neutral, kerana ia kekal di kedudukan baharu apabila digolekkan.
Ke mana selepas ini
Pelajaran yang tinggal ialah menyemak jarak serenjang dalam masalah pemutaran, yang memastikan setiap momen yang anda kira menggunakan jarak yang betul. Kemudian uji diri dengan set latihan momen dan kestabilan.
Jawapan kestabilan memerlukan perkataan yang tepat. Guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh membaca penerangan anda dan menunjukkan pautan yang tertinggal.