1. Súlypont, tömegközéppont
a. Súlypont értelmezése A Föld vagy más égitest mezejében lévő merev test azon pontja amelyben a testet alátámasztva, vagy felfüggesztve a test egyensúlyban van. ( Tehát pl egy ceruzát itt alátámasztva, a ceruza se az óra járásával megegyezően, se ellentétesen nem fordul el.)
Megjegyzések:
- Merev test olyan kiterjedt test, amely alakjának megváltoztatásához külső erő-
hatásra van szükség. Ilyenek pl.a szilárd testek.
- A tömegközéppont és a súlypont a kiterjedt test ugyanazon pontja. A súlypontnak a
test és gravitációs kölcsönhatásban van értelme, míg a tömegközéppont a testnek minden körülmények közötti jellemzője.
- A test mozgása szempontjából a súlypont úgy viselkedik , mintha a test egész tömege
e pontban lenne egyesítve.
- A súlypont helyének megállapítása kísérletileg két méréssel könnyen meghatározható.
A helyét kiszámítani a testet alkotó részecskesokaság( pl. atomok, molekulák) miatt nehézkes. ( Két tömegpontból álló „kiterjedt test” esetén a tömegközéppont a nagyobb tömegű részecskéhez van közelebb.)
b. Egyensúlyi helyzetek lehetnek
- stabilis állapotúak,
- labilis állapotúak,
- indifferens állapotúak.
Stabilis egyensúlyi állapotban a test a külső erőhatás (pl megdöntés) megszűntét követően visszakerül az eredeti helyzetébe.( Pl. ha a felfüggesztett test súlypontja felfüggesztés alatt van a test stabil egyensúlyi helyzetben van. De a tányérban lévő golyó is-bár súlypontja az alátámasztási pont felett van- stabil egyensúlyi állapotú. Ebben az esetben ez azzal magyarázható, hogy a súlypont a lehető legmélyebben van, a test helyzeti energiája így a legkevesebb.
Labilis egyensúlyi állapotban a test ugyan nyugalomban maradhat az adott helyzetben, de ha onnét kimozdítják, a külső hatás megszűntével nem kerül vissza az eredeti állapotába Ilyen pl a csúcsára állított hasáb. ( Pl ilyen az a felfüggesztett rúd amelynek a felfüggesztése a súlypont alatt van. De ilyen a domború tányér tetején lévő golyó állapota is.)
Indifferens állapotban a külső hatásnak nincs befolyásoló hatása az egyensúlyt illetően. nem befolyásolja (Pl. ilyen a súlypontján felfüggesztett rúd, vagy a vízszintes talajra tett golyó állapota.)
2. Matematikai inga
a. Értelmezése: Elhanyagolható tömegű fonalra felfüggeszett test.
b. Mozgásának jellemzése:
- Ha kitérítjük egyensúlyi állapotából( tehát oldalra mozdítjuk),kis szögkitérés esetén
harmonikus rezgőmozgást végez.
- A mozgás dinamikai feltétele, az, hogy a testre ható nehézségi és fonalerő eredője
az egyensúlyi állapot felé mutasson és a kitéréssel egyenes arányos legyen.
- Lengésideje a T= 2p√l/g , ahol l a fonal hossza, g a nehézségi gyorsulás.
Megjegyzés Súlypontja felett felfüggesztett merev test is egyensúlyi helyzetéből történő
kitérítést követően ingamozgást végez. (A lengésideje a test tömegétől, nehézségi
gyorsulástól, a kitérítés nagyságától és a test forgási tehetetlenségétől függ.)