Задача 15.1. На рисунке 15.9 представлена фотография иг- рушки, которую называют «Ванька-встанька» или «неваляшка».
После наклона Эта игрушка сама возвращается в исходное по-
Ложение устойчивого равновесия. Объясните, почему так проис-
ХОДИТ,
рушки с замечательным свойством: «орёл находиться
КЛЮва на конец карандаша. Объясните такую устойчивость
Задача 15.2. На рисунке 15.10 представлена фотография иг-
в состоянии устойчивого равновесия, опираясь только кончиком
«орла».
Задача 15.3. Как можно заставить карандаш стоять устой-
чиво на кончике грифеля, используя этот карандаш и перочин-
ный нож (рис. 15.11)?​

1). Неваляшка.

Особенность игрушки в том, что ее центр тяжести расположен очень низко. Для того, чтобы вывести игрушку из положения устойчивого равновесия необходимо наклонить ее так, чтобы вертикаль, проведенная через центр тяжести, вышла за границу площади опоры. Однако, нижняя часть игрушки представляет из себя шар, а верхняя часть игрушки по массе значительно уступает грузу, расположенному в нижней части шара.

В результате, при попытке положить игрушку горизонтально, получаем рычаг, где тяжелый груз всегда перевешивает легкий верх игрушки и неваляшка возвращается в исходное вертикальное положение.

Таким образом, неваляшка - игрушка, наглядно использующая устойчивое равновесие. То есть, при выведении игрушки из положения равновесия, возникают силы, возвращающие ее в положение, при котором центр тяжести располагается максимально низко. (см. рис.)  

3). Еще более яркий пример устойчивого равновесия - карандаш, стоящий на грифеле и птичка, сидящая на пальце (см. рис.). В обоих случаях центр тяжести всей конструкции находится ниже точки опоры. Поэтому вывести такую конструкцию из положения устойчивого равновесия невозможно.  

Учитель:
Привет! Спасибо за твой вопрос. Давай разберемся с каждой задачей по порядку.

Задача 15.1:
На фотографии мы видим игрушку, которая называется "Ванька-встанька". Когда мы наклоняем эту игрушку, она автоматически возвращается в исходное положение устойчивого равновесия. Это происходит из-за особого свойства данной игрушки.

Чтобы объяснить такую устойчивость игрушки, давай рассмотрим ее строение. Внутри нее находится некий тяжелый предмет, который помогает ей возвращаться в исходное положение. Тяжелый предмет создает центр масс игрушки, и при наклоне он смещается под действием силы тяжести, возвращая игрушку обратно. Кроме того, форма игрушки делает ее неустойчивой, так что при наклоне центр масс смещается в сторону, обеспечивая возвращение в исходное положение.

Задача 15.2:
На второй фотографии мы видим игрушку, которая находится в состоянии устойчивого равновесия, опираясь только кончиком "орла". Устойчивое равновесие означает, что игрушка остается в этом положении и не падает.

Чтобы объяснить, почему игрушка так стоит устойчиво, обратимся к ее строению. Кончик "орла" обладает достаточной площадью контакта с поверхностью, что помогает ему оставаться устойчивым при вертикальном положении. Кроме того, форма игрушки может быть также специально спроектирована, чтобы увеличить устойчивость, например, распределением массы в нужной части игрушки.

Задача 15.3:
Теперь перейдем к третьей задаче. На фотографии мы видим карандаш, который стоит устойчиво на кончике грифеля, и его поддерживает перочинный нож.

Чтобы объяснить, как добиться такой устойчивости, нужно использовать карандаш и перочинный нож. Перочинный нож играет роль опоры, которая предотвращает падение карандаша. Мы вставляем кончик грифеля карандаша в отверстие перочинного ножа, и нож держит карандаш устойчиво.

Таким образом, перочинный нож обеспечивает достаточную поддержку и устойчивость для карандаша, позволяя ему стоять вертикально на кончике грифеля.

Надеюсь, я смог объяснить тебе каждую задачу подробно и понятно. Если у тебя есть еще вопросы или нужно пояснить что-то еще, не стесняйся задавать. Я всегда готов помочь!