Matura fizyka lipiec 2020

Jedynymi siłami jakie tutaj mamy są siłą ciężkości hantli i tarcie. Tarcie natomiast działa wzdłuż równi, a zatem jego moment siły jest zerowy, więc jedyny moment siły jaki musimy tu brac pod uwagę to moment siły ciężkości hantli. Chodzi o to, że dopóki środek ciężkości hantli będzie znajdował się na prawo od linii pionowej przechodzącej przez punkt, względem którego hantla mogłaby się obrócić (jej skrajnie lewy punkt styku z równią), to moment siły cięzkosci będzie "próbował" obrócić hantlę w prawo, więc nic się nie stanie. Jeśli jednak środek ciężkości znajdzie się już na lewo od wspomnianej linii, to moment siły ciężkości będzie powodował obrót w lewo i hantla się obróci.

W razie czego wrzucam rysunek podany przez CKE, dosyć fajnie przedstawiający omówioną przeze mnie sytuację:

Dlaczego nie rozważamy momentu siły reakcji podłoża działającej na hantel, a tylko siły ciężkości? 

Dobre pytanie - w istocie pojawia się tu bowiem jeszcze siła reakcji i istnieje pewien niezerowy moment tej siły, a co więcej gdy hantla pozostaje w spoczynku, to moment siły reakcji równoważy moment siły ciężkości. Okazuje się jednak, że w przypadkach bryły sztywnej jednoznaczne naniesienie siły reakcji, a co za tym idzie jednoznaczne wyznaczenie momentu tej siły nie jest wcale takie proste i może to różnie wyglądać w zależności od sytuacji, dlatego też twórcy tu nie prosili nas o uwzględnianie tego w żaden sposób, bo rzeczywiście okazuje się, że aby odpowiedzieć na pytanie kiedy hantla się obróci, wystarczy nam analiza samego momentu siły cięzkości. Nieco szerzej rozpisywałem się na ten temat już w innym temacie na naszym forum, więc pozwolę sobie podesłać link do tamtej dyskusji, a oczywiście w razie dalszych pytań proszę śmiało pisać: https://forum.szkolamaturzystow.pl/wpis/1665583630-2020l33

Dziękuję za odpowiedź. Czyli pomijamy ten moment siły, aby uprościć model, ale w rzeczywistości ma on wpływ na kąt, przy którym hantel zacznie się staczać? Z tego co rozumiem, to ten moment działa w kierunku staczania, czyli kąt będzie nieco mniejszy niż 30 stopni.

Tak, pomijamy ten moment siły dla uproszczenia i w ogólności ma on wpływ na to jaki jest wypadkowy moment siły działający na ciężarek, ale nie ma on akurat wpływu na to przy jakim kącie rozpocznie się obrót, bo zauważmy, że gdy przechylimy już nieco hantlę, to będzie ona stykać się z podłożem tylko w jednym punkcie, a zatem wówczas siła reakcji będzie przyłożona gdzieś na linii pionowej przechodzącej przez ten punkt - a to oznacza, że faktycznie wystarczy nam stwierdzenie kiedy zmieni się znak momentu siły ciężkości.