Určování polohy těžiště tělesa

Těžiště tělesa je velmi důležitý pojem, který by žáci měli pochopit a chápat i jeho význam pro praktický život. S těžištěm a jeho polohou v tělese souvisí řada praktických aplikací: stabilita těles (budovy, dopravní značení, člověk v dopravním prostředku, ...), rovnovážná poloha těles (konstrukce budov a rovnoměrné zatížení nosných zdí, snadné otvírání masivních dveří, ...) a další. Kromě toho je tento pojem důležitý i pro umělecká díla - např. bohatě zdobené ručičky věžních hodin musí být upevněné v svém těžišti, aby příliš nezatěžovaly chod hodinového stroje.

Definice těžiště tělesa

Těžiště tělesa lze definovat dvojím způsobem - teoreticky a prakticky.
Teoretická definice vychází ze skutečnosti, že na každý bod tělesa působí v tíhovém poli jeho tíhová síla. Výslednice těchto sil má působiště právě v těžišti (tuhého) tělesa. Jakmile je zaveden pojem těžiště tělesa, lze řadu fyzikálních situací vyšetřovat tak, že těleso nahradíme jeho těžištěm a budeme vyšetřovat dále jen pohyb těžiště.
Těžiště lze definovat i na základě praktického experimentu: vhodné těleso (např. kniha) podepřeme v jednom bodě tak, aby bylo v rovnováze. Pokud je rovnováha stabilní, je těleso podepřeno pod těžištěm. Při matematickém vyšetřování polohy těžiště daného tělesa vycházíme z momentové věty, která rovnovážnou polohu tělesa popisuje.

Experimentální nalezení těžiště tělesa

Experiment lze provést buď frontálně, a nebo jako samostatnou práci žáků. V ideálním případě je vhodné postupovat tak, že učitel provádí experiment frontálně a žáci si jej zkouší provést samostatně.
K experimentu budeme potřebovat těleso tvaru tyče (např. ukazovátko, koště) a vhodnou zátěž (závaží, PET láhev s vodou), kterou je možné na těleso zavěsit. Čím zajímavější předměty učitel použije, tím více žáky zaujme, a zvýší tak jejich motivaci k tomu, že fyzikální experimenty lze dělat skutečně s řadou předmětů, které mají žáci doma. Těleso musí být hladké (tj. bez ostrých výčnělků, hřebíků, ...), abychom se při experimentování nezranili. Pro žákovské verze experimentu postačí špejle a kousek plastelíny.