Care este interacțiunea corpurilor în definiția fizicii. Interacțiunea corpurilor

Luați în considerare mișcarea unei mașini. De exemplu, dacă o mașină parcurge 15 km în fiecare sfert de oră (15 minute), 30 km la fiecare jumătate de oră (30 minute) și 60 km în fiecare oră, se consideră că se mișcă uniform.

Mișcare neuniformă.

Dacă un corp parcurge distanțe egale în orice intervale egale de timp, mișcarea lui este considerată uniformă.

Mișcarea uniformă este foarte rară. Pământul se învârte aproape uniform în jurul Soarelui; într-un an, Pământul face o revoluție în jurul Soarelui.

Aproape niciodată, șoferul mașinii nu reușește să mențină uniformitatea mișcării - din diverse motive, este necesar să accelereze sau să încetinească călătoria. Mișcarea acelor ceasului (minute și ore) pare să fie doar uniformă, ceea ce este ușor de verificat urmărind mișcarea acelui secund. Ea se mișcă și apoi se oprește. Celelalte două săgeți se mișcă exact în același mod, doar încet și, prin urmare, smuciturile lor nu sunt vizibile. Moleculele de gaze, care se lovesc unele de altele, se opresc pentru un timp, apoi accelerează din nou. În timpul următoarelor ciocniri, deja cu alte molecule, își încetinesc din nou mișcarea în spațiu.

Toate acestea sunt exemple de mișcare neuniformă. Așa se mișcă trenul, îndepărtându-se de gară, trecând pe aceleași intervale de tot mai multe căi. Un schior sau un patinator parcurge drumuri egale în momente diferite în competiții. Așa se mișcă un avion care decolează, o ușă care se deschide, un fulg de nea care căde.

Dacă un corp parcurge căi diferite în intervale egale de timp, atunci mișcarea sa se numește neuniformă.

Mișcarea neuniformă poate fi observată experimental. Figura prezintă un cărucior cu picurător, din care picături cad la intervale regulate. Când căruciorul se deplasează sub acțiunea unei sarcini asupra acestuia, vedem că distanțele dintre urmele de picături nu sunt aceleași. Și asta înseamnă că pentru aceleași intervale de timp căruciorul parcurge căi diferite.

Viteză. Unități de viteză.

Adesea spunem că unele corpuri se mișcă mai repede, altele mai încet. De exemplu, un turist se plimbă pe autostradă, o mașină se grăbește, un avion zboară în aer. Să presupunem că toate se mișcă uniform, cu toate acestea, mișcarea acestor corpuri va fi diferită.

O mașină este mai rapidă decât un pieton și un avion este mai rapid decât o mașină. În fizică, mărimea care caracterizează viteza de mișcare se numește viteză.

Să presupunem că un turist parcurge 5 km într-o oră, o mașină 90 km, iar viteza unui avion este de 850 km pe oră.

Viteza cu o mișcare uniformă a corpului arată ce distanță a parcurs corpul pe unitatea de timp.

Astfel, folosind conceptul de viteză, putem spune acum că un turist, o mașină și un avion se deplasează cu viteze diferite.

Cu o mișcare uniformă, viteza corpului rămâne constantă.

Dacă un biciclist parcurge timp de 5 s o distanță egală cu 25 m, atunci viteza lui va fi egală cu 25 m/5 s = 5 m/s.

Pentru a determina viteza în timpul mișcării uniforme, este necesar să se împartă traseul parcurs de corp într-o anumită perioadă de timp cu această perioadă de timp:

viteza = cale/timp.

Viteza este notată cu litera v, traseul este s, timpul este t. Formula pentru găsirea vitezei va arăta astfel:

Viteza unui corp în mișcare uniformă este o valoare egală cu raportul dintre drum și timpul în care a fost parcurs această cale.

În Sistemul Internațional (SI), viteza este măsurată în metri pe secundă (m/s).

Aceasta înseamnă că unitatea de măsură a vitezei este viteza unei astfel de mișcări uniforme, în care într-o secundă corpul parcurge o distanță egală cu 1 metru.

Viteza unui corp poate fi măsurată și în kilometri pe oră (km/h), kilometri pe secundă (km/s), centimetri pe secundă (cm/s).

Exemplu. Un tren care se deplasează uniform parcurge o distanță de 108 km în 2 ore. Calculați viteza trenului.

Deci, s = 108 km; t = 2 h; v=?

Decizie. v = s/t, v = 108 km/2 h = 54 km/h. Simplu și ușor.

Acum, să exprimăm viteza trenului în unități SI, adică vom traduce kilometri în metri și ore în secunde:

54 km/h = 54000 m/ 3600 s = 15m/s.

Răspuns: v = 54 km/h, sau 15 m/s.

Prin urmare, valoarea numerică a vitezei depinde de unitatea selectată.

Viteza, pe lângă o valoare numerică, are o direcție.

De exemplu, dacă doriți să indicați unde va fi avionul în 2 ore, decolând din Vladivostok, atunci trebuie să specificați nu numai valoarea vitezei sale, ci și destinația, adică. direcția lui. Valorile care, pe lângă o valoare numerică (modul), au și o direcție, se numesc vector.

Viteza este o mărime fizică vectorială.

Toate mărimile vectoriale sunt notate cu literele corespunzătoare cu o săgeată. De exemplu, viteza este notată cu simbolul v cu o săgeată, iar modulul de viteză cu aceeași literă, dar fără săgeata v.

Unele mărimi fizice nu au direcție. Ele sunt caracterizate doar de o valoare numerică. Acestea sunt timpul, volumul, lungimea etc. Sunt scalare.

Dacă în timpul mișcării corpului viteza acestuia se schimbă de la o secțiune la alta a căii, atunci o astfel de mișcare este inegală. Pentru a caracteriza mișcarea neuniformă a corpului se introduce conceptul de viteză medie.

De exemplu, un tren de la Moscova la Sankt Petersburg circulă cu o viteză de 80 km/h. La ce viteza te referi? La urma urmei, viteza trenului la opriri este zero, după oprire crește, iar înainte de oprire scade.

În acest caz, trenul se deplasează neuniform, ceea ce înseamnă că viteza egală cu 80 km/h este viteza medie a trenului.

Este definită în același mod ca viteza în mișcare uniformă.

Pentru a determina viteza medie a corpului în timpul mișcării inegale, este necesar să împărțiți întreaga distanță parcursă la întregul timp de mișcare:

Trebuie reamintit că numai cu mișcare uniformă, raportul s / t pentru orice perioadă de timp va fi constant.

Cu mișcarea neuniformă a corpului, viteza medie caracterizează mișcarea corpului pe întreaga perioadă de timp. Nu explică modul în care corpul s-a mișcat în diferite momente ale acestui interval.

Tabelul 1 prezintă vitezele medii de mișcare ale unor corpuri.

tabelul 1

Vitezele medii de mișcare a unor corpuri, viteza sunetului, undele radio și luminii.

Calculul traseului și al timpului de mișcare.

Dacă viteza corpului și timpul sunt cunoscute pentru o mișcare uniformă, atunci calea parcursă de acesta poate fi găsită.

Deoarece v = s/t, calea este determinată de formula

Pentru a determina traseul parcurs de un corp în mișcare uniformă, este necesar să se înmulțească viteza corpului cu timpul mișcării sale.

Acum, știind că s = vt, putem afla timpul în care corpul s-a mișcat, adică.

Pentru a determina timpul de mișcare neuniformă, este necesar să se împartă traseul parcurs de corp la viteza mișcării sale.

Dacă corpul se mișcă inegal, atunci, cunoscând viteza medie de mișcare și timpul în care are loc această mișcare, ei găsesc calea:

Folosind această formulă, puteți determina timpul pentru o mișcare neuniformă a corpului:

Inerţie.

Observațiile și experimentele arată că viteza unui corp nu se poate schimba de la sine.

Experiență cu cărucioare. Inerţie.

Mingea de fotbal se află pe teren. Un fotbalist îl pune în mișcare cu o lovitură. Dar mingea în sine nu își va schimba viteza și nu va începe să se miște până când alte corpuri nu acționează asupra ei. Un glonț introdus în țeava unei arme nu va zbura până când nu este împins afară de gazele pulbere.

Astfel, atât mingea, cât și glonțul nu au propria lor viteză până când alte corpuri acționează asupra lor.

O minge de fotbal care se rostogolește pe sol se oprește din cauza frecării pe sol.

Corpul își reduce viteza și nu se oprește de la sine, ci sub influența altor corpuri. Sub acțiunea altui corp, are loc și o schimbare a direcției vitezei.

O minge de tenis își schimbă direcția după ce a lovit racheta. Putul după lovirea bastonului de hochei își schimbă și el direcția. Direcția de mișcare a unei molecule de gaz se schimbă atunci când lovește o altă moleculă sau pereții unui vas.

Mijloace, o modificare a vitezei unui corp (magnitudinea și direcția) are loc ca urmare a acțiunii unui alt corp asupra acestuia.

Să facem un experiment. Să punem tabla într-un unghi pe masă. Turnați pe masă, la mică distanță de capătul tablei, un deal de nisip. Așezați căruciorul pe placa înclinată. Căruciorul, după ce s-a rostogolit de pe scândura înclinată, se oprește repede, lovind nisipul. Viteza căruciorului scade foarte repede. Mișcarea ei este inegală.

Să nivelăm nisipul și să eliberăm din nou căruciorul de la înălțimea anterioară. Căruciorul va parcurge acum o distanță mai mare pe masă înainte de a se opri. Viteza sa se schimbă mai încet, iar mișcarea devine mai aproape de uniformă.

Dacă îndepărtați complet nisipul de pe traseul căruciorului, atunci numai frecarea pe masă va fi un obstacol în calea mișcării acestuia. Căruciorul până la oprire este și mai lent și va călători mai mult decât prima și a doua oară.

Deci, cu cât acțiunea unui alt corp asupra căruciorului este mai mică, cu atât viteza de mișcare a acestuia se menține mai mult și cu atât este mai aproape de uniformă.

Cum se va mișca un corp dacă alte corpuri nu acționează deloc asupra lui? Cum poate fi determinat acest lucru de experiență? Experimente amănunțite privind studiul mișcării corpurilor au fost efectuate pentru prima dată de G. Galileo. Ei au făcut posibil să se stabilească că, dacă niciun alt corp nu acționează asupra corpului, atunci acesta este fie în repaus, fie se mișcă în linie dreaptă și uniform în raport cu Pământul.

Fenomenul de menținere a vitezei unui corp în absența altor corpuri care acționează asupra acestuia se numește inerţie.

Inerţie- din latină inerţie- imobilitate, inactivitate.

Astfel, mișcarea unui corp în absența acțiunii unui alt corp asupra acestuia se numește inerție.

De exemplu, un glonț tras dintr-un pistol ar fi zburat, menținându-și viteza, dacă nu ar fi fost acționat de un alt corp - aer (sau mai degrabă, moleculele de gaz care se află în el.). Ca urmare, viteza glonțului scade. Biciclistul, după ce a încetat să mai pedaleze, continuă să se miște. Ar putea să-și mențină viteza mișcării dacă forța de frecare nu ar acționa asupra lui.

Asa de, Dacă niciun alt corp nu acționează asupra corpului, atunci acesta se mișcă cu o viteză constantă.

Interacțiunea telefonică.

Știți deja că, cu mișcarea neuniformă, viteza corpului se modifică în timp. O modificare a vitezei unui corp are loc sub acțiunea altui corp.

Experiență cu cărucioare. Cărucioarele se deplasează în raport cu masă.

Să facem un experiment. Atașăm o placă elastică la cărucior. Apoi îndoiți-l și legați-l cu un fir. Căruciorul este în repaus față de masă. Se va mișca căruciorul dacă placa elastică este îndreptată?

Pentru a face acest lucru, tăiați firul. Placa se va îndrepta. Căruciorul va rămâne în același loc.

Apoi, aproape de placa îndoită, punem un alt cărucior asemănător. Să ardem din nou firul. După aceea, ambele cărucioare încep să se miște în raport cu masă. Ei merg în direcții diferite.

Pentru a schimba viteza căruciorului a fost nevoie de un al doilea corp. Experiența a arătat că viteza unui corp se modifică doar ca urmare a acțiunii unui alt corp (al doilea cărucior) asupra acestuia. Din experiența noastră, am observat că și al doilea cărucior a început să se miște. Amândoi au început să se miște în raport cu masă.

Experiență cu barca. Ambele bărci sunt în mișcare.

cărucioarele acționează unul asupra celuilalt, adică interacționează. Aceasta înseamnă că acțiunea unui corp asupra altuia nu poate fi unilaterală, ambele corpuri acționează unul asupra celuilalt, adică interacționează.

Am considerat cel mai simplu caz de interacțiune a două corpuri. Ambele corpuri (cărucioare) înainte de interacțiune erau în repaus unul față de celălalt și față de masă.

Experiență cu barca. Barca pleacă în direcția opusă săriturii.

De exemplu, glonțul era și în repaus față de pistol înainte de a fi tras. Când interacționează (în timpul împușcăturii), glonțul și pistolul se mișcă în direcții diferite. Se dovedește că fenomenul - se întoarce.

Dacă o persoană care stă într-o barcă împinge o altă barcă departe de el, atunci are loc o interacțiune. Ambele bărci sunt în mișcare.

Dacă o persoană sare de pe barcă la țărm, atunci barca se mișcă în direcția opusă săriturii. Bărbatul a afectat barca. La rândul său, barca acționează asupra unei persoane. Dobândește o viteză care este îndreptată spre țărm.

Asa de, ca urmare a interacțiunii, ambele corpuri își pot schimba viteza.

Masa corpului. Unitatea de masă.

Când două corpuri interacționează, viteza primului și celui de-al doilea corp se schimbă întotdeauna.

Experiență cu cărucioare. Unul este mai mare decât celălalt.

Un corp după interacțiune capătă o viteză care poate diferi semnificativ de viteza altui corp. De exemplu, după tragerea cu arcul, viteza săgeții este mult mai mare decât viteza pe care o dobândește coarda arcului după interacțiune.

De ce se întâmplă asta? Să realizăm experimentul descris în paragraful 18. Abia acum, să luăm cărucioare de diferite dimensiuni. După ce firul a fost ars, boghiurile se deplasează cu viteze diferite. Este apelat un cărucior care se mișcă mai lent după o interacțiune mai masiv. Ea are mai multe greutate. Căruciorul, care după interacțiune se mișcă cu o viteză mai mare, are o masă mai mică. Aceasta înseamnă că cărucioarele au mase diferite.

Pot fi măsurate vitezele pe care cărucioarele le-au dobândit în urma interacțiunii. Aceste viteze sunt folosite pentru a compara masele cărucioarelor care interacționează.

Exemplu. Vitezele cărucioarelor înainte de interacțiune sunt egale cu zero. După interacțiune, viteza unui cărucior a devenit egală cu 10 m/s, iar viteza celuilalt 20 m/s. Din moment ce viteza dobândită de al doilea cărucior, de 2 ori viteza primului, apoi masa lui este de 2 ori mai mică decât masa primului cărucior.

Dacă, după interacțiune, vitezele cărucioarelor aflate inițial în repaus sunt aceleași, atunci masele lor sunt aceleași. Deci, în experimentul prezentat în Figura 42, după interacțiune, cărucioarele se depărtează cu viteze egale. Prin urmare, masele lor erau aceleași. Dacă după interacțiune corpurile au dobândit viteze diferite, atunci masele lor sunt diferite.

Standardul internațional al kilogramului. În imagine: standardul kilogramelor în SUA.

De câte ori viteza primului corp este mai mare (mai mică) decât viteza celui de-al doilea corp, de atâtea ori masa primului corp este mai mică (mai mare) decât masa celui de-al doilea.

Cum mai puțină modificare a vitezei corpului atunci când interacționează, cu atât este mai mare masa pe care o are. Un astfel de corp este numit mai inertă.

Și invers decât mai multe modificări ale vitezei corpului atunci când interacționează, cu cât are mai puțină masă, cu atât mai mici aceasta inert.

Aceasta înseamnă că toate corpurile sunt caracterizate de proprietatea de a-și schimba viteza în moduri diferite în timpul interacțiunii. Această proprietate se numește inerţie.

Masa unui corp este o mărime fizică care îi caracterizează inerția.

Ar trebui să știi că orice corp: Pământul, o persoană, o carte etc. - are masa.

Masa se notează cu litera m. Unitatea de masă SI este kilogramul ( 1 kg).

Kilogram este masa etalonului. Standardul este realizat dintr-un aliaj de două metale: platină și iridiu. Standardul internațional al kilogramului se păstrează la Sevres (lângă Paris). Peste 40 de copii exacte au fost făcute din standardul internațional și trimise în diferite țări. Unul dintre exemplarele standardului internațional se află în țara noastră, la Institutul de Metrologie. D. I. Mendeleev la Sankt Petersburg.

În practică, se folosesc și alte unități de masă: tonă (t), gram (G), miligram (mg).

1 t	= 1000 kg (10 3 kg)	1 g	= 0,001 kg (10 -3 kg)
1 kg	= 1000 g (10 3 g)	1 mg	= 0,001 g (10 -3 g)
1 kg	= 1.000.000 mg (10 6 mg)	1 mg	= 0,000001 kg (10 -6 kg)

În viitor, atunci când studiem fizica, conceptul de masă va fi dezvăluit mai profund.

Măsurarea greutății corporale pe cântar.

Pentru măsurarea greutății corporale se poate folosi metoda descrisă la punctul 19.

Scale educaționale.

Comparând vitezele dobândite de corpuri în timpul interacțiunii, determinați de câte ori masa unui corp este mai mare (sau mai mică) decât masa altuia. Este posibil să se măsoare masa unui corp în acest fel dacă se cunoaște masa unuia dintre corpurile care interacționează. În acest fel, masele corpurilor cerești, precum și moleculele și atomii, sunt determinate în știință.

În practică, greutatea corporală poate fi măsurată folosind cântare. Cântarele sunt de diverse tipuri: educaționale, medicale, analitice, farmaceutice, electronice etc.

Set special de greutăți.

Luați în considerare scalele de antrenament. Partea principală a unor astfel de cântare este rockerul. O săgeată este atașată la mijlocul balansoarului - un indicator care se mișcă la dreapta sau la stânga. Cupele sunt suspendate de capetele balansoarului. În ce condiții vor fi cântarul în echilibru?

Să punem cărucioarele folosite în experiment pe balansoare (vezi § 18). întrucât în timpul interacțiunii cărucioarele au căpătat aceleași viteze, am aflat că masele lor sunt aceleași. Prin urmare, cântarul va fi în echilibru. Aceasta înseamnă că masele corpurilor aflate pe cântare sunt egale între ele.

Acum, pe o tigaie de solzi, punem corpul, a cărui masă trebuie găsită. Pe celălalt vom pune greutăți, ale căror mase sunt cunoscute, până când cântarul se află în echilibru. Prin urmare, masa corpului cântărit va fi egală cu masa totală a greutăților.

La cântărire, se folosește un set special de greutăți.

Diferite cântare sunt concepute pentru a cântări diferite corpuri, atât foarte grele, cât și foarte ușoare. Deci, de exemplu, cu ajutorul cântarelor de vagon, se poate determina masa unui vagon de la 50 de tone la 150 de tone.Masa unui țânțar, egală cu 1 mg, poate fi găsită folosind o balanță analitică.

Densitatea materiei.

Se cântăresc doi cilindri de volum egal. Unul este din aluminiu, iar celălalt este plumb.

Corpurile care ne inconjoara sunt alcatuite din diverse substante: lemn, fier, cauciuc etc.

Masa oricărui corp depinde nu numai de dimensiunea sa, ci și de substanța din care constă. Prin urmare, corpurile având aceleași volume, dar formate din substanțe diferite, au mase diferite.

Să facem acest experiment. Se cântăresc doi cilindri de același volum, dar formați din substanțe diferite. De exemplu, unul este aluminiu, celălalt este plumb. Experiența arată că masa aluminiului este mai mică decât plumbul, adică aluminiul este mai ușor decât plumbul.

În același timp, corpurile cu aceleași mase, formate din substanțe diferite, au volume diferite.

O grindă de fier cu o greutate de 1 tonă ocupă 0,13 metri cubi. Iar gheața care cântărește 1 tonă are un volum de 1,1 metri cubi.

Deci, o bară de fier cu o masă de 1 t ocupă un volum de 0,13 m 3, iar gheața cu aceeași masă de 1 t - un volum de 1,1 m 3. Volumul gheții este de aproape 9 ori mai mare decât volumul unei bare de fier. Acest lucru se datorează faptului că diferite substanțe pot avea densități diferite.

Rezultă că corpurile cu un volum, de exemplu, de 1 m 3 fiecare, formate din substanțe diferite, au mase diferite. Să luăm un exemplu. Aluminiul cu volumul de 1 m 3 are o masă de 2700 kg, plumbul de același volum are o masă de 11.300 kg. Adică, cu același volum (1 m 3), plumbul are o masă care depășește masa aluminiului de aproximativ 4 ori.

Densitatea arată care este masa unei substanțe, luată într-un anumit volum.

Cum poți afla densitatea unei substanțe?

Exemplu. Placa de marmură are un volum de 2m 3 și masa ei este de 5400 kg. Este necesar să se determine densitatea marmurei.

Deci, știm că marmura cu un volum de 2 m 3 are o masă de 5400 kg. Aceasta înseamnă că 1 m 3 de marmură va avea o masă de 2 ori mai mică. În cazul nostru - 2700 kg (5400: 2 = 2700). Astfel, densitatea marmurei va fi egală cu 2700 kg la 1 m 3.

Deci, dacă se cunosc masa corpului și volumul acestuia, se poate determina densitatea.

Pentru a afla densitatea unei substanțe, este necesar să împărțim masa corpului la volumul său.

Densitatea este o mărime fizică egală cu raportul dintre masa unui corp și volumul său:

densitate = masa/volum.

Notăm cu litere cantitățile incluse în această expresie: densitatea substanței - ρ (litera greacă „ro”), masa corpului - m, volumul acestuia - V. Apoi obținem formula de calcul a densității:

Unitatea SI pentru densitatea unei substanțe este kilogramul pe metru cub (1kg/m3).

Densitatea unei substanțe este adesea exprimată în grame pe centimetru cub (1g/cm3).

Dacă densitatea unei substanțe este exprimată în kg / m 3, atunci aceasta poate fi convertită în g / cm 3 după cum urmează.

Exemplu. Densitatea argintului este de 10.500 kg/m 3 . Exprimați-l în g/cm 3.

10.500 kg \u003d 10.500.000 g (sau 10,5 * 10 6 g),

1m3 \u003d 1.000.000 cm 3 (sau 10 6 cm 3).

Apoi ρ \u003d 10.500 kg / m 3 \u003d 10,5 * 10 6 / 10 6 g / cm 3 \u003d 10,5 g / cm 3.

Trebuie amintit că densitatea aceleiași substanțe în stare solidă, lichidă și gazoasă este diferită. Deci, densitatea gheții este de 900 kg / m 3, apa 1000 kg / m 3 și vaporii de apă - 0,590 kg / m 3. Deși toate acestea sunt stări ale aceleiași substanțe - apa.

Mai jos sunt tabele cu densitățile unor solide, lichide și gaze.

masa 2

Densitățile unor solide (la presiunea atm. standard, t = 20 °C)

Solid	ρ, kg / m 3	ρ, g/cm3	Solid	ρ, kg / m 3	ρ, g/cm3
Osmiu	22 600	22,6	Marmură	2700	2,7
Iridiu	22 400	22,4	Geam de sticla	2500	2,5
Platină	21 500	21,5	Porţelan	2300	2,3
Aur	19 300	19,3	Beton	2300	2,3
Conduce	11 300	11,3	Cărămidă	1800	1,8
Argint	10 500	10,5	Zahăr rafinat	1600	1,6
Cupru	8900	8,9	plexiglas	1200	1,2
Alamă	8500	8,5	Kapron	1100	1,1
Oțel, fier	7800	7,8	Polietilenă	920	0,92
Staniu	7300	7,3	Parafină	900	0,90
Zinc	7100	7,2	Gheaţă	900	0,90
Fontă	7000	7	stejar (uscat)	700	0,70
Corindon	4000	4	pin (uscat)	400	0,40
Aluminiu	2700	2,7	Plută	240	0,24

Tabelul 3

Densitățile unor lichide (la presiunea atm. standard t=20 °C)

Tabelul 4

Densitățile unor gaze (la presiunea atm. standard t=20 °C)

Calculul masei și volumului după densitatea acestuia.

Cunoașterea densității substanțelor este foarte importantă pentru diverse scopuri practice. Atunci când proiectează o mașină, un inginer poate calcula în avans masa viitoarei mașini pe baza densității și volumului materialului. Constructorul poate determina care va fi masa clădirii în construcție.

Prin urmare, cunoscând densitatea unei substanțe și volumul unui corp, se poate determina întotdeauna masa acestuia.

Deoarece densitatea unei substanțe poate fi găsită prin formula ρ = m/V, apoi de aici puteți găsi masa i.e.

m = ρV.

Pentru a calcula masa unui corp, dacă volumul și densitatea acestuia sunt cunoscute, este necesar să se înmulțească densitatea cu volumul.

Exemplu. Determinați masa piesei de oțel, volumul este de 120 cm 3.

Conform tabelului 2, constatăm că densitatea oțelului este de 7,8 g/cm 3 . Să notăm starea problemei și să o rezolvăm.

Dat:

V \u003d 120 cm 3;

ρ \u003d 7,8 g / cm 3;

Decizie:

m \u003d 120 cm 3 7,8 g / cm 3 \u003d 936 g.

Răspuns: m= 936

Dacă se cunosc masa corpului și densitatea acestuia, atunci volumul corpului poate fi exprimat din formula m = ρV, adică volumul corpului va fi:

V = m/ρ.

Pentru a calcula volumul unui corp, dacă masa și densitatea acestuia sunt cunoscute, este necesar să se împartă masa la densitate.

Exemplu. Masa de ulei de floarea soarelui care umple sticla este de 930 g. Determinați volumul sticlei.

Conform tabelului 3, constatăm că densitatea uleiului de floarea soarelui este de 0,93 g/cm 3 .

Să notăm starea problemei și să o rezolvăm.

Dat:

ρ \u003d 0,93 g / cm 3

Decizie:

V \u003d 930 / 0,93 g / cm 3 \u003d 1000 cm 3 \u003d 1l.

Răspuns: V= 1 l.

Pentru a determina volumul, se folosește o formulă, de regulă, în cazurile în care volumul este greu de găsit folosind măsurători simple.

Forta.

Fiecare dintre noi ne întâlnim în mod constant cu diverse cazuri de acțiune a corpurilor unul asupra celuilalt. Ca rezultat al interacțiunii, viteza de mișcare a unui corp se modifică. Știți deja că viteza unui corp se modifică mai mult, cu atât masa lui este mai mică. Să ne uităm la câteva exemple pentru a demonstra acest lucru.

Împingând căruciorul cu mâinile, îl putem pune în mișcare. Viteza căruciorului se modifică sub acțiunea mâinii umane.

O bucată de fier întinsă pe un dop scufundat în apă este atrasă de un magnet. O bucată de fier și un dop își schimbă viteza sub influența unui magnet.

Acționând asupra arcului cu mâna, îl puteți comprima. În primul rând, capătul primăverii intră în mișcare. Apoi mișcarea este transferată în restul părților sale. Un arc comprimat, atunci când este îndreptat, poate, de exemplu, să pună în mișcare o minge.

Când arcul este comprimat, mâna omului era corpul care acționează. Când arcul este extins, corpul care acționează este arcul însuși. Acesta pune mingea în mișcare.

Cu o rachetă sau o mână, puteți opri sau schimba direcția unei mingi zburătoare.

În toate exemplele date, un corp sub acțiunea altui corp începe să se miște, se oprește sau își schimbă direcția mișcării.

Prin urmare, Viteza unui corp se schimbă atunci când interacționează cu alte corpuri.

Adesea nu este indicat ce corp și cum a acționat asupra acestui corp. Doar spune asta o forță care acționează asupra sau aplicată unui corp. Deci forța poate fi luată în considerare ca motiv al schimbării vitezei.

Împingând căruciorul cu mâinile, îl putem pune în mișcare.

Experimentați cu o bucată de fier și un magnet.

Experiență de primăvară. Punem mingea în mișcare.

Experiență cu o rachetă și o minge zburătoare.

Forța care acționează asupra corpului nu poate modifica doar viteza corpului, ci și a părților sale individuale.

O placă întinsă pe suporturi slăbește dacă o persoană stă pe ea.

De exemplu, dacă apăsați cu degetele pe o gumă sau pe o bucată de plastilină, aceasta se va micșora și își va schimba forma. Se numeste deformare.

Deformarea este orice modificare a formei și dimensiunii corpului.

Să luăm un alt exemplu. O placă întinsă pe suporturi se înclină dacă o persoană stă pe ea sau orice altă sarcină. Mijlocul tablei se mișcă la o distanță mai mare decât marginile.

Sub acțiunea unei forțe, viteza diferitelor corpuri în același timp se poate schimba în același mod. Pentru a face acest lucru, este necesar să aplicați diferite forțe acestor corpuri.

Deci, pentru a pune în mișcare un camion, este nevoie de mai multă putere decât pentru o mașină. Aceasta înseamnă că valoarea numerică a forței poate fi diferită: mai mare sau mai mică. Ce este puterea?

Forța este o măsură a interacțiunii corpurilor.

Forța este o mărime fizică, ceea ce înseamnă că poate fi măsurată.

În desen, forța este afișată ca un segment de linie dreaptă cu o săgeată la sfârșit.

Forța, ca și viteza, este cantitatea vectorială. Se caracterizează nu numai prin valoare numerică, ci și prin direcție. Forța este notată cu litera F cu o săgeată (după cum ne amintim, săgeata indică direcția), iar modulul ei este tot litera F, dar fără săgeată.

Când vorbim despre forță, este important să indicați în ce punct al corpului se aplică forța care acționează.

În desen, forța este reprezentată ca un segment de linie dreaptă cu o săgeată la capăt. Începutul segmentului - punctul A este punctul de aplicare a forței. Lungimea segmentului denotă în mod condiționat modulul de forță pe o anumită scară.

Asa de, Rezultatul unei forțe care acționează asupra unui corp depinde de modulul, direcția și punctul de aplicare al acestuia.

Fenomenul de atracție. Gravitatie.

Să eliberăm piatra din mâinile noastre - va cădea la pământ.

Dacă eliberezi o piatră din mâini, aceasta va cădea la pământ. Același lucru se va întâmpla cu orice alt corp. Dacă mingea este aruncată în direcție orizontală, nu zboară drept și uniform. Traiectoria lui va fi o linie curbă.

Piatra zboară într-o linie curbă.

De asemenea, un satelit artificial al Pământului nu zboară în linie dreaptă, ci zboară în jurul Pământului.

Un satelit artificial se mișcă în jurul pământului.

Care este motivul fenomenelor observate? Și iată ce. Asupra acestor corpuri acționează o forță - forța de atracție către Pământ. Datorită atracției către Pământ, corpurile cad, ridicate deasupra Pământului și apoi coborâte. Și, de asemenea, din cauza acestei atracții, mergem pe Pământ și nu zburăm în Spațiul nesfârșit, unde nu există aer de respirat.

Frunzele copacilor cad la pământ pentru că pământul le trage. Datorită atracției către Pământ, apa curge în râuri.

Pământul atrage orice corp către sine: case, oameni, Luna, Soarele, apa din mări și oceane etc. La rândul său, Pământul este atras de toate aceste corpuri.

Atractia nu exista doar intre Pamant si corpurile enumerate. Toate corpurile sunt atrase unul de celălalt. Luna și pământul sunt atrase unul de celălalt. Atracția Pământului către Lună provoacă fluxul și refluxul apei. Mase uriașe de apă se ridică în oceane și mări de două ori pe zi pe mulți metri. Știți bine că Pământul și alte planete se mișcă în jurul Soarelui, fiind atrase de acesta și unele de altele.

Atracția tuturor corpurilor universului unul față de celălalt se numește gravitație universală.

Omul de știință englez Isaac Newton a fost primul care a demonstrat și a stabilit legea gravitației universale.

Potrivit acestei legi, forța de atracție dintre corpuri este mai mare, cu atât masa acestor corpuri este mai mare. Forțele de atracție dintre corpuri scad pe măsură ce distanța dintre ele crește.

Pentru toți cei care trăiesc pe Pământ, una dintre cele mai importante valori este forța de atracție către Pământ.

Forța cu care Pământul trage un corp spre sine se numește gravitație.

Forța gravitației este notă cu litera F cu indicele: Ftyazh. Este întotdeauna îndreptată vertical în jos.

Globul este ușor aplatizat la poli, astfel încât corpurile de la poli sunt situate puțin mai aproape de centrul Pământului. Prin urmare, gravitația la pol este puțin mai mare decât la ecuator sau la alte latitudini. Forța gravitației în vârful muntelui este ceva mai mică decât la poalele acestuia.

Forța gravitației este direct proporțională cu masa unui corp dat.

Dacă comparăm două corpuri cu mase diferite, atunci corpul cu o masă mai mare este mai greu. Un corp cu masă mai mică este mai ușor.

De câte ori masa unui corp este mai mare decât masa altui corp, de același număr de ori forța gravitațională care acționează asupra primului corp este mai mare decât forța gravitațională care acționează asupra celui de-al doilea. Când masele corpurilor sunt aceleași, atunci forțele gravitaționale care acționează asupra lor sunt aceleași.

Forță elastică. legea lui Hooke.

Știți deja că toate corpurile de pe Pământ sunt afectate de gravitație.

O carte întinsă pe masă este afectată și de gravitație, dar nu cade prin masă, ci este în repaus. Să atârnăm cadavrul pe un fir. Nu va cădea.

legea lui Hooke. Experienţă.

De ce se sprijină corpurile pe un suport sau suspendate pe un fir? Aparent, forța gravitației este echilibrată de o altă forță. Ce este această putere și de unde vine ea?

Să facem un experiment. În mijlocul unei plăci amplasate orizontal, amplasată pe suporturi, punem o greutate. Sub influența gravitației, greutatea va începe să se miște în jos și să îndoaie placa, adică. placa este deformată. În acest caz, apare o forță cu care placa acționează asupra corpului situat pe ea. Din această experiență, putem concluziona că, pe lângă forța gravitațională îndreptată vertical în jos, asupra greutății acționează o altă forță. Această forță este îndreptată vertical în sus. Ea a echilibrat forța gravitației. Această forță se numește forta de elasticitate.

Deci, forța care ia naștere în corp ca urmare a deformării acestuia și tinde să readucă corpul în poziția inițială se numește forță elastică.

Forța elastică se notează cu litera F cu indicele Fupr.

Cu cât suportul (placa) se îndoaie mai mult, cu atât forța elastică este mai mare. Dacă forța elastică devine egală cu forța gravitațională care acționează asupra corpului, atunci suportul și corpul se opresc.

Acum să atârnăm corpul pe fir. Firul (suspensia) este întins. În fir (suspensie), precum și în suport, apare o forță elastică. Când suspensia este întinsă, forța elastică va fi egală cu forța gravitațională, apoi întinderea se oprește. Forța elastică apare numai atunci când corpurile sunt deformate. Dacă deformarea corpului dispare, atunci dispare și forța elastică.

Experimentează cu un corp suspendat de un fir.

Deformarile sunt de diferite tipuri: tensiune, compresiune, forfecare, incovoiere si torsiune.

Am întâlnit deja două tipuri de deformare - compresie și încovoiere. Acestea și alte tipuri de deformare le vei studia mai detaliat în liceu.

Acum să încercăm să aflăm de ce depinde forța elastică.

om de știință englez Robert Hooke , un contemporan cu Newton, a stabilit modul în care forța elastică depinde de deformare.

Luați în considerare experiența. Luați un cordon de cauciuc. Fixăm un capăt al acestuia într-un trepied. Lungimea inițială a șnurului a fost l 0 . Dacă agățați o ceașcă cu o greutate de capătul liber al cablului, cablul se va lungi. Lungimea sa va deveni egală cu l. Prelungirea cablului poate fi găsită astfel:

Dacă schimbați greutățile de pe cupă, atunci se va modifica și lungimea șnurului, ceea ce înseamnă alungirea lui Δl.

Experiența a demonstrat că modulul de forță elastică în tensiune (sau compresie) al corpului este direct proporțional cu modificarea lungimii corpului.

Aceasta este legea lui Hooke. Legea lui Hooke este scrisă după cum urmează:

Fcontrol \u003d -kΔl,

Greutatea unui corp este forța cu care un corp, datorită atracției către Pământ, acționează asupra unui suport sau suspensie.

unde Δl este alungirea corpului (modificarea lungimii acestuia), k este coeficientul de proporționalitate, care se numește rigiditate.

Rigiditatea unui corp depinde de forma și dimensiunile acestuia, precum și de materialul din care este fabricat.

Legea lui Hooke este valabilă numai pentru deformarea elastică. Dacă, după încetarea forțelor care deformează corpul, acesta revine la poziția inițială, atunci deformarea este elastic.

Veți afla mai multe despre legea lui Hooke și despre tipurile de deformații în liceu.

Greutate corporala.

În viața de zi cu zi, conceptul de „greutate” este foarte des folosit. Să încercăm să aflăm care este această valoare. În experimente, când corpul era așezat pe un suport, nu numai suportul era comprimat, ci și corpul atras de Pământ.

Un corp deformat, comprimat apasă pe un suport cu o forță numită greutate corporala . Dacă corpul este suspendat pe un fir, atunci nu numai firul este întins, ci și corpul însuși.

Greutatea unui corp este forța cu care un corp, datorită atracției către Pământ, acționează asupra unui suport sau suspensie.

Greutatea corporală este o mărime fizică vectorială și este notă cu litera P cu o săgeată deasupra acestei litere, îndreptată spre dreapta.

Cu toate acestea, trebuie amintit că forța gravitației este aplicată corpului, iar greutatea este aplicată suportului sau suspensiei.

Dacă corpul și suportul sunt nemișcate sau se mișcă uniform și rectiliniu, atunci greutatea corpului în valoarea sa numerică este egală cu forța gravitației, adică.

P = Ft.

Trebuie amintit că gravitația este rezultatul interacțiunii corpului și a Pământului.

Deci, greutatea corpului este rezultatul interacțiunii corpului și a suportului (suspensia). Suportul (suspensia) si corpul sunt astfel deformate, ceea ce duce la aparitia unei forte elastice.

Unități de putere. Relația dintre gravitație și masa corporală.

Știți deja că forța este o mărime fizică. Pe lângă valoarea numerică (modulo), are o direcție, adică este o mărime vectorială.

Forța, ca orice mărime fizică, poate fi măsurată, în comparație cu forța luată ca unitate.

Unitățile de mărime fizică sunt întotdeauna alese condiționat. Astfel, orice forță poate fi luată ca unitate de forță. De exemplu, puteți lua ca unități de forță forța elastică a unui arc întins la o anumită lungime. Unitatea de forță este forța gravitației care acționează asupra unui corp.

Știi că forta provoacă o modificare a vitezei corpului. De aceea O unitate de forță este o forță care modifică viteza unui corp de 1 kg cu 1 m/s în 1 s.

În onoarea fizicianului englez Newton, această unitate este numită newton (1 N). Alte unități sunt adesea folosite kilonewtoni (kN), milinewtoni (mN):

1kN=1000 N, 1N=0,001 kN.

Să încercăm să determinăm mărimea forței în 1 N. Se stabilește că 1 N este aproximativ egal cu forța gravitațională care acționează asupra unui corp cu masa de 1/10 kg, sau mai precis 1/9,8 kg (adică. , aproximativ 102 g).

Trebuie amintit că forța gravitațională care acționează asupra unui corp depinde de latitudinea geografică la care se află corpul. Forța gravitației se modifică pe măsură ce înălțimea deasupra suprafeței Pământului se modifică.

Dacă se știe că unitatea de forță este 1 N, atunci cum se calculează forța gravitațională care acționează asupra unui corp de orice masă?

Se știe că de câte ori masa unui corp este mai mare decât masa altui corp, de același număr de ori forța gravitațională care acționează asupra primului corp este mai mare decât forța gravitațională care acționează asupra celui de-al doilea corp. Astfel, dacă un corp cu masa de 1/9,8 kg este acționat de o forță de gravitație egală cu 1 N, atunci un corp de 2/9,8 kg va fi acționat de o forță de greutate egală cu 2 N.

Pe un corp care cântărește 5 / 9,8 kg - gravitație egală cu - 5 N, 5,5 / 9,8 kg - 5,5 N etc. Pe un corp cu o greutate de 9,8 / 9,8 kg - 9, 8 N.

Deoarece 9,8 / 9,8 kg \u003d 1 kg, atunci un corp cu o masă de 1 kg va fi acționat de o forță gravitațională egală cu 9,8 N. Valoarea forţei gravitaţionale care acţionează asupra unui corp cu masa de 1 kg se poate scrie astfel: 9,8 N/kg.

Deci, dacă asupra unui corp cu masa de 1 kg acţionează o forţă egală cu 9,8 N, atunci asupra unui corp cu masa de 2 kg va acţiona o forţă de 2 ori mai mare. Va fi egal cu 19,6 N și așa mai departe.

Astfel, pentru a determina forța gravitațională care acționează asupra unui corp de orice masă, este necesar să se înmulțească 9,8 N/kg cu masa acestui corp.

Greutatea corporală este exprimată în kilograme. Atunci obținem că:

Ft = 9,8 N/kg m.

Valoarea de 9,8 N / kg este notată cu litera g, iar formula gravitației va fi:

unde m este masa, se numește g accelerație în cădere liberă. (Conceptul de accelerare în cădere liberă va fi dat în clasa a 9-a.)

La rezolvarea problemelor în care nu este necesară o precizie mare, g \u003d 9,8 N / kg este rotunjit la 10 N / kg.

Știți deja că P = Fstrand dacă corpul și suportul sunt staționare sau se mișcă uniform și în linie dreaptă. Prin urmare, greutatea corporală poate fi determinată prin formula:

Exemplu. Pe masă se află un ceainic cu apă de 1,5 kg. Determinați forța gravitațională și greutatea ibricului. Arătați aceste forțe în figura 68.

Dat:

g ≈ 10 N/kg

Decizie:

Luptă \u003d P ≈ 10 N / kg 1,5 kg \u003d 15 N.

Răspuns: Fstrand = P = 15 N.

Acum să reprezentăm forțele grafic. Să alegem scara. Fie 3 N egal cu un segment de 0,3 cm lungime.Atunci o forță de 15 N. trebuie trasă cu un segment de 1,5 cm lungime.

Trebuie avut în vedere faptul că gravitația acționează asupra corpului și, prin urmare, se aplică corpului însuși. Greutatea actioneaza asupra suportului sau suspensiei, adica se aplica pe suport, in cazul nostru, pe masa.

Dinamometru.

Cel mai simplu dinamometru.

În practică, este adesea necesar să se măsoare forța cu care un corp acționează asupra altuia. Un instrument folosit pentru măsurarea forței se numește dinamometru (din greaca. dinamism- forta, metreo- măsura).

Dinamometrele vin într-o varietate de dispozitive. Partea lor principală este un arc din oțel, căruia i se dă o formă diferită în funcție de scopul dispozitivului. Dispozitivul celui mai simplu dinamometru se bazează pe o comparație a oricărei forțe cu forța elastică a unui arc.

Cel mai simplu dinamometru poate fi realizat dintr-un arc cu două cârlige montate pe o scândură. Un indicator este atașat la capătul inferior al arcului și o bandă de hârtie este lipită pe placă.

Marcați pe hârtie cu o liniuță poziția indicatorului când arcul nu este întins. Acest semn va fi diviziunea zero.

Dinamometru manual - contor de putere.

Apoi vom atârna de cârlig o greutate de 1 / 9,8 kg, adică 102 g. Asupra acestei sarcini va acţiona o forţă gravitaţională de 1 N. Sub acţiunea acestei forţe (1 N), arcul se va întinde, indicatorul va coborî. Marcăm noua sa poziție pe hârtie și punem numărul 1. După aceea, atârnăm sarcina cu o masă de 204 g și punem marcajul 2. Aceasta înseamnă că în această poziție forța elastică a arcului este de 2 N. După ce suspendăm sarcina cu o masă de 306 g, notăm 3 și t d.

Pentru a aplica zecimi de newton, este necesar să se aplice diviziuni - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 etc. Pentru aceasta, distanțele dintre fiecare semn întreg sunt împărțite în zece părți egale. Acest lucru se poate face, având în vedere că forța elastică a arcului Fupr crește de câte ori crește alungirea lui Δl. Aceasta rezultă din legea lui Hooke: Fupr \u003d kΔl, adică forța de elasticitate a corpului în timpul tensiunii este direct proporțională cu modificarea lungimii corpului.

Dinamometru de tracțiune.

Un arc gradat va fi cel mai simplu dinamometru.

Cu ajutorul unui dinamometru se măsoară nu numai gravitația, ci și alte forțe, precum forța elastică, forța de frecare etc.

Deci, de exemplu, pentru a măsura puterea diferitelor grupe musculare umane, dinamometre medicale.

Pentru a măsura puterea musculară a mâinii atunci când strângeți mâna într-un pumn, un manual dinamometru - contor de putere .

Se mai folosesc dinamometre cu mercur, hidraulice, electrice și alte dinamometre.

Recent, dinamometrele electrice au fost utilizate pe scară largă. Au un senzor care convertește deformația într-un semnal electric.

Pentru a măsura forțe mari, cum ar fi, de exemplu, forțele de tracțiune ale tractoarelor, tractoarelor, locomotivelor, remorcherelor maritime și fluviale, speciale dinamometre de tracțiune . Ele pot măsura forțe de până la câteva zeci de mii de newtoni.

În fiecare astfel de caz, este posibilă înlocuirea mai multor forțe aplicate efectiv corpului cu o singură forță, echivalentă în acțiunea acesteia cu aceste forțe.

O forță care produce asupra unui corp același efect ca mai multe forțe care acționează simultan se numește rezultanta acestor forțe.

Aflați rezultanta acestor două forțe care acționează asupra corpului într-o linie dreaptă într-o direcție.

Să trecem la experiență. De izvor, una sub alta, vom atârna două greutăți cu masa de 102 g și 204 g, adică cântărind 1 N și 2 N. Observați lungimea pe care este întins arcul. Să scoatem aceste greutăți și să le înlocuim cu o singură greutate, care întinde arcul la aceeași lungime. Greutatea acestei sarcini este de 3 N.

Experiența arată că: rezultanta forțelor direcționate de-a lungul unei linii drepte în aceeași direcție, iar modulul acesteia este egal cu suma modulelor forțelor componente.

În figură, rezultanta forțelor care acționează asupra corpului este notată cu litera R, iar termenii forței sunt notați cu literele F 1 și F 2. În acest caz

Să aflăm acum cum să găsim rezultanta a două forțe care acționează asupra corpului de-a lungul unei linii drepte în direcții diferite. Corpul este o masă dinamometru. Să punem o greutate de 5 N pe masă, adică. actioneaza asupra lui cu o forta de 5 N indreptata in jos. Legăm un fir de masă și acționăm asupra lui cu o forță egală cu 2 N îndreptată în sus. Apoi dinamometrul va indica o forță de 3 N. Această forță este rezultanta a două forțe: 5 N și 2N.

Asa de, rezultanta a două forțe îndreptate de-a lungul aceleiași drepte în direcții opuse este îndreptată către forța mai mare în valoare absolută, iar modulul său este egal cu diferența dintre modulele forțelor componente(orez.):

Dacă unui corp sunt aplicate două forțe egale și opuse, atunci rezultanta acestor forțe este zero. De exemplu, dacă în experimentul nostru capătul este tras cu o forță de 5 N, atunci acul dinamometrului va fi setat la zero. Rezultanta celor două forțe în acest caz este zero:

Sania rostogolită pe munte se oprește curând.

Sania, după ce s-a rostogolit pe munte, se deplasează de-a lungul unei căi orizontale în mod neuniform, viteza lor scade treptat și după un timp se oprește. Un bărbat, după ce a alergat, alunecă pe patina pe gheață, dar, oricât de netedă ar fi gheața, omul totuși se oprește. Bicicleta se oprește și când biciclistul încetează să mai pedaleze. Știm că forța este cauza unor astfel de fenomene. În acest caz, este forța de frecare.

Când un corp intră în contact cu altul, se obține o interacțiune care împiedică mișcarea lor relativă, care se numește frecare. Și forța care caracterizează această interacțiune se numește forța de frecare.

Forța de frecare- acesta este un alt tip de forță care diferă de forțele gravitaționale și elastice considerate anterior.

Un alt motiv pentru frecare este atracția reciprocă a moleculelor corpurilor în contact.

Apariția forței de frecare se datorează în principal primului motiv, când suprafețele corpurilor sunt rugoase. Dar dacă suprafețele sunt bine lustruite, atunci când intră în contact, unele dintre moleculele lor sunt situate foarte aproape una de alta. În acest caz, atracția dintre moleculele corpurilor în contact începe să se manifeste vizibil.

Experiență cu o bară și un dinamometru. Măsurăm forța de frecare.

Forța de frecare poate fi redusă de multe ori dacă se introduce un lubrifiant între suprafețele de frecare. Un strat de lubrifiant separă suprafețele corpurilor de frecare. În acest caz, nu suprafețele corpurilor sunt în contact, ci straturile de lubrifiant. Ungerea, în cele mai multe cazuri, este lichidă, iar frecarea straturilor lichide este mai mică decât cea a suprafețelor solide. De exemplu, pe patine, frecarea scăzută la alunecarea pe gheață se explică și prin acțiunea lubrifiantului. Între patine și gheață se formează un strat subțire de apă. Diferite uleiuri sunt utilizate pe scară largă în inginerie ca lubrifianți.

La alunecare un corp pe suprafața altuia, va apărea frecare, care se numește frecare de alunecare. De exemplu, o astfel de frecare va avea loc atunci când săniile și schiurile se deplasează pe zăpadă.

Dacă un corp nu alunecă, ci se rostogolește pe suprafața altuia, atunci frecarea care apare în acest caz se numește frecare de rulare . Deci, când roțile unui vagon, o mașină se mișcă, când buștenii sau butoaiele se rostogolesc pe pământ, apare frecarea de rulare.

Forța de frecare poate fi măsurată. De exemplu, pentru a măsura forța de frecare de alunecare a unui bloc de lemn pe o placă sau o masă, trebuie să atașați un dinamometru. Apoi mutați uniform blocul de-a lungul plăcii, menținând dinamometrul orizontal. Ce va arăta dinamometrul? Două forțe acționează asupra blocului în direcția orizontală. O forță este forța elastică a arcului dinamometrului îndreptată în direcția de mișcare. A doua forță este forța de frecare îndreptată împotriva mișcării. Deoarece blocul se mișcă uniform, aceasta înseamnă că rezultanta acestor două forțe este zero. Prin urmare, aceste forțe sunt egale ca modul, dar opuse ca direcție. Dinamometrul indică forța elastică (forța de tracțiune), egală ca modul cu forța de frecare.

Prin urmare, prin măsurarea forței cu care dinamometrul acționează asupra corpului în timpul mișcării sale uniforme, măsurăm forța de frecare.

Dacă o greutate, de exemplu, o greutate, este plasată pe o bară și forța de frecare este măsurată folosind metoda descrisă mai sus, atunci aceasta va fi mai mare decât forța de frecare măsurată fără sarcină.

Cu cât este mai mare forța care presează corpul la suprafață, cu atât este mai mare forța de frecare rezultată.

Prin plasarea unui bloc de lemn pe bastoane rotunde, se poate măsura forța de frecare la rulare. Se dovedește a fi mai mică decât forța de frecare de alunecare.

Prin urmare, pentru sarcini egale, forța de frecare de rulare este întotdeauna mai mică decât forța de frecare de alunecare . De aceea, în antichitate, oamenii foloseau role pentru a trage încărcături mari, iar mai târziu au început să folosească roata.

Frecarea repausului.

Ne-am familiarizat cu forța de frecare care decurge din mișcarea unui corp pe suprafața altuia. Dar este posibil să vorbim despre forța de frecare dintre corpurile solide în contact dacă acestea sunt în repaus?

Când un corp este în repaus pe un plan înclinat, este ținut de el prin frecare. Într-adevăr, dacă nu ar exista frecare, atunci corpul ar aluneca în jos pe planul înclinat sub influența gravitației. Luați în considerare cazul când corpul este în repaus pe un plan orizontal. De exemplu, pe podea este un dulap. Să încercăm să-l mutăm. Dacă dulapul este apăsat ușor, atunci nu se va mișca de la locul său. De ce? Forța care acționează în acest caz este echilibrată de forța de frecare dintre podea și picioarele dulapului. Deoarece această forță există între corpurile în repaus unul față de celălalt, această forță se numește forță de frecare statică.

În natură și tehnologie, frecarea este de mare importanță. Frecarea poate fi benefică și dăunătoare. Când este util, încearcă să-l mărească, când este dăunător - să-l reducă.

Fără frecarea de odihnă, nici oamenii, nici animalele nu ar putea merge pe pământ, deoarece atunci când mergem, ne împingem de pe pământ. Când frecarea dintre talpa pantofului și sol (sau gheață) este mică, de exemplu, în condiții de gheață, este foarte greu să împingi de pe sol, picioarele alunecă. Pentru ca picioarele să nu alunece, trotuarele sunt stropite cu nisip. Aceasta crește forța de frecare dintre talpa pantofului și gheață.

Dacă nu ar exista frecare, obiectele ar aluneca din mâini.

Forța de frecare oprește mașina la frânare, dar fără frecare nu putea sta pe loc, a derapat. Pentru a crește frecarea, suprafața anvelopelor de pe mașină este realizată cu proeminențe cu nervuri. Iarna, când drumul este deosebit de alunecos, este stropit cu nisip și curățat de gheață.

Multe plante și animale au diverse organe care servesc pentru apucare (antenele plantelor, trunchiul elefantului, cozile tenace ale animalelor cățărătoare). Toate au o suprafață aspră pentru a crește frecarea.

Inserați . Inserțiile sunt realizate din metale dure - bronz, fontă sau oțel. Suprafața lor interioară este acoperită cu materiale speciale, cel mai adesea babbit (este un aliaj de plumb sau cositor cu alte metale) și lubrifiate. Se numesc rulmenți în care arborele alunecă pe suprafața bucșei în timpul rotației lagăre de alunecare.

Știm că forța de frecare de rulare sub aceeași sarcină este mult mai mică decât forța de frecare de alunecare. Acest fenomen se bazează pe utilizarea rulmenților cu bile și cu role. În astfel de rulmenți, arborele rotativ nu alunecă peste carcasa rulmentului fix, ci se rostogolește de-a lungul acestuia pe bile sau role de oțel.

Dispozitivul celor mai simpli rulmenți cu bile și cu role este prezentat în figură. Inelul interior al rulmentului, din otel dur, este montat pe arbore. Inelul exterior este fixat în corpul mașinii. Pe măsură ce arborele se rotește, inelul interior se rostogolește pe bile sau role între inele. Înlocuirea rulmenților alți în mașină cu rulmenți cu bile sau cu role poate reduce forța de frecare de 20-30 de ori.

Rulmenții cu bile și cu role sunt utilizați într-o varietate de mașini: mașini, strunguri, motoare electrice, biciclete etc. Fără rulmenți (folosesc frecare), este imposibil să ne imaginăm industria și transportul modern.

Care este motivul mișcării corpurilor? Răspunsul la această întrebare este dat de ramura mecanicii numită dinamică.
Cum poți schimba viteza unui corp, să-l faci să se miște mai repede sau mai încet? Doar atunci când interacționați cu alte corpuri. Atunci când interacționează, corpurile pot schimba nu numai viteza, ci și direcția de mișcare și se pot deforma, schimbând în același timp forma și volumul. În dinamică, pentru o măsură cantitativă a interacțiunii corpurilor între ele, se introduce o mărime numită forță. Iar schimbarea vitezei în timpul acțiunii forței este caracterizată de accelerație. Forța este cauza accelerației.

Conceptul de putere

Forța este o mărime fizică vectorială care caracterizează acțiunea unui corp asupra altuia, manifestată prin deformarea corpului sau o modificare a mișcării acestuia față de alte corpuri.

Forța se notează cu litera F. Unitatea de măsură în sistemul SI este Newton (N), care este egală cu forța sub acțiunea căreia un corp care cântărește un kilogram primește o accelerație de un metru pe secundă pătrat. Forța F este complet determinată dacă sunt date modulul, direcția în spațiu și punctul de aplicare.
Pentru a măsura forțele, se folosește un dispozitiv special numit dinamometru.

Câte forțe există în natură?

Forțele pot fi împărțite în două tipuri:

Acţionează cu interacţiune directă, contact (forţe elastice, forţe de frecare);
Acţionează la distanţă, la distanţă mare (atracţie, gravitaţie, magnetice, electrice).

În interacțiunea directă, de exemplu, o împușcătură dintr-un pistol de jucărie, corpurile experimentează o schimbare a formei și volumului în comparație cu starea inițială, adică deformarea compresiei, întinderii, îndoirii. Arcul pistolului este comprimat înainte de tragere, glonțul este deformat când lovește arcul. În acest caz, forțele acționează în momentul deformării și dispar odată cu aceasta. Astfel de forțe se numesc elastice. Forțele de frecare apar din interacțiunea directă a corpurilor, când se rostogolesc, alunecă unul față de celălalt.

Un exemplu de forțe care acționează la distanță este o piatră aruncată în sus, din cauza gravitației, aceasta va cădea pe Pământ, mareele care apar pe coastele oceanului. Pe măsură ce distanța crește, aceste forțe scad.
În funcție de natura fizică a interacțiunii, forțele pot fi împărțite în patru grupe:

slab;
puternic;
gravitatie;
electromagnetic.

Întâlnim toate tipurile de aceste forțe în natură.
Forțele gravitaționale sau gravitaționale sunt cele mai universale, orice are masă este capabil să experimenteze aceste interacțiuni. Ele sunt omniprezente și atotcuprinzătoare, dar foarte slabe, așa că nu le observăm, mai ales la distanțe mari. Forțele gravitaționale sunt cu rază lungă de acțiune, leagă toate corpurile din univers.

Interacțiunile electromagnetice apar între corpuri sau particule încărcate, prin acțiunea unui câmp electromagnetic. Forțele electromagnetice ne permit să vedem obiecte, deoarece lumina este una dintre formele interacțiunilor electromagnetice.

Interacțiunile slabe și puternice au devenit cunoscute prin studiul structurii atomului și a nucleului atomic. Interacțiunile puternice apar între particulele din nuclee. Cele slabe caracterizează transformările reciproce ale particulelor elementare unele în altele, acționează în reacții de fuziune termonucleară și dezintegrari radioactive ale nucleelor.

Ce se întâmplă dacă asupra corpului acționează mai multe forțe?

Când mai multe forțe acționează asupra unui corp, această acțiune este înlocuită simultan cu o forță egală cu suma lor geometrică. Forța obținută în acest caz se numește forță rezultantă. Oferă corpului aceeași accelerație ca și forțele care acționează simultan asupra corpului. Acesta este așa-numitul principiu al suprapunerii forțelor.

Interacțiunea este o acțiune care este reciprocă. Toate corpurile sunt capabile să interacționeze între ele folosind inerția, forța, densitatea materiei și, de fapt, interacțiunea corpurilor. În fizică, acțiunea a două corpuri sau a unui sistem de corpuri unul asupra celuilalt se numește interacțiune. Se știe că atunci când corpurile se apropie unele de altele, natura comportamentului lor se schimbă. Aceste schimbări sunt reciproce. Când corpurile sunt separate pe distanțe considerabile, interacțiunile dispar.

Când corpurile interacționează, rezultatul său este întotdeauna resimțit de toate corpurile (la urma urmei, când acționează asupra a ceva, urmează întotdeauna o întoarcere). Deci, de exemplu, la biliard, când un tac lovește o minge, aceasta din urmă zboară mult mai puternic decât tacul, ceea ce se explică prin inerția corpurilor. Tipurile și măsura interacțiunii corpurilor sunt determinate de această caracteristică. Unele corpuri sunt mai puțin inerte, altele mai mult. Cu cât masa corpului este mai mare, cu atât este mai mare inerția acestuia. Un corp care își schimbă viteza mai lent în timpul interacțiunii are o masă mai mare și este mai inert. Un corp care își schimbă viteza mai repede are o masă mai mică și este mai puțin inert.

Forța este o măsură care măsoară interacțiunea corpurilor. Fizica identifică patru tipuri de interacțiuni care nu sunt reductibile unele la altele: electromagnetice, gravitaționale, puternice și slabe. Cel mai adesea, interacțiunea corpurilor are loc atunci când acestea intră în contact, ceea ce duce la o modificare a vitezelor acestor corpuri, care este măsurată prin forța care acționează între ele. Deci, pentru a pune în mișcare o mașină blocată, împinsă cu mâinile, este necesar să se aplice forță. Dacă trebuie împins în sus, atunci este mult mai greu să o faceți, deoarece acest lucru va necesita multă forță. Cea mai bună opțiune în acest caz ar fi aplicarea unei forțe direcționate de-a lungul drumului. În acest caz, sunt indicate mărimea și direcția forței (rețineți că forța este o mărime vectorială).

Interacțiunea corpurilor are loc și sub acțiunea unei forțe mecanice, a cărei consecință este mișcarea mecanică a corpurilor sau a părților lor. Forța nu este un obiect al contemplației, este cauza mișcării. Fiecare acțiune a unui corp în raport cu altul se manifestă în mișcare. Un exemplu de acțiune a unei forțe mecanice care generează mișcare este așa-numitul efect „domino”. Dominourile plasate cu art cad una după alta, trecând mișcarea mai departe de-a lungul rândului dacă împingi primul domino. Există un transfer de mișcare de la o figură inertă la alta.

Interacțiunea corpurilor în contact poate duce nu numai la o încetinire sau accelerare a vitezelor lor, ci și la deformarea lor - o schimbare a volumului sau a formei. Un exemplu izbitor este o bucată de hârtie strânsă în mână. Acționând asupra acesteia cu forță, ducem la o mișcare accelerată a părților acestei foi și la deformarea acesteia.

Orice corp rezistă la deformare atunci când se încearcă să se întindă, să se comprima, să se îndoaie. Din partea laterală a corpului încep să acționeze forțe care împiedică acest lucru (elasticitate). Forța elastică se manifestă din partea arcului în momentul în care acesta este întins sau comprimat. O sarcină care este trasă de-a lungul solului de o frânghie accelerează deoarece acționează forța elastică a cordonului întins.

Interacțiunea corpurilor în timpul alunecării de-a lungul suprafeței care le separă nu provoacă deformarea lor. În cazul, de exemplu, a unui creion care alunecă pe o suprafață netedă a unei mese, schiuri sau sănii pe zăpadă compactă, există o forță care împiedică alunecarea. Aceasta este forța de frecare, care depinde de proprietățile suprafețelor corpurilor care interacționează și de forța care le presează unul pe celălalt.

Interacțiunea corpurilor poate avea loc și la distanță. Acțiunea, numită și gravitațională, are loc între toate corpurile din jur, ceea ce poate fi vizibil doar atunci când corpurile au dimensiunea stelelor sau planetelor. formate din atracția gravitațională a oricărui corp astronomic și care sunt cauzate de rotația lor. Deci, Pământul atrage Luna spre sine, Soarele atrage Pământul, deci Luna se învârte în jurul Pământului, iar Pământul, la rândul său, se învârte în jurul Soarelui.

Forțele electromagnetice acționează și la distanță. În ciuda faptului că nu atinge niciun corp, acul busolei se va întoarce întotdeauna de-a lungul liniei câmpului magnetic. Un exemplu de acțiune a forțelor electromagnetice este cel care apare adesea asupra părului la pieptănat. Separarea sarcinilor de pe ele are loc datorită forței de frecare. Părul, care se încarcă pozitiv, începe să se respingă unul pe celălalt. O astfel de statică apare adesea atunci când purtați un pulover, purtând pălării.

Acum știți care este interacțiunea corpurilor (definiția s-a dovedit a fi destul de detaliată!).

Mișcarea mecanică este o modificare a poziției unui corp în spațiu în timp față de alte corpuri.
Sarcina mecanicii este de a dezvălui tiparele comune tuturor mișcărilor, fie că este vorba de mișcarea stelelor, galaxiilor, organismelor vii (pești, păsări, animale, oameni), mașini create de om, particule de praf, fluxuri de apă și vânt, etc.
Cea mai simplă clasificare a mișcărilor poate fi efectuată în funcție de forma traiectoriei.
O traiectorie este o linie de-a lungul căreia se mișcă un corp.
În conformitate cu împărțirea liniilor în linii drepte și curbe, mișcarea este împărțită în rectilinie și curbilinie.
Dacă măsurăm lungimea traiectoriei, obținem calea. Acestea. calea este lungimea traiectoriei de-a lungul căreia s-a deplasat corpul.
Mișcarea are loc în spațiu și timp. Prin urmare, pentru a obține informații despre mișcare, este necesar să se măsoare traseul parcurs de corp și timpul în care acest drum a fost parcurs.
Corpul se poate mișca uniform și inegal. Care este diferența dintre mișcarea uniformă și neuniformă? Și care este mai comun?
Cea mai comună este mișcarea neuniformă. Așa se mișcă aproape toate corpurile. Acesta este momentul în care corpul se mișcă mai întâi rapid, apoi încet, apoi se poate opri cu totul. Mișcarea neuniformă este o mișcare în care un corp parcurge căi diferite în orice intervale de timp egale. Dacă corpul parcurge aceleași căi în intervale egale de timp, atunci o astfel de mișcare se numește uniformă. De acord că o astfel de mișcare este mai puțin frecventă. Încercați să dați un exemplu. Gând!?
Conceptul de viteză este „la vedere, la auz” pentru toată lumea. Și totul pare să fie clar. Dar este totul atât de clar?
Să presupunem că vi s-a spus: viteza mașinii este de 60 km/h. Ce înseamnă de fapt acest număr? Că o mașină a condus exact 60 de km la fiecare oră? Improbabil. Ei bat tronsoane atunci când o mașină a parcurs o distanță mai mare sau mai mică într-o oră. O medie de 60 km? Dar mașina ar putea conduce în general mai puțin de o oră și să parcurgă o distanță mai mică de 60 de km.
După cum puteți vedea, acest concept simplu, chiar banal, nu este atât de simplu.
Pentru a rezolva problemele care apar, trebuie să dăm o definiție strictă a vitezei, ceea ce vom face.
Valoarea egală cu raportul dintre întregul drum și timpul de mișcare a corpului se numește viteza medie de mișcare ( v cf \u003d s / t)
Acest concept este cel mai des folosit, dar cuvântul „medie” este omis și în zadar, deoarece aceste cuvinte impun restricții semnificative privind utilizarea conceptului.
Dacă mișcarea este uniformă, atunci pur și simplu vorbesc despre viteză. Și formula este aproape aceeași: v=s/t. Viteza unui corp în mișcare uniformă este o valoare egală cu raportul dintre drum și timpul în care a fost parcurs această cale.
Nu va fi de prisos să menționăm că viteza este o mărime fizică vectorială.
O mărime vectorială este o mărime care, pe lângă o valoare, are și o direcție. Astfel de cantități sunt indicate printr-o literă cu o săgeată în partea de sus.
Iar cantitățile care au doar o valoare numerică se numesc scalare.

Dacă ai citit despre fenomenul de inerție, ar fi trebuit să înțelegi că viteza unui corp se schimbă doar dacă un alt corp acționează asupra lui. Dar, în același timp, se modifică și viteza celui de-al doilea corp. Încercați să vă împingeți pe gheață de la un prieten care stă în apropiere. Vei observa că și prietenul tău va începe să se miște. Corpurile interacționează. Nu există acțiune unilaterală.