Электронный учебник Движение и силы

Движение и силы

Авторы: уч-ся 8 а класса школы 1412

Пономарева Саша, Пономарева Даша

• Учитель Ковалева Галина Федоровна

Содержание

• Что такое сила, ньютон и динамометр
• Какие разновидности сил встречаются в природе
• Можно ли силы складывать и вычитать.
• Закон покоя или равномерного прямолинейного движения.

• Задания для самоконтроля.

Что такое сила, ньютон и динамометр

Когда мы несем тяжелую стопку книг или кирпичей, то мы с силой удерживаем их; с силой надавливаем на предметы если их нужно плотно прижать друг к другу.

Тяжелая гиря, приземляясь, с силой ударит по земле. Воздушный шар, готовый к полету, с силой натягивает удерживающий его канат. Во всех этих примерах «с силой» есть нечто общее – действие тел друг на друга.

В физике часто не указывают, какое тело и как действуют на другое тело, а просто говорят, ч то на тело действует сила

Сила есть физическая величина, характеризующая действие тел друг на друга , то есть являющаяся мерой этого действия

Известны четыре признака действия на тело силы:

• изменение скорости
• направления движения тела;
• изменение формы
• размеров тела.

Если есть хотя бы один из этих признаков, то про такое тело физик скажет: «На это тело действует сила».

Например, отбивая тенистый шарик ракеткой, мы можем наблюдать первые два признака – изменение скорости шарика и изменение направления его движения

.

. А рассматривая шуточный рисунок с бабочкой и медведем, нетрудно увидеть и оставшиеся два признака – изменение размеров и формы натянутого гамака

" width="640"

Сила может быть больше или меньше. Например, тройка лошадей тянет сани с большей силой, чем одна лошадь; сила давления книги на стол больше, чем сила давления тетради. Поэтому рассмотрим теперь вопрос об измерении сил. Прибор для измерения сил называют динамометром.

Динамометр

Главная часть динамометра – специально изготовленная пружина к которой прикреплена стрелка. Она перемещается по шкале, размеченной в единицах силы. Например шуточный рисунок с осликом иллюстрирует измерение силы, с которой ослик тянет за веревку, прикрепленную к крючку динамометра

Единица измерения силы называется

1 ньютон.

Это приблизительно такая сила, с которой грузик массой 102 г в результате притяжения к земле давит на нашу ладонь или другую неподвижную опору.

В физике единицы величин выбирают не случайным образом, а так, чтобы они были согласованны с уже выбранными ранее единицами.

Как же выбрали единицу силы – 1 ньютон?

Оказывается, что если на покоящееся тело начнет действовать сила, то это тело будет двигаться ускорено, а точнее, равномерно ускорено, Это значит, что за равные промежутки времени скорость времени будет возрастать на равные величины. Зная эту особенность движения тел,

силой в 1 ньютон назвали такую силу, которая, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м / с.

F

Действие силы на тело зависит от трех причин:

• числового значения,
• направления
• площади приложения к телу.

.

Другими словами, действие силы на тело зависит от точки ее приложения.

Если стоящий брусок толкнуть в верхней точке, то он упадет,

а если же в нижней – то он передвинется правее

На рисунках и чертежах силу изображают в виде стрелки. Ее направление символизирует направление действия силы, а длина – числовое значение силы. Стрелку, изображающую силу на чертеже, называют вектором этой силы .

F

Другими словами, вектор силы –это изображение силы на чертеже

Какие бывают разновидности сил

Силой упругости

называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров. Это происходит, если тело сжимают (например зажатая в станке деталь), растягивают (натянутый трос лифта), изгибают (изогнутое древко лука) или скручивают (проволока, свернутая в пружину или в белье, выжимаемое руками).

сила упругости

Рассмотрим более подробно

Сила тяготения

Английский ученый Исаак Ньютон первым доказал и установил закон всемирного тяготения

Силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел.

Силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расстояние между ними.

Силой тяготения называют силу, с которой все тела притягиваются друг к другу (явление гравитации) . Разновидность силы тяготения является сила тяжести – сила, с которой тело притягивается к Земле. Сила тяжести, например, ускоряет движение свободно падающего мяча или, наоборот, замедляя движение брошенного вверх камня или портфеля.

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести .

Обозначение силы тяжести: F тяж

Направление силы тяжести: вертикально вниз

На Луне сила тяжести примерно в 6 раз слабее, чем на Земле, а на Юпитере - в 2,5 раза сильнее, чем на Земле. В таких условиях 10-ти килограммовая гиря будет казаться нам 25-ти килограммовой.

Силой трения называют силу, препятствоющую движению одного тела по поверхности другого. Из-за действия силы трения останавливаются скатившиеся с гор санки и автомобиль с выключенным двигателем. Трение является причиной износа механизмов, стирание шин автомобилей, затупление ножей.

Сила Архимеда

Выталкивающей силой (или силой Архимеда) называют силу, с которой жидкость или газ действует на погруженное в них тело. Другими словами, жидкость или газ выталкивают погруженные в них тела. Например, мяч выталкивается водой на ее поверхность, мыльные пузыри будут всплывать и плавать в углекислом газе .

Каждая сила обязательно имеет пространственное направление. Рассмотрим еще раз рисунок мальчика, шагающего по планете, Там показано, что сила тяжести, действующая на мальчика, направлены вертикально вниз, то есть к центру планеты. Направление архимедовой силы мы изучим в следующей теме, а пока лишь скажем, что обычно она направлена противоположно силе тяжести, то есть вертикально вверх.

Fa рх

F т

Немного сложнее определяются направления силы упругости и силы трения, Запомните: сила упругости всегда направлена противоположно той силе , которая вызвала появление силы упругости, то есть изменила форму или размеры тела. Например, стеклянный кубик положили на пружину. Той силой, которая изменила форму и размеры пружин, является сила давления лежащего кубика. Она направлена вниз (черная стрелка). Следовательно, сила упругости пружины направлена в противолежащую сторону, то есть вверх (белая стрелка ).

Сила трения всегда направлена противоположно направлению скольжения (или возможного скольжения) рассматриваемого тела по поверхности другого .

Например, брусок толкнули влево, и он начал скользить по поверхности стола (см. чертеж). В этом случае рассматриваемое тело – поверхность стола. Так как брусок движется влево, то сила трения бруска о стол будет направлена вправо.

Еще раз рассмотрите рисунок, где автомобиль, едущий влево по улице, тормозит перед мечом. При резком торможении, колеса автомобиля перестают вращаться и начинают со скрипом скользить по асфальту (говорят: ” визг тормозов ”) . В этой ситуации рассматриваемым телом является автомобиль, а другим телом – асфальт дороги. Направлением скольжения рассматриваемого тела по поверхности другого будет направление влево по улице. Следовательно, сила трения колес автомобиля о дорогу будет направлена противоположно, то есть вправо по улице.

3-в Можно ли силы складывать и вычитать

Бывает, что на тело действует сразу несколько сил. Например, к санкам приложены две силы. Сила F1 и F тр.

Силу, производящую над телом такое же действие, как и несколько других сил, называют

равнодействующей силой.

Если силы, приложенные к телу, направленные в одну и ту же сторону, то равнодействующая сила равна сумме этих сил и направлена в туже сторону, что и исходные силы

Рассмотрим теперь ситуацию, когда к телу приложены силы, направленные противоположно. Лена и Катя – сестренки и им обеим хочется поиграть с медвежонком. Но игрушка одна, И сестренки тянут ее: каждая к себе. Будь Лена посильнее, игрушка оказалась бы в ее руках, но и Катя не может отнять медвежонка у сестры.

Девочки тянут игрушку, значит, на нее действуют сразу две силы.

Иногда сила Лены становится чуть больше и медвежонок (на чертеже он обозначен серым квадратом ) сдвигается влево,

а иногда сила Кати становится больше и медвежонок сдвигается вправо.

F Катя

F Лена

На каждом из двух нижних квадратов в виде толстой стрелки изображена сила, производящая над медвежонком такое же действие, как и две “ верхние ” силы. Согласно определению, эта сила – их равнодействующая. Вы видите, что на обоих рисунках она направлена в сторону большей из двух сил :

Итак, если две силы, приложенные к телу, направлены противоположные стороны, то равнодействующая сила равна разности этих сил и направлена в сторону большей из них.

Особую разновидность сил, приложенных к одному и тому же телу и направленных противоположно, представляют собой так называемые уравновешенные силы. Чтобы изучить их, вернемся к ситуации с сестренками. Как мы уже отметили, силы девочек лишь иногда становятся неравными, а большую же часть времени силы Лены и Кати равны, то есть уравновешивают друг друга.Можно сказать короче:сила Лены и Кати – уравновешенные силы.Итак,…

… уравновешенные силы – это такие две силы, которые:

• приложены к одному и тому же телу;
• имеют одинаковую величину;
• направлены по одной прямой в противоположные стороны.

Закон покоя или равномерного и прямолинейного движения можно сформулировать не только при помощи понятия «уравновешенные силы», но и при помощи понятия «равнодействующая сила». Вспомнив, что равнодействующая уравновешенных сил равна нулю, получим: тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если равнодействующая всех сил, приложенных к этому телу, равна нулю

Уравновешенные силы обладают интересным свойством: они не имеют равнодействующей; точнее, их равнодействующая равна нулю. Действительно, взгляните на чертеж справа. Так как уравновешенные силы равны по величине, то, согласно правилу вычислению равнодействующую для сил, направленных противоположно, мы должны из значения одной силы вычесть значение другой силы. И, вычитая длину одного вектора из длины другого вектора , мы получим ноль.

3-г Закон покоя или равномерного прямолинейного движения.

Наблюдение за Леной и Катей, а также многие другие наблюдения показывают, что если тело не ускоряет и не замедляет своего движения и не изменяет направления движения, то все силы, действуют на тело, уравновешены :

Сказанное можно выразить схемой:

На тело не действуют

вообще или действуют

только уравновешенные

силы.

Тело находится в покое

или движется равномерно

и прямолинейно

Тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно

На тело не действуют силы вообще или действуют только уравновешенные

Обратите внимание, что на схеме мы употребили выражение “ тело находится в покое или движется равномерно “ , а в первом абзаце – “ тело не ускоряет и не замедляет своего движения. ” . Надеюсь, вы понимаете, что если тело не ускоряет и не замедляет своего движения, то оно движется равномерно (скорость тела постоянна), либо покоится (скорость тела равна нулю). Другими словами, выражения, заключенные в кавычки, являются синонимами .

Кроме того, в первом абзаце есть выражение ” тело не изменяет направление движения “ , а на схеме – “ движется прямолинейно ” . Надеюсь, вы также понимаете, что если тело не изменяет направления движения, то оно движется по прямой линии, то есть прямолинейно . Другими словами, выражения , заключенные в кавычки, опять – таки являются выражениями – синонимами .

Согласно схеме закона покоя или равномерного прямолинейного движения можно сформулировать и иначе:

• если на тело действуют только уравненные силы, то такое тело либо покоится , либо движется равномерно и прямолинейно.

Такая формулировка закона подчеркивает, что если силы, действующие на тело, являются уравновешенными, то тело необязательно будет находится в покое: оно может и двигаться, но лишь равномерно и прямолинейно, а не как-то иначе.

Закон покоя или равномерного и прямолинейного движения можно сформировать не только при помощи понятия «уравновешенные силы» , но и при помощи понятия «равнодействующая сила». Вспомнив, что равнодействующая уравновешенных сил равна нулю, получим: тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если равнодействующая всех сил приложенных к этому телу, равна нулю.

• Рассмотрим теперь образцы устных ответов на задания теста

• 2 блок.
• Кубик тонет в воде . F тяж. = 13Н,
• F тр= 2Н, F арх= 11Н.
• Выясним направления действия сил: сила тяжести-вниз, архимедова сила- вверх. Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению рассматриваемого тела (см. 4.2).
• Следовательно, так как кубик движется вниз, то сила его трения о воду направлена вверх. Применим правило вычисления равнодействующей (см.3.6). Так как сила трения и архимедова сила приложены к одному и тому же телу – кубик и направлены в одну и ту же сторону – вверх, то результирующая сила будет равна их сумме:
• 2Н+11Н=13Н
• и так же направлена вверх.

• Имеем:
• к одному и тому же телу – кубику приложены две одинаковые по величине и противоположно направленные силы – сила тяжести и равнодействующая силы Архимеда и силы трения. Следовательно, согласно определению уравновешенных сил силу тяжести и равнодействующую следует назвать уравновешенными силами.
• Поскольку на кубик больше никакие силы не действуют, то мы имеем право сказать: «на кубик действуют только уравновешенные силы». Следовательно, мы можем применить закон. Применяя, получаем: кубик движется равномерно.

Вопросы

• Что такое сила?
• Назови признаки действия силы. Приведи примеры.
• Подтверди примерами, что действие одного тела на другое может быть больше или меньше.
• Что такое динамометр? Как он устроен?

• Какую силу измеряет динамометр на рисунке?
• Назови единицу измерения силы.
• Чему она приблизительно равна?
• Велика или мала сила в 10Н? Приведи сравнение.
• Как выбрана единица силы – 1 ньютон?
• От каких причин зависит действие силы на тело?
• Какие случаи мы будем изучать в этой теме?
• Опиши по рисунку, как ты понимаешь, что действие силы на тело зависит от точки ее приложения.
• Как силу изображают на чертежах?
• Что такое вектор силы?

Конец главы

Авторы: уч-ся 8 а класса школы 1412

Абдулаева Мадина, Манухина Ирина, Пономарева Саша, Пономарева Даша