Проект "Физические законы и границы их применимости"

Авторы проекта – учащиеся 9 класса ОКУ «Санаторная школа-интернат г. Калининска»

Семенов Ярослав,

Иванов Сергей,

Земсков Яков.

Руководитель проекта -

учитель физики

ОКУ « Санаторная

школа-интернат

г.Калининска»

Васылык Марина Викторовна__

План проекта:

• Законы Ньютона
• Закон всемирного тяготения
• Закон сохранения импульса
• Закон сохранения энергии
• Занимательные задачки
• Викторина «Великие физики»
• Вывод

Цели проекта:

• Рассмотреть важнейшие физические законы
• Привести примеры проявления этих законов в нашей жизни
• Рассмотреть наиболее интересные задачи, связанные с физическими законами.
• Познакомиться с великими физиками, открывшими эти законы.

• Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела.

• Первый закон Ньютона называют законом инерции.
• Системы отсчета, относительно которых тела движутся с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на них, называются инерциальными.

Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.

F = m a

F

a

m

v

Сила – причина изменения скорости

F

V

V 0

F = 0

F = 0

V 0 = 0

Автомобиль движется

с ускорением

F = m a

Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

F 1 = - F 2

F 2

F 1

m 2

m 1

• Ньютон пришел к выводу, что все тела во Вселенной взаимно притягивают друг друга.
• Взаимное притяжение между всеми телами называется всемирным тяготением – гравитационной силой.

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Mm

F г = G

r 2

Формула применима , если:

• одно из взаимодействующих тел – шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела

• размеры тел пренебрежительно малы по сравнению с расстоянием между ними;

m 2

m 1

m 2

r

m 1

r

• оба тела однородны и имеют шарообразную форму;

r

m 1

m 2

Гравитационная постоянная -

это коэффициент пропорциональности, который одинаков для всех тел

G  = 6,67·10 -11 Н •м 2 /кг 2

Удивительный и странный По устройству мир земной! Во всемирной постоянной Смысл содержится простой: Притяжения здесь сила Для двух тел отражена, Килограмм у каждой было, Между ними – метр длина.

Е.Ефимовский.

G

Импульс тела – мера механического движения

v

p

m 1

p = m v

p – импульс тела, кг •м/с

m – масса тела, кг

v – скорость тела, м/с

p сист =m 1 v 1 + m 2 v 2 +…+ m n v n

v 1

m n

m 2

m 1

v n

v 2

Реактивный самолёт

Катер с водометным двигателем

Ракета

Удары при авариях

Взрывы

Реактивное оружие

Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде, таким образом, забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через эту же воронку в результате этого каракатица довольно быстро плавает задней частью тела вперёд. Причём каракатица, направляя трубку воронки вбок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в любых направлениях.

Так же перемещаются кальмары? Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанических глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирает в себя воду, а затем с огромной силой проталкивает её через особое отверстие, и с большой скоростью (до 70км/ч) двигается толчками назад. При этом все 10 щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму.

Кинетическая энергия

Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения

m v 2

E k =

2

Чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше его кинетическая энергия.

Летящая пуля и стрела

Движение ракеты

Полёт птиц

Движение автомобиля

Движение животных и человека

Движение облаков

Потенциальная энергия

Энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного итого же тела

E п = Fh

E п = gmh

Потенциальной энергией обладает всякое упругое деформированное тело

Парашютист

Водопад

Люди у костра

При каком условии из перевёрнутого ведёрка вода не выливается?

Вода не выливается из ведёрка, которое вращается, даже тогда, когда оно перевёрнуто вверх дном. Только, вращать ведро надо достаточно быстро. Указанное явление есть не что иное, как проявление инерции, а всякое движение по инерции осуществляется без участия сил(по I закону Ньютона).

Яблоко падает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой, же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Почему же мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того чтобы сказать: «Яблоко и земля падают друг на друга"?

Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с², а земному шару - во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в огромное число раз больше массы яблока, и поэтому земля получает перемещение настолько маленькое, что практически его можно считать равным 0.

История о том как "лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись", известна всем. И результат тоже известен «а воз и ныне там». Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова.

...Лебедь рвётся в облака,

Рак пятится назад,

А щука тянет в воду.

Басня утверждает, что "воз и ныне там", другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна 0. Лебедь помогает раку и щуке её тяга направлена против силы тяжести, она уменьшает трение колёс о землю и об оси, облегчая тем самым вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, и их равнодействующая не может быть равна 0.

Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Вот его рассказ: «Однажды, спасаясь от турок, я попробовал перепрыгнуть болото верхом на коне. Но конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу шлёпнулись в жидкую грязь. Нужно было выбирать одно из двух: погибнуть или как-то спастись. Я решил спастись. Но как? Ничего под рукой не было. Но голова-то у нас всегда под рукой. Я рванул себя за волосы и таким образом вытащил из болота вместе с конём, которого сжал обеими ногами, как щипцами" Обоснуйте невозможность этого.

Это противоречит III закону Ньютона. Никакие внутренние силы не могут сообщить телу движение. Они могут сместить отдельные части тела, а его центр тяжести остаётся на месте. Силы взаимодействия между телами замкнутой системы не могут изменить положения центра масс системы.

• Перетягивание каната. Если по 3 закону Ньютона на обе команды со стороны каната действуют одинаковые по модулю силы, направленные в противоположные стороны до команды тоже действуют на канат с одинаковыми по модулю и противоположными по направлению силами. Почему же одна из команд перетягивает другую?

Команды стоят на полу, упираясь в его поверхность и отталкивая землю назад. По тому же 3 закону Ньютона земля действует на каждую команду с такой же по модулю, но противоположно направленной силой. То есть с одной стороны команды взаимодействуют через канат, а с другой стороны каждая команда взаимодействует с землёй. Победит та команда, которая сильнее опирается о землю.

• Итальянский физик. Основатель экспериментальной физики. Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики. При жизни был известен как активный сторонник гелиоцентрической системы мира открыл явление инерции. Вспомните Пизанскую башню.

Галилео Галилей

• Научный оппонент Ньютона, утверждавший, что сила всемирного тяготения должна быть пропорциональна расстоянию, а не обратно пропорциональна квадрату расстояния.
• Основной закон деформации, касающийся силы упругости носит его имя.

Роберт Гук

• Русский учёный создал на основе механики Ньютона теорию космических летательных аппаратов.
• Предложил использование многоступенчатых ракет.

Константин Эдуардович Циолковский

• Этот английский физик в 1788 году впервые предложил опыт по измерению гравитационной постоянной с использованием крутильных весов.

Генри Кавендиш

• Он предложил свою компромиссную геогелиоцентрическую систему мира, которая представляла собой комбинацию учений Птолемея и Коперника.

Тихо Браге

Выводы

• Границы применимости физических законов очень широки.
• Они охватывают не только физические, но и природные явления.
• Физические законы применяются в быту, в технике, да и во всей нашей жизни.
• Мы в этом убедились на рассмотренных примерах.

Источники информации :

• wikipedia.ru\
• http : // «Кирилл и Мефодий» 2005-2008 г.г.
• Энциклопедия «Что есть что?»
• DVD -энциклопедия
• CD-Rom