Prezentacija na temu: "Newtonovi zakoni Opća lekcija. Kako se tijelo giba ako na njega ne djeluju druge sile? Tijelo."

Kako se giba tijelo ako na njega ne djeluju druge sile? Kako se giba tijelo ako na njega ne djeluju druge sile? Tijelo se giba ravnomjerno pravocrtno. Mijenja li to njegovu brzinu? Tijelo se giba ravnomjerno pravocrtno. Mijenja li to njegovu brzinu? Kako se čita prvi Newtonov zakon? Kako se čita prvi Newtonov zakon? Giba li se referentni okvir ubrzano u odnosu na inercijalni okvir inercijalan? Giba li se referentni okvir ubrzano u odnosu na inercijalni okvir inercijalan? Što je razlog ubrzanog gibanja tijela Što je razlog ubrzanog gibanja tijela

Kako se čita drugi Newtonov zakon? Kako se čita drugi Newtonov zakon? Kako čitati treći Newtonov zakon Kako čitati treći Newtonov zakon Koji se referentni sustavi nazivaju inercijskim? Koji se referentni sustavi nazivaju inercijskim? Koji se referentni sustavi nazivaju neinercijalnim? Koji se referentni sustavi nazivaju neinercijalnim? Jedinicu za silu izrazite jedinicom za masu i akceleraciju. Jedinicu za silu izrazite jedinicom za masu i akceleraciju.

Priča o tome kako su “Labud, rak i štuka počeli nositi tovar prtljage” poznata je svima. Priča o tome kako su “Labud, rak i štuka počeli nositi tovar prtljage” poznata je svima. ...Labud juri u oblake, ...Labud juri u oblake, rak se vraća, rak se vraća, a štuka se vuče u vodu. I štuka povuče u vodu. Opravdajte nedosljednost ove tvrdnje sa stajališta klasične mehanike. Opravdajte nedosljednost ove tvrdnje sa stajališta klasične mehanike.

Ispuni prazna mjesta: Popuni prazna mjesta: Djelovanjem sile tijelo se giba... Djelovanjem sile tijelo se giba... Ako se uz stalnu masu tijela sila poveća. za 2 puta, zatim ubrzanje... za... puta. Ako se pri stalnoj masi tijela sila poveća 2 puta, tada se ubrzanje ... puta. Ako se masa tijela smanji za 4 puta, a sila koja djeluje na tijelo poveća za 2 puta, tada je akceleracija ... za ... puta. Ako se masa tijela smanji za 4 puta, a sila koja djeluje na tijelo poveća za 2 puta, tada je akceleracija ... za ... puta. Ako se sila poveća 3 puta, a masa ..., tada će akceleracija ostati nepromijenjena. Ako se sila poveća 3 puta, a masa ..., tada će akceleracija ostati nepromijenjena.

Dani su grafovi ovisnosti projekcije brzine i akceleracije o vremenu za pravocrtno gibanje. Navedite u kojim područjima se kompenzira djelovanje okolnih tijela. Koji je smjer rezultante sile u odnosu na smjer gibanja? Dani su grafovi ovisnosti projekcije brzine i akceleracije o vremenu za pravocrtno gibanje. Navedite u kojim područjima se kompenzira djelovanje okolnih tijela. Koji je smjer rezultante sile u odnosu na smjer gibanja? v a

Razmotrite kretanje automobila. Na primjer, ako automobil prijeđe 15 km svakih četvrt sata (15 minuta), 30 km svakih pola sata (30 minuta) i 60 km svakog sata, smatra se da se kreće jednoliko.

Neravnomjerno kretanje.

Ako tijelo prijeđe jednake udaljenosti u bilo kojim jednakim intervalima vremena, njegovo se gibanje smatra jednolikim.

Jednoliko kretanje je vrlo rijetko. Zemlja se oko Sunca kreće gotovo jednoliko; svake godine Zemlja napravi jedan krug oko Sunca.

Gotovo nikada vozač automobila ne uspijeva održati ravnomjerno kretanje - iz raznih razloga mora ili ubrzati ili usporiti. Kretanje kazaljki na satu (minutne i satne) samo se doima ujednačenim, što je lako uvjeriti promatranjem kretanja sekundne kazaljke. Ona se pomakne i onda stane. Ostale dvije strelice kreću se na potpuno isti način, samo sporo, pa se stoga ne vide njihovi trzaji. Molekule plina koje udaraju jedna o drugu zastanu na neko vrijeme, a zatim se ponovno ubrzaju. Tijekom naknadnih sudara, s drugim molekulama, ponovno usporavaju svoje kretanje u prostoru.

Sve su to primjeri neravnomjernog kretanja. Tako se kreće vlak, napuštajući stanicu, prolazeći sve veće i veće kolosijeke u jednakim vremenskim razmacima. Skijaš ili klizač prelazi jednake udaljenosti u različitim vremenima natjecanja. Tako polijeće avion, otvaraju se vrata ili se kreće pahulja koja pada.

Ako tijelo prelazi različite puteve u jednakim vremenskim intervalima, tada se njegovo gibanje naziva neravnomjernim.

Neravnomjerno kretanje može se promatrati eksperimentalno. Na slici su prikazana kolica s kapaljkom iz koje padaju kapi u pravilnim razmacima. Kada se kolica kreću pod utjecajem tereta, vidimo da razmaci između tragova kapi nisu isti. A to znači da u istim vremenskim razdobljima kolica putuju različitim stazama.

Ubrzati. Jedinice brzine.

Često kažemo da se neka tijela kreću brže, druga sporije. Na primjer, turist šeće autocestom, automobil juri, avion leti u zraku. Pretpostavimo da se sva gibaju jednoliko, ali će kretanje tih tijela biti različito.

Automobil se kreće brže od pješaka, a avion brže od automobila. U fizici se veličina koja karakterizira brzinu kretanja naziva brzina.

Pretpostavimo da turist prijeđe 5 km za 1 sat, automobil 90 km, a brzina zrakoplova je 850 km na sat.

Brzina pri jednolikom gibanju tijela pokazuje koliko je tijelo prešlo put u jedinici vremena.

Dakle, koristeći pojam brzine, sada možemo reći da se turist, automobil i avion kreću različitim brzinama.

Kod jednolikog gibanja brzina tijela ostaje stalna.

Ako biciklist prijeđe put od 25 m za 5 sekundi, tada će njegova brzina biti 25m/5s = 5m/s.

Da bismo odredili brzinu jednolikog gibanja, potrebno je put koji tijelo prijeđe u određenom vremenskom razdoblju podijeliti s tim vremenskim razdobljem:

brzina = put/vrijeme.

Brzina je označena sa v, put sa s, vrijeme sa t. Formula za pronalaženje brzine izgledat će ovako:

Brzina tijela pri jednolikom gibanju je veličina koja je jednaka omjeru puta i vremena za koje se taj put prijeđe.

U međunarodnom sustavu (SI) brzina se mjeri u metrima u sekundi (m/s).

To znači da se za jedinicu brzine uzima brzina takvog jednolikog gibanja da u jednoj sekundi tijelo prijeđe put od 1 metra.

Brzina tijela može se mjeriti i u kilometrima na sat (km/h), kilometrima u sekundi (km/s), centimetrima u sekundi (cm/s).

Primjer. Vlak u ravnomjernoj vožnji prijeđe put od 108 km za 2 sata. Izračunaj brzinu vlaka.

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

Riješenje. v = s/t, v = 108 km/2 h = 54 km/h. Jednostavno i lako.

Izrazimo sada brzinu vlaka u SI jedinicama, odnosno kilometre ćemo pretvoriti u metre, a sate u sekunde:

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

Odgovor: v = 54 km/h, odnosno 15 m/s.

Tako, Brojčana vrijednost brzine ovisi o odabranoj jedinici.

Brzina, osim brojčane vrijednosti, ima i smjer.

Na primjer, ako trebate naznačiti gdje će avion koji polazi iz Vladivostoka biti za 2 sata, tada morate navesti ne samo vrijednost njegove brzine, već i odredište, tj. njegov smjer. Veličine koje osim numeričke vrijednosti (modula) imaju i smjer nazivamo vektor.

Brzina je vektorska fizikalna veličina.

Sve vektorske veličine označene su odgovarajućim slovima sa strelicom. Na primjer, brzina je označena simbolom v sa strelicom, a modul brzine označen je istim slovom, ali bez strelice v.

Neke fizičke veličine nemaju smjer. Karakterizira ih samo brojčana vrijednost. To su vrijeme, volumen, duljina itd. Oni su skalarni.

Ako se pri gibanju tijela mijenja brzina od jednog dijela puta do drugog, tada je takvo kretanje neravnomjerno. Za karakterizaciju neravnomjernog gibanja tijela uveden je pojam prosječne brzine.

Na primjer, vlak od Moskve do Sankt Peterburga putuje brzinom od 80 km/h. Koju brzinu znače? Uostalom, brzina vlaka na stajalištima je nula, nakon zaustavljanja raste, a prije zaustavljanja se smanjuje.

U tom slučaju vlak se kreće neravnomjerno, što znači da je brzina od 80 km/h prosječna brzina vlaka.

Određuje se gotovo na isti način kao i brzina pri jednolikom gibanju.

Da bismo odredili prosječnu brzinu tijela tijekom neravnomjernog gibanja, cijeli prijeđeni put treba podijeliti s cijelim vremenom gibanja:

Treba podsjetiti da će samo s jednolikim gibanjem omjer s/t biti konstantan tijekom bilo kojeg vremenskog razdoblja.

Uz neravnomjerno kretanje tijela, prosječna brzina karakterizira kretanje tijela tijekom cijelog vremenskog razdoblja. Ne objašnjava kako se tijelo kretalo u različitim vremenskim točkama tijekom tog razdoblja.

U tablici 1 prikazane su prosječne brzine gibanja nekih tijela.

stol 1

Prosječne brzine kretanja nekih tijela, brzina zvuka, radiovalova i svjetlosti.

Izračun rute i vremena kretanja.

Ako su poznati brzina tijela i vrijeme tijekom jednolikog gibanja, tada se može pronaći put koji je tijelo prešlo.

Kako je v = s/t, put je određen formulom

Da bismo odredili put koji tijelo prijeđe tijekom jednolikog gibanja, potrebno je brzinu tijela pomnožiti s vremenom njegova gibanja.

Sada, znajući da je s = vt, možemo pronaći vrijeme tijekom kojeg se tijelo gibalo, tj.

Za određivanje vremena tijekom neravnomjernog gibanja potrebno je prijeđeni put tijela podijeliti s brzinom njegova gibanja.

Ako se tijelo kreće neravnomjerno, tada, znajući njegovu prosječnu brzinu kretanja i vrijeme tijekom kojeg se to kretanje događa, pronađite put:

Pomoću ove formule možete odrediti vrijeme kada se tijelo kreće neravnomjerno:

Inercija.

Promatranja i pokusi pokazuju da se brzina tijela sama po sebi ne može promijeniti.

Iskustvo s kolicima. Inercija.

Nogometna lopta leži na terenu. Nogometaš ga udarcem pokreće. Ali sama lopta neće promijeniti svoju brzinu i neće se početi kretati dok druga tijela ne djeluju na nju. Metak umetnut u cijev pištolja neće izletjeti dok ga ne izguraju barutni plinovi.

Dakle, i lopta i metak nemaju svoju brzinu dok na njih ne djeluju druga tijela.

Nogometna lopta koja se kotrlja po tlu zaustavlja se zbog trenja o tlo.

Tijelo smanjuje brzinu i ne zaustavlja se samo od sebe, već pod utjecajem drugih tijela. Pod utjecajem drugog tijela mijenja se i smjer brzine.

Teniska loptica mijenja smjer nakon udarca u reket. Nakon što udari u palicu hokejaša, pak također mijenja smjer kretanja. Smjer kretanja molekule plina se mijenja kada udari u drugu molekulu ili stijenke posude.

Sredstva, promjena brzine tijela (veličine i smjera) nastaje kao posljedica djelovanja drugog tijela na njega.

Napravimo eksperiment. Postavimo ploču pod kutom na stol. Stavite hrpu pijeska na stol, na maloj udaljenosti od kraja ploče. Postavite kolica na nagnutu dasku. Kolica, nakon što su se otkotrljala niz nagnutu dasku, brzo se zaustavljaju, udarajući o pijesak. Brzina kolica se vrlo brzo smanjuje. Njegovo kretanje je neravnomjerno.

Poravnajmo pijesak i opet pustimo kolica s prethodne visine. Kolica će sada prijeći veću udaljenost preko stola prije nego što se zaustave. Brzina mu se sporije mijenja, a kretanje postaje bliže jednolikom.

Ako potpuno uklonite pijesak s putanje kolica, tada će jedina prepreka njegovom kretanju biti trenje na stolu. Kolica se još sporije zaustavljaju i putovat će dalje nego prvi i drugi put.

Dakle, što je manji utjecaj drugog tijela na kolica, to se brzina njegovog gibanja duže održava i to je bliža jednolikoj.

Kako će se gibati tijelo ako na njega uopće ne djeluju druga tijela? Kako se to može eksperimentalno utvrditi? Temeljite pokuse proučavanja gibanja tijela prvi je izveo G. Galileo. Oni su omogućili da se utvrdi da ako na tijelo ne djeluju druga tijela, ono ili miruje ili se giba pravocrtno i jednoliko u odnosu na Zemlju.

Pojava održavanja brzine tijela bez djelovanja drugih tijela na njega naziva se inercija.

Inercija- od latinskog inercija- nepokretnost, neaktivnost.

Dakle, gibanje tijela bez djelovanja drugog tijela na njega naziva se gibanje po inerciji.

Na primjer, metak ispaljen iz pištolja i dalje bi letio, održavajući svoju brzinu, da na njega ne djeluje drugo tijelo - zrak (točnije, molekule plina koje se nalaze u njemu). Kao rezultat toga, brzina metka se smanjuje. Biciklist prestaje okretati pedale i nastavlja se kretati. Mogao bi održati brzinu kretanja da na njega ne djeluje sila trenja.

Tako, Ako na tijelo ne djeluju druga tijela, ono se giba stalnom brzinom.

Međudjelovanje tijela.

Već znate da se pri neravnomjernom kretanju brzina tijela mijenja s vremenom. Promjena brzine tijela nastaje pod utjecajem drugog tijela.

Iskustvo s kolicima. Kolica se kreću u odnosu na stol.

Napravimo eksperiment. Na kolica ćemo pričvrstiti elastičnu ploču. Zatim ga savijemo i zavežemo koncem. Kolica miruju u odnosu na stol. Hoće li se kolica pomaknuti ako se elastična ploča ispravi?

Da bismo to učinili, rezat ćemo nit. Ploča će se ispraviti. Kolica će ostati na istom mjestu.

Zatim ćemo postaviti druga slična kolica blizu savijene ploče. Spalimo nit opet. Nakon toga se oba kolica počinju kretati u odnosu na stol. Idu u različitim smjerovima.

Za promjenu brzine kolica bilo je potrebno drugo tijelo. Iskustvo je pokazalo da se brzina tijela mijenja samo kao posljedica djelovanja drugog tijela (drugih kolica) na njega. Prema našem iskustvu, primijetili smo da su se i druga kolica počela kretati. Obje su se počele pomicati u odnosu na stol.

Iskustvo brodom. Oba čamca počinju se kretati.

Kolica djelovati jedno na drugo, tj. međusobno djeluju. To znači da djelovanje jednog tijela na drugo ne može biti jednostrano, oba tijela djeluju jedno na drugo, odnosno međusobno djeluju.

Razmotrili smo najjednostavniji slučaj međudjelovanja dvaju tijela. Prije interakcije oba su tijela (kolica) mirovala jedno u odnosu na drugo i u odnosu na stol.

Iskustvo brodom. Čamac se udaljava u smjeru suprotnom od skoka.

Na primjer, metak je također bio u mirovanju u odnosu na pištolj prije ispaljenja. Prilikom međusobnog djelovanja (tijekom pucnja) metak i puška kreću se u različitim smjerovima. Rezultat je fenomen trzanja.

Ako osoba koja sjedi u čamcu odgurne drugi čamac od sebe, dolazi do interakcije. Oba čamca počinju se kretati.

Ako osoba skoči iz čamca na obalu, tada se čamac kreće u smjeru suprotnom od skakanja. Čovjek je djelovao na brodu. Zauzvrat, brod također utječe na osobu. Dobiva brzinu koja je usmjerena prema obali.

Tako, Kao rezultat interakcije, oba tijela mogu promijeniti svoju brzinu.

Tjelesna masa. Jedinica za masu.

Kada dva tijela međusobno djeluju, brzine prvog i drugog tijela uvijek se mijenjaju.

Iskustvo s kolicima. Jedna je veća od druge.

Nakon međudjelovanja jedno tijelo dobije brzinu koja se može značajno razlikovati od brzine drugog tijela. Na primjer, nakon pucanja iz luka, brzina strijele mnogo je veća od brzine koju tetiva luka dobije nakon interakcije.

Zašto se ovo događa? Provedimo pokus opisan u paragrafu 18. Tek sada, uzmimo kolica različitih veličina. Nakon što je nit spaljena, kolica se udaljavaju različitim brzinama. Pozivaju se kolica koja se kreću sporije nakon interakcije masivniji. Ona ima više težina. Kolica koja se nakon interakcije kreću većom brzinom imaju manju masu. To znači da kolica imaju različite mase.

Brzine koje su kolica postigla kao rezultat interakcije mogu se mjeriti. Te se brzine koriste za usporedbu masa kolica koja međusobno djeluju.

Primjer. Brzine kolica prije interakcije su nula. Nakon interakcije, brzina jednih kolica postala je 10 m/s, a brzina drugih 20 m/s. Budući da je brzina koju su postigla druga kolica Ako je brzina prvog 2 puta veća, tada je njegova masa 2 puta manja od mase prvih kolica.

Ako su nakon međudjelovanja brzine kolica koja su u početku mirovanja jednake, tada su im mase iste. Dakle, u eksperimentu prikazanom na slici 42, nakon interakcije kolica se odmiču jednakim brzinama. Stoga su im mase bile iste. Ako nakon međudjelovanja tijela poprimaju različite brzine, tada su im i mase različite.

Međunarodni standardni kilogram. Na slici: američki kilogramski standard.

Koliko je puta brzina prvog tijela veća (manja) od brzine drugog tijela, koliko je puta masa prvog tijela manja (veća) od mase drugog.

Kako manje se mijenja brzina tijela kada je u interakciji, ima veću masu. Takvo tijelo se zove inertniji.

I obrnuto nego brzina tijela se više mijenja tijekom interakcije, što je manja masa, to je veća manje to inertan.

To znači da sva tijela imaju karakteristično svojstvo da različito mijenjaju svoju brzinu u međudjelovanju. Ovo svojstvo se zove inercija.

Masa tijela je fizikalna veličina koja karakterizira njegovu tromost.

Treba znati da svako tijelo: Zemlja, čovjek, knjiga itd. - ima masu.

Masa je označena slovom m. SI jedinica za masu je kilogram ( 1 kg).

Kilogram- ovo je masa standarda. Standard je izrađen od legure dvaju metala: platine i iridija. Međunarodni standardni kilogram pohranjen je u Sevresu (blizu Pariza). Više od 40 točnih kopija napravljeno je prema međunarodnom standardu i poslano u različite zemlje. Jedan od primjeraka međunarodnog standarda nalazi se u našoj zemlji, na Institutu za mjeriteljstvo nazvan. D. I. Mendeljejeva u Sankt Peterburgu.

U praksi se koriste druge jedinice mase: tona (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)

U budućnosti, kada se proučava fizika, pojam mase će se dublje otkrivati.

Mjerenje tjelesne težine na vagi.

Za mjerenje tjelesne težine možete koristiti metodu opisanu u paragrafu 19.

Vježbe za vježbanje.

Uspoređujući brzine koje tijela postižu tijekom interakcije, određuju koliko je puta masa jednog tijela veća (ili manja) od mase drugog. Na ovaj način moguće je izmjeriti masu tijela ako je poznata masa jednog od tijela koja međusobno djeluju. Na taj se način u znanosti određuju mase nebeskih tijela, te molekula i atoma.

U praksi se tjelesna težina može odrediti pomoću vage. Postoje razne vrste vaga: obrazovne, medicinske, analitičke, farmaceutske, elektroničke itd.

Poseban set utega.

Razmotrimo ljestvice treninga. Glavni dio takvih vaga je klackalica. Na sredini klackalice pričvršćena je strelica – pokazivač koji se pomiče udesno ili ulijevo. Šalice su obješene na krajeve klackalice. Pod kojim će uvjetom vaga biti u ravnoteži?

Postavimo kolica koja su korištena u pokusu na vagu (vidi § 18). Kako su kolica tijekom interakcije postigla iste brzine, saznali smo da su im mase iste. Stoga će vaga biti u ravnoteži. To znači da su mase tijela koja leže na vagi međusobno jednake.

Sada na jednu pločicu vage stavimo tijelo čiju masu trebamo saznati. Na druge ćemo postavljati utege čije su mase poznate dok se vaga ne uravnoteži. Prema tome, masa tijela koje se važe bit će jednaka ukupnoj masi utega.

Prilikom vaganja koristi se poseban set utega.

Različite vage dizajnirane su za vaganje različitih tijela, i vrlo teških i vrlo lakih. Tako, na primjer, pomoću vaga za kočiju možete odrediti masu kočije od 50 tona do 150 tona Masa komarca, jednaka 1 mg, može se odrediti pomoću analitičkih vaga.

Gustoća materije.

Važemo dva cilindra jednakog volumena. Jedna je aluminijska, a druga olovna.

Tijela oko nas sastoje se od raznih tvari: drveta, željeza, gume itd.

Masa svakog tijela ne ovisi samo o njegovoj veličini, već io tome od koje se tvari sastoji. Dakle, tijela koja imaju isti volumen, ali se sastoje od različitih tvari, imaju različite mase.

Napravimo ovaj eksperiment. Izvažimo dva cilindra istog volumena, ali koji se sastoje od različitih tvari. Na primjer, jedan je od aluminija, drugi od olova. Iskustvo pokazuje da je masa aluminija manja od olova, odnosno da je aluminij lakši od olova.

U isto vrijeme, tijela s istim masama, koja se sastoje od različitih tvari, imaju različite volumene.

Željezna greda težine 1 tone zauzima 0,13 kubnih metara. A led težak 1 tonu ima volumen od 1,1 kubni metar.

Tako željezna šipka mase 1 tone zauzima volumen od 0,13 m 3, a led iste mase od 1 tone zauzima volumen od 1,1 m 3. Volumen leda je gotovo 9 puta veći od volumena željezne šipke. To je zato što različite tvari mogu imati različite gustoće.

Iz toga proizlazi da tijela obujma od npr. 1 m 3 svako, koja se sastoje od različitih tvari, imaju različite mase. Navedimo primjer. Aluminij obujma 1 m3 ima masu 2700 kg, olovo istog volumena ima masu 11 300 kg. Odnosno, uz isti volumen (1 m3), olovo ima masu otprilike 4 puta veću od mase aluminija.

Gustoća pokazuje masu tvari uzete u određenom volumenu.

Kako možete pronaći gustoću tvari?

Primjer. Mramorna ploča ima obujam 2 m3, a masa joj je 5400 kg. Potrebno je odrediti gustoću mramora.

Dakle, znamo da mramor obujma 2m3 ima masu 5400 kg. To znači da će 1 m 3 mramora imati 2 puta manju masu. U našem slučaju - 2700 kg (5400: 2 = 2700). Tako će gustoća mramora biti 2700 kg po 1 m 3.

To znači da ako su poznati masa tijela i njegov volumen, može se odrediti gustoća.

Da biste pronašli gustoću tvari, morate masu tijela podijeliti s njegovim volumenom.

Gustoća je fizikalna veličina koja je jednaka omjeru mase tijela i njegovog volumena:

gustoća = masa/volumen.

Veličine koje su uključene u ovaj izraz označimo slovima: gustoća tvari je ρ (grčko slovo “rho”), masa tijela je m, njegov volumen je V. Tada dobivamo formulu za izračunavanje gustoće:

SI jedinica gustoće tvari je kilogram po kubnom metru (1 kg/m3).

Gustoća tvari često se izražava u gramima po kubnom centimetru (1g/cm3).

Ako je gustoća tvari izražena u kg/m3, tada se može pretvoriti u g/cm3 na sljedeći način.

Primjer. Gustoća srebra je 10 500 kg/m3. Izrazite ga u g/cm3.

10 500 kg = 10 500 000 g (ili 10,5 * 10 6 g),

1m3 = 1.000.000 cm3 (ili 10 6 cm3).

Tada je ρ = 10 500 kg/m 3 = 10,5 * 10 6 / 10 6 g/cm 3 = 10,5 g/cm 3.

Treba imati na umu da je gustoća iste tvari u krutom, tekućem i plinovitom stanju različita. Tako je gustoća leda 900 kg/m3, vode 1000 kg/m3, a vodene pare 0,590 kg/m3. Iako su sve to stanja iste tvari – vode.

Dolje se nalaze tablice gustoća nekih krutina, tekućina i plinova.

tablica 2

Gustoće nekih krutih tvari (pri normalnom atmosferskom tlaku, t = 20 °C)

Čvrsto	ρ, kg/m3	ρ, g/cm 3	Čvrsto	ρ, kg/m3	ρ, g/cm 3
Osmij	22 600	22,6	Mramor	2700	2,7
Iridij	22 400	22,4	Prozorsko staklo	2500	2,5
Platina	21 500	21,5	Porculan	2300	2,3
Zlato	19 300	19,3	Beton	2300	2,3
voditi	11 300	11,3	Cigla	1800	1,8
Srebro	10 500	10,5	Rafinirani šećer	1600	1,6
Bakar	8900	8,9	Pleksiglas	1200	1,2
Mjed	8500	8,5	kapron	1100	1,1
Čelik, željezo	7800	7,8	Polietilen	920	0,92
Kositar	7300	7,3	Parafin	900	0,90
Cinkov	7100	7,2	Led	900	0,90
Lijevano željezo	7000	7	Hrast (suhi)	700	0,70
Korund	4000	4	Bor (suhi)	400	0,40
Aluminij	2700	2,7	Pluta	240	0,24

Tablica 3

Gustoće nekih tekućina (pri normalnom atmosferskom tlaku t=20 °C)

Tablica 4

Gustoće nekih plinova (pri normalnom atmosferskom tlaku t=20 °C)

Izračunavanje mase i volumena na temelju njegove gustoće.

Poznavanje gustoće tvari vrlo je važno za razne praktične svrhe. Inženjer, kada projektira stroj, može unaprijed izračunati masu budućeg stroja na temelju gustoće i volumena materijala. Graditelj može odrediti kolika će biti masa građevine u izgradnji.

Dakle, znajući gustoću tvari i volumen tijela, uvijek je moguće odrediti njegovu masu.

Budući da se gustoća tvari može pronaći pomoću formule ρ = m/V, onda odavde možete pronaći masu tj.

m = ρV.

Za izračunavanje mase tijela, ako su poznati njegov volumen i gustoća, potrebno je gustoću pomnožiti s volumenom.

Primjer. Odredite masu čeličnog dijela obujma 120 cm3.

Iz tablice 2. nalazimo da je gustoća čelika 7,8 g/cm 3 . Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

S obzirom:

V = 120 cm 3;

ρ = 7,8 g/cm3;

Riješenje:

m = 120 cm 3 7,8 g/cm 3 = 936 g.

Odgovor: m= 936 g

Ako je poznata masa tijela i njegova gustoća, tada se iz formule može izraziti volumen tijela m = ρV, tj. volumen tijela će biti jednak:

V = m/ρ.

Da bismo izračunali obujam tijela ako su mu poznata masa i gustoća, potrebno je masu podijeliti s gustoćom.

Primjer. Masa suncokretovog ulja kojim se puni boca je 930 g. Odredi volumen boce.

Prema tablici 3. nalazimo da je gustoća suncokretovog ulja 0,93 g/cm 3 .

Zapišimo uvjete zadatka i riješimo ga.

dano:

ρ = 0,93 g/cm3

Riješenje:

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

Odgovor: V= 1 l.

Za određivanje volumena, u pravilu se koristi formula u slučajevima kada je volumen teško pronaći pomoću jednostavnih mjerenja.

Sila.

Svatko od nas stalno se susreće s različitim slučajevima djelovanja tijela jedno na drugo. Kao rezultat međudjelovanja mijenja se brzina gibanja tijela. Već znate da se brzina tijela mijenja utoliko više što je njegova masa manja. Pogledajmo neke primjere koji to dokazuju.

Gurajući kolica rukama možemo ih pokrenuti. Brzina kolica se mijenja pod utjecajem ljudske ruke.

Komad željeza koji leži na čepu spuštenom u vodu privlači magnet. Komad željeza i čep mijenjaju brzinu pod utjecajem magneta.

Djelujući na oprugu rukom, možete je stisnuti. Prvo se pomiče kraj opruge. Zatim se pokret prenosi na ostale njegove dijelove. Stisnuta opruga, kada se ispravi, može, na primjer, pokrenuti loptu.

Kad je opruga bila stisnuta, glumačko tijelo bila je ljudska ruka. Kada se opruga ispravi, glumačko tijelo je sama opruga. Ona pokreće loptu.

Svojim reketom ili rukom možete zaustaviti ili promijeniti smjer kretanja loptice koja leti.

U svim navedenim primjerima jedno se tijelo pod utjecajem drugog tijela počinje gibati, zaustavlja ili mijenja smjer kretanja.

Tako, brzina tijela se mijenja u interakciji s drugim tijelima.

Često nije naznačeno koje tijelo i kako je djelovalo na ovo tijelo. To jednostavno kaže na tijelo djeluje sila ili na njega djeluje sila. To znači da se sila može uzeti u obzir kao razlog promjene brzine.

Gurajući kolica rukama, možemo ih pokrenuti.

Eksperimentirajte s komadom željeza i magnetom.

Proljetni eksperiment. Pokrenuli smo loptu.

Iskustvo s reketom i letećom lopticom.

Sila koja djeluje na tijelo ne samo da može promijeniti brzinu njegova tijela, već i njegovih pojedinih dijelova.

Daska koja leži na nosačima se savija kada osoba sjedne na nju.

Na primjer, pritisnete li prstima gumicu ili komad plastelina, on će se smanjiti i promijeniti oblik. To se zove deformacija.

Deformacija je svaka promjena oblika i veličine tijela.

Navedimo još jedan primjer. Daska koja leži na podupiračima savija se ako na nju sjedne osoba ili neki drugi teret. Sredina ploče pomiče se na veću udaljenost od rubova.

Pod utjecajem sile, brzina različitih tijela u isto vrijeme može se jednako mijenjati. Da biste to učinili, potrebno je primijeniti različite sile na ta tijela.

Dakle, za pomicanje kamiona potrebna je veća sila nego za automobil. To znači da brojčana vrijednost sile može biti različita: veća ili manja. Što je snaga?

Sila je mjera međudjelovanja tijela.

Sila je fizikalna veličina, što znači da se može mjeriti.

Na crtežu je sila prikazana kao isječak ravne linije sa strelicom na kraju.

Sila, poput brzine, jest vektorska količina. Karakterizira ga ne samo brojčana vrijednost, već i smjer. Sila je označena slovom F sa strelicom (kao što se sjećamo, strelica označava smjer), a njen modul također je označen slovom F, ali bez strelice.

Kada govorimo o sili, važno je navesti na koju točku tijela sila djeluje.

Na crtežu je sila prikazana kao isječak ravne linije sa strelicom na kraju. Početak segmenta - točka A je točka primjene sile. Duljina segmenta konvencionalno označava modul sile na određenom mjerilu.

Tako, rezultat sile koja djeluje na tijelo ovisi o njegovom modulu, smjeru i točki primjene.

Fenomen gravitacije. Gravitacija.

Pustimo kamen iz ruku – past će na zemlju.

Ako pustiš kamen iz ruku, on će pasti na zemlju. Ista stvar će se dogoditi s bilo kojim drugim tijelom. Ako je lopta bačena vodoravno, ona ne putuje pravo i ravnomjerno. Njegova putanja bit će zakrivljena linija.

Kamen leti duž zakrivljene linije.

Umjetni Zemljin satelit također ne leti pravocrtno, on leti oko Zemlje.

Oko Zemlje se kreće umjetni satelit.

Koji je razlog uočenih pojava? Evo u čemu je stvar. Na ta tijela djeluje sila – sila teže prema Zemlji. Zbog gravitacije prema Zemlji, tijela podignuta iznad Zemlje pa spuštena padaju. I također, zbog te privlačnosti, hodamo po Zemlji, a ne letimo u beskrajni svemir, gdje nema zraka za disanje.

Lišće s drveća pada na Zemlju jer ga Zemlja privlači. Zbog gravitacije prema Zemlji voda teče rijekama.

Zemlja sebi privlači sva tijela: kuće, ljude, Mjesec, Sunce, vodu u morima i oceanima itd. Zauzvrat, Zemlju privlače sva ta tijela.

Privlačenje ne postoji samo između Zemlje i navedenih tijela. Sva tijela privlače jedno drugo. Mjesec i Zemlja se međusobno privlače. Privlačenje Zemlje prema Mjesecu uzrokuje oseku i tok vode. Ogromne mase vode dižu se u oceanima i morima dva puta dnevno za mnogo metara. Vi dobro znate da se Zemlja i drugi planeti kreću oko Sunca, privučeni njime i jedni drugima.

Privlačenje svih tijela u svemiru jedno prema drugom naziva se univerzalna gravitacija.

Engleski znanstvenik Isaac Newton prvi je dokazao i utvrdio zakon univerzalne gravitacije.

Prema ovom zakonu, Što je veća masa tih tijela, to je veća sila privlačenja između tijela. Privlačne sile između tijela opadaju ako se udaljenost između njih povećava.

Za sve koji žive na Zemlji jedna od najvažnijih vrijednosti je sila gravitacije prema Zemlji.

Sila kojom Zemlja privlači tijelo k sebi naziva se gravitacija.

Gravitacija se označava slovom F s indeksom: Fgravitacija. Uvijek je usmjeren okomito prema dolje.

Globus je malo spljošten na polovima, pa se tijela koja se nalaze na polovima nalaze malo bliže središtu Zemlje. Stoga je gravitacija na polu nešto veća nego na ekvatoru ili na drugim geografskim širinama. Sila gravitacije na vrhu planine nešto je manja nego u podnožju.

Sila gravitacije izravno je proporcionalna masi danog tijela.

Ako uspoređujemo dva tijela različitih masa, onda je tijelo veće mase teže. Tijelo manje mase je lakše.

Koliko je puta masa jednog tijela veća od mase drugog tijela, toliko je puta sila teže koja djeluje na prvo tijelo veća od sile teže koja djeluje na drugo. Kad su mase tijela iste, tada su iste i sile gravitacije koje na njih djeluju.

Elastična sila. Hookeov zakon.

Već znate da su sva tijela na Zemlji pod utjecajem gravitacije.

Na knjigu koja leži na stolu također djeluje gravitacija, ali ona ne pada kroz stol, već miruje. Objesimo tijelo na nit. Neće pasti.

Hookeov zakon. Iskustvo.

Zašto tijela koja leže na nosaču ili ovješena o nit miruju? Očigledno, gravitaciju uravnotežuje neka druga sila. Kakva je to snaga i odakle dolazi?

Provedimo eksperiment. Stavite uteg na sredinu vodoravne daske, postavljene na nosače. Pod utjecajem gravitacije uteg će se početi pomicati prema dolje i savijati dasku, tj. ploča je deformirana. U tom slučaju nastaje sila kojom daska djeluje na tijelo koje se nalazi na njoj. Iz ovog pokusa možemo zaključiti da, osim sile teže usmjerene okomito prema dolje, na uteg djeluje još jedna sila. Ta je sila usmjerena okomito prema gore. Uravnotežila je silu gravitacije. Ova sila se zove elastična sila.

Dakle, sila koja nastaje u tijelu kao rezultat njegove deformacije i nastoji vratiti tijelo u prvobitni položaj naziva se elastična sila.

Elastična sila se označava slovom F sa indeksom Fup.

Što se nosač (daska) više savija, to je elastična sila veća. Ako elastična sila postane jednaka sili teže koja djeluje na tijelo, tada se oslonac i tijelo zaustavljaju.

Sada objesimo tijelo na konac. Konac (ovjes) se proteže. U niti (ovjesu), kao iu nosaču, nastaje elastična sila. Kada se ovjes rasteže, elastična sila je jednaka sili teže, tada rastezanje prestaje. Elastična sila se javlja samo pri deformaciji tijela. Nestane li deformacija tijela, nestaje i elastična sila.

Iskustvo s tijelom obješenim o nit.

Postoje različite vrste deformacija: napetost, pritisak, posmik, savijanje i torzija.

Već smo se upoznali s dvije vrste deformacije - kompresijom i savijanjem. Ove i druge vrste deformacija detaljnije ćete proučavati u srednjoj školi.

Pokušajmo sada saznati o čemu ovisi elastična sila.

engleski znanstvenik Robert Hooke , Newtonov suvremenik, ustanovio je kako sila elastičnosti ovisi o deformaciji.

Razmotrimo iskustvo. Uzmimo gumenu vrpcu. Jedan njegov kraj učvrstit ćemo u tronožac. Izvorna duljina užeta bila je l 0. Ako na slobodni kraj užeta objesite šalicu s utegom, uže će se produžiti. Njegova duljina postat će jednaka l. Produžni kabel možete pronaći ovako:

Ako promijenite utege na šalici, promijenit će se i duljina užeta, a time i njegovo produljenje Δl.

Iskustvo je pokazalo da je modul elastične sile pri istezanju (ili sabijanju) tijela upravno proporcionalan promjeni duljine tijela.

Ovo je Hookeov zakon. Hookeov zakon je napisan na sljedeći način:

Fkontrola = -kΔl,

Težina tijela je sila kojom tijelo, uslijed privlačnosti prema Zemlji, djeluje na nosač ili ovjes.

gdje je Δl izduženje tijela (promjena njegove duljine), k je koeficijent proporcionalnosti koji se naziva krutost.

Čvrstoća tijela ovisi o obliku i veličini, kao i o materijalu od kojeg je izrađeno.

Hookeov zakon vrijedi samo za elastičnu deformaciju. Ako se nakon prestanka djelovanja sila koje deformiraju tijelo vrati u prvobitni položaj, tada je deformacija elastičan.

Hookeov zakon i vrste deformacija detaljnije ćete proučavati u srednjoj školi.

Tjelesna težina.

Koncept "težine" vrlo se često koristi u svakodnevnom životu. Pokušajmo saznati koja je to vrijednost. U pokusima, kada je tijelo postavljeno na nosač, ne samo da je nosač bio sabijen, već i tijelo koje je privlačila Zemlja.

Deformirano stisnuto tijelo pritišće oslonac silom tzv tjelesna težina . Ako je tijelo obješeno o nit, tada nije rastegnuta samo nit, već i samo tijelo.

Težina tijela je sila kojom tijelo, uslijed privlačnosti prema Zemlji, djeluje na nosač ili ovjes.

Tjelesna težina je vektorska fizikalna veličina i označava se slovom P sa strelicom iznad ovog slova, usmjerenom udesno.

Međutim, treba zapamtiti da na tijelo djeluje sila gravitacije, a težina na oslonac ili ovjes.

Ako tijelo i oslonac miruju ili se gibaju jednoliko i pravocrtno, tada je težina tijela u svojoj brojčanoj vrijednosti jednaka sili teže, tj.

P = F težak

Treba imati na umu da je gravitacija rezultat interakcije između tijela i Zemlje.

Dakle, tjelesna težina je rezultat međudjelovanja tijela i oslonca (ovjesa). Oslonac (ovjes) i tijelo se deformiraju, što dovodi do pojave elastične sile.

Jedinice sile. Odnos između gravitacije i tjelesne težine.

Već znate da je sila fizikalna veličina. Osim numeričke vrijednosti (modula) ima i smjer, odnosno vektorska je veličina.

Sila se, kao i svaka fizička veličina, može mjeriti i usporediti sa silom koja se uzima kao jedinica.

Jedinice fizikalnih veličina uvijek se biraju proizvoljno. Dakle, svaka sila se može uzeti kao jedinica sile. Na primjer, kao jedinicu sile može se uzeti sila elastičnosti opruge rastegnute na određenu duljinu. Jedinica za silu može se uzeti i kao sila teže koja djeluje na tijelo.

Znaš li to sila uzrokuje promjenu brzine tijela. Iz tog razloga Jedinica za silu je sila koja u 1 s promijeni brzinu tijela mase 1 kg za 1 m/s.

Ova je jedinica dobila ime po engleskom fizičaru Newtonu. Newton (1 N). Često se koriste i druge jedinice - kilonjutona (kN), milinjutni (mN):

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

Pokušajmo odrediti veličinu sile u 1 N. Utvrđeno je da je 1 N približno jednak sili teže, koja djeluje na tijelo mase 1/10 kg, točnije 1/9,8 kg (tj. oko 102 g).

Treba imati na umu da sila gravitacije koja djeluje na tijelo ovisi o geografskoj širini na kojoj se tijelo nalazi. Sila gravitacije se mijenja kako se mijenja visina iznad površine Zemlje.

Ako znamo da je jedinica sile 1 N, kako onda izračunati silu teže koja djeluje na tijelo bilo koje mase?

Poznato je da, koliko je puta masa jednog tijela veća od mase drugog tijela, toliko je puta sila teže koja djeluje na prvo tijelo veća od sile teže koja djeluje na drugo tijelo. Dakle, ako na tijelo mase 1/9,8 kg djeluje sila gravitacije jednaka 1 N, tada će na tijelo mase 2/9,8 kg djelovati sila gravitacija jednaka 2 N.

Na tijelo mase 5/9,8 kg - sila gravitacije je 5 N, 5,5/9,8 kg - 5,5 N itd. Na tijelo mase 9,8/9,8 kg - 9,8 N.

Budući da je 9,8/9,8 kg = 1 kg, tada će na tijelo mase 1 kg djelovati sila teže jednaka 9,8 N. Vrijednost sile teže koja djeluje na tijelo mase 1 kg može se napisati na sljedeći način: 9,8 N/kg.

To znači da ako na tijelo mase 1 kg djeluje sila jednaka 9,8 N, tada će na tijelo mase 2 kg djelovati sila jednaka 2 puta veća. Bit će jednak 19,6 N, i tako dalje.

Dakle, da bi se odredila sila gravitacije koja djeluje na tijelo bilo koje mase, potrebno je pomnožiti 9,8 N/kg s masom tog tijela.

Tjelesna težina se izražava u kilogramima. Tada dobivamo da:

Ftie = 9,8 N/kg m.

Vrijednost 9,8 N/kg označava se slovom g, a formula za gravitaciju će biti:

gdje je m masa, g se naziva ubrzanje slobodnog pada. (Pojam ubrzanja gravitacije učit će se u 9. razredu.)

Kod rješavanja zadataka gdje nije potrebna velika točnost g = 9,8 N/kg zaokružuje se na 10 N/kg.

Već znate da je P = Ftie, ako tijelo i oslonac miruju ili se gibaju jednoliko i pravocrtno. Stoga se tjelesna težina može odrediti formulom:

Primjer. Na stolu je čajnik s vodom mase 1,5 kg. Odredite silu teže i težinu čajnika. Prikaži te sile na slici 68.

S obzirom:

g ≈ 10 N/kg

Riješenje:

Ftie = P ≈ 10 N/kg 1,5 kg = 15 N.

Odgovor: Ftie = P = 15 N.

Sada prikažimo sile grafički. Izaberimo ljestvicu. Neka su 3 N jednaka odsječku duljine 0,3 cm.Tada treba povući silu od 15 N s odsječkom duljine 1,5 cm.

Treba uzeti u obzir da sila gravitacije djeluje na tijelo, a samim tim i na samo tijelo. Uteg djeluje na nosač ili ovjes, odnosno prislonjen je na nosač, u našem slučaju na stol.

Dinamometar.

Najjednostavniji dinamometar.

U praksi je često potrebno mjeriti silu kojom jedno tijelo djeluje na drugo. Za mjerenje sile, uređaj tzv dinamometar (od grčkog dynamis- sila, metreo- mjerim).

Dinamometri dolaze u različitim izvedbama. Njihov glavni dio je čelična opruga kojoj se daju različiti oblici ovisno o namjeni uređaja. Dizajn jednostavnog dinamometra temelji se na usporedbi bilo koje sile s elastičnom silom opruge.

Najjednostavniji dinamometar može se napraviti od opruge s dvije kuke pričvršćene na dasku. Na donji kraj opruge pričvršćena je kazaljka, a na ploču je zalijepljena traka papira.

Označite na papiru crticom položaj kazaljke kada opruga nije zategnuta. Ova oznaka će biti nulta podjela.

Ručni dinamometar - mjerač snage.

Zatim ćemo na kuku objesiti teret mase 1/9,8 kg, tj. 102 g. Na taj teret će djelovati sila teže od 1 N. Pod utjecajem te sile (1 N) opruga će se rastegnuti i kazaljka pomaknut će se prema dolje. Njegov novi položaj označimo na papiru i stavimo broj 1. Nakon toga objesimo teret mase 204 g i stavimo oznaku 2. To znači da je u tom položaju elastična sila opruge 2 N. Nakon što smo objesili teret težine 306 g, stavljamo oznaku 3 i tako dalje d.

Da bi se primijenile desetine Newtona, potrebno je primijeniti podjele - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 itd. Za to se razmaci između svake cijele oznake dijele na deset jednakih dijelova. To se može učiniti uzimajući u obzir da se elastična sila opruge Fupr povećava onoliko puta koliko se povećava njezino produljenje Δl. To proizlazi iz Hookeovog zakona: Fupr = kΔl, tj. elastična sila rastegnutog tijela proporcionalna je promjeni duljine tijela.

Vučni dinamometar.

Graduirana opruga bit će najjednostavniji dinamometar.

Pomoću dinamometra ne mjeri se samo gravitacija, već i druge sile, kao što su elastična sila, sila trenja itd.

Na primjer, koristi se za mjerenje snage različitih skupina ljudskih mišića medicinski dinamometri.

Za mjerenje mišićne snage ruke pri stiskanju ruke u šaku, priručnik dinamometar – mjerač snage .

Također se koriste živini, hidraulički, električni i drugi dinamometri.

U novije vrijeme se naširoko koriste električni dinamometri. Imaju senzor koji naprezanje pretvara u električni signal.

Za mjerenje velikih sila, kao što su, na primjer, vučne sile traktora, tegljača, lokomotiva, morskih i riječnih tegljača, posebni vučni dinamometri . Mogu mjeriti sile do nekoliko desetaka tisuća newtona.

U svakom takvom slučaju moguće je nekoliko sila koje stvarno djeluju na tijelo zamijeniti jednom silom koja je po svom djelovanju ekvivalentna tim silama.

Sila koja na tijelo djeluje jednako kao više sila koje istodobno djeluju naziva se rezultanta tih sila.

Nađimo rezultantu ovih dviju sila koje djeluju na tijelo duž jedne ravne crte u jednom smjeru.

Okrenimo se iskustvu. Na oprugu, jedan ispod drugog, objesimo dva utega mase 102 g i 204 g, tj. mase 1 N i 2 N. Zabilježimo duljinu na koju je opruga rastegnuta. Uklonimo te utege i zamijenimo ih jednim utegom, kojeg opruga rasteže na istu duljinu. Težina ovog tereta je 3 N.

Iz iskustva proizilazi da: rezultanta sila usmjerenih duž jedne ravne crte u istom smjeru, a njezin modul jednak je zbroju modula komponenata sila.

Na slici je rezultanta sila koje djeluju na tijelo označena slovom R, a komponente sila slovima F 1 i F 2 . U ovom slučaju

Otkrijmo sada kako pronaći rezultantu dviju sila koje djeluju na tijelo duž jedne ravne crte u različitim smjerovima. Tijelo je dinamometarski stol. Postavimo na stol uteg mase 5 N,tj. Djelujmo na njega silom od 5 N usmjerenom prema dolje. Zavežimo nit za stol i djelujemo na nju silom jednakom 2 N, usmjerenom prema gore. Tada će dinamometar pokazati silu od 3 N. Ta je sila rezultanta dviju sila: 5 N i 2 N.

Tako, rezultanta dviju sila usmjerenih duž jedne ravne crte u suprotnim smjerovima usmjerena je prema po veličini većoj sili, a njezin modul jednak je razlici modula komponenata sila(riža.):

Ako na tijelo djeluju dvije jednake i suprotno usmjerene sile, tada je rezultanta tih sila jednaka nuli. Na primjer, ako se u našem eksperimentu kraj povuče silom od 5 N, tada će igla dinamometra biti postavljena na nulu. Rezultanta dviju sila u ovom slučaju je nula:

Sanjke su se otkotrljale niz planinu i ubrzo stale.

Sanjke se, kotrljajući se niz planinu, kreću neravnomjerno duž vodoravne staze, brzina joj postupno opada i nakon nekog vremena se zaustavlja. Čovjek, nakon što se zaletio, klizi na klizaljkama po ledu, ali koliko god led bio gladak, čovjek se ipak zaustavlja. Bicikl se također zaustavlja kada biciklist prestane okretati pedale. Znamo da je uzrok ovakvim pojavama sila. U ovom slučaju to je sila trenja.

Kada jedno tijelo dođe u dodir s drugim, dolazi do međusobnog djelovanja koje sprječava njihovo relativno gibanje, tzv trenje. A sila koja karakterizira ovu interakciju naziva se sila trenja.

Sila trenja- ovo je druga vrsta sile, različita od prethodno razmatrane sile teže i elastičnosti.

Drugi razlog za trvenje je međusobno privlačenje molekula tijela u dodiru.

Pojava sile trenja uglavnom je posljedica prvog razloga, kada su površine tijela hrapave. Ali ako su površine dobro uglačane, tada se nakon kontakta neke od njihovih molekula nalaze vrlo blizu jedna drugoj. U tom slučaju, privlačnost između molekula tijela u kontaktu počinje se primjetno manifestirati.

Eksperimentirajte s blokom i dinamometrom. Mjerimo silu trenja.

Sila trenja može se višestruko smanjiti ako se između trljajućih površina unese mazivo. Sloj maziva odvaja površine trljajućih tijela. U ovom slučaju u kontakt ne dolaze površine tijela, već slojevi maziva. Podmazivanje je u većini slučajeva tekuće, a trenje tekućih slojeva manje je od trenja čvrstih površina. Na primjer, na klizaljkama je nisko trenje pri klizanju po ledu također posljedica učinka podmazivanja. Između klizaljki i leda stvara se tanak sloj vode. U tehnologiji se kao maziva naširoko koriste razna ulja.

Na klizna jedno tijelo na površini drugog će doživjeti trenje, koje je tzv trenje klizanja. Na primjer, takvo trenje će se pojaviti kada se sanjke i skije kreću po snijegu.

Ako jedno tijelo ne klizi, nego se kotrlja po površini drugog, tada se trenje koje pritom nastaje naziva trenje kotrljanja . Dakle, kada se kotači kočije ili automobila kreću, ili kada se trupci ili bačve kotrljaju po tlu, pojavljuje se trenje kotrljanja.

Sila trenja se može mjeriti. Na primjer, da biste izmjerili silu trenja klizanja drvenog bloka na dasci ili stolu, morate na njega pričvrstiti dinamometar. Zatim ravnomjerno pomičite blok duž ploče, držeći dinamometar vodoravno. Što će pokazati dinamometar? Dvije sile djeluju na blok u horizontalnom smjeru. Jedna sila je elastična sila opruge dinamometra, usmjerena u smjeru kretanja. Druga sila je sila trenja usmjerena protiv kretanja. Budući da se blok giba jednoliko, to znači da je rezultanta ovih dviju sila jednaka nuli. Prema tome, te su sile jednake po veličini, ali suprotnog smjera. Dinamometar pokazuje elastičnu silu (vlačnu silu), po veličini jednaku sili trenja.

Tako, Mjerenjem sile kojom dinamometar djeluje na tijelo tijekom njegova jednolikog gibanja mjerimo silu trenja.

Ako na blok stavite teret, na primjer uteg, i izmjerite silu trenja gore opisanom metodom, ona će se pokazati većom od sile trenja izmjerene bez tereta.

Što je veća sila koja pritišće tijelo na površinu, to se javlja veća sila trenja.

Postavljanjem drvenog bloka na okrugle štapove može se izmjeriti sila trenja kotrljanja. Ispada da je manja od sile trenja klizanja.

Tako, kod jednakih opterećenja sila trenja kotrljanja uvijek je manja od sile trenja klizanja . Zato su ljudi još u davna vremena koristili valjke za vuku velikih tereta, a kasnije su počeli koristiti kotač.

Trenje mirovanja.

Trenje mirovanja.

Upoznali smo se sa silom trenja koja nastaje pri gibanju jednog tijela po površini drugog. No, može li se govoriti o sili trenja između čvrstih tijela u dodiru ako ona miruju?

Kad tijelo miruje na kosoj ravnini, na njoj ga drži sila trenja. Doista, kad ne bi bilo trenja, tijelo bi pod utjecajem gravitacije klizilo niz nagnutu ravninu. Razmotrimo slučaj kada tijelo miruje na horizontalnoj ravnini. Na primjer, na podu je ormar. Pokušajmo ga pomaknuti. Ako slabo pritisnete kućište, neće se pomaknuti. Zašto? Djelujuća sila u ovom slučaju uravnotežena je silom trenja između poda i nogu ormara. Budući da ova sila postoji između tijela koja miruju jedno u odnosu na drugo, ta se sila naziva sila statičkog trenja.

U prirodi i tehnici trenje ima veliki značaj. Trenje može biti korisno i štetno. Kad je korisno, pokušavaju ga povećati, kad je štetno, pokušavaju ga smanjiti.

Bez statičkog trenja, ni ljudi ni životinje ne bi mogli hodati po tlu, jer kada hodamo odgurujemo se od tla. Kada je trenje između potplata cipele i tla (ili leda) malo, na primjer, u ledenim uvjetima, vrlo je teško odgurnuti se od tla, noge vam klize. Kako noge ne bi klizale, nogostupi se posipaju pijeskom. Time se povećava sila trenja između potplata cipele i leda.

Bez trenja, predmeti bi vam iskliznuli iz ruku.

Sila trenja zaustavlja automobil pri kočenju, ali bez trenja ne bi mogao stajati na mjestu, proklizao bi. Kako bi se povećalo trenje, površina automobilskih guma izrađena je s rebrastim izbočinama. Zimi, kada je cesta posebno skliska, posipa se pijeskom i čisti od leda.

Mnoge biljke i životinje imaju razne organe koji služe za hvatanje (biljne antene, slonova surla, hvatljivi repovi penjačica). Svi oni imaju hrapavu površinu za povećanje trenja.

Umetnuti. Umetci su izrađeni od tvrdih metala - bronce, lijevanog željeza ili čelika. Njihova unutarnja površina obložena je posebnim materijalima, najčešće babitom (legura olova ili kositra s drugim metalima), i podmazana. Nazivaju se ležajevi kod kojih osovina pri rotaciji klizi po površini košuljice klizni ležajevi.

Znamo da je sila trenja kotrljanja pod istim opterećenjem znatno manja od sile trenja klizanja. Na ovoj se pojavi temelji uporaba kugličnih i valjkastih ležajeva. Kod takvih ležajeva rotirajuća osovina ne klizi po nepokretnoj ljusci ležaja, već se po njoj kotrlja na čeličnim kuglicama ili valjcima.

Struktura najjednostavnijih kugličnih i valjkastih ležajeva prikazana je na slici. Unutarnji prsten ležaja, izrađen od čvrstog čelika, montiran je na osovinu. Vanjski prsten je fiksiran u tijelu stroja. Kada se osovina okreće, unutarnji prsten se kotrlja na kuglicama ili valjcima koji se nalaze između prstenova. Zamjena kliznih ležajeva u stroju s kugličnim ili valjkastim ležajevima može smanjiti silu trenja za 20-30 puta.

Kuglični i valjkasti ležajevi koriste se u raznim strojevima: automobilima, tokarilicama, elektromotorima, biciklima itd. Bez ležajeva (koriste silu trenja) nemoguće je zamisliti modernu industriju i transport.

Osnove dinamike

Ako je kinematika grana mehanike u kojoj se gibanja opisuju i proučavaju bez proučavanja uzroka koji ih uzrokuju, onda dinamika promatra kretanje s druge strane.

Dinamika je grana mehanike u kojoj se razjašnjavaju razlozi zbog kojih se priroda gibanja tijela može promijeniti.

Klasična dinamika temelji se na tri Newtonova zakona.

Svako materijalno tijelo je pod utjecajem tijela koja ga okružuju. U isto vrijeme, on sam utječe na tijela oko sebe. Drugim riječima, tijela međusobno komunicirati između sebe.

Kvantitativna mjera međudjelovanja je sila.

Sila- vektorska količina. Da biste odredili silu, potrebno je navesti njezinu veličinu, smjer djelovanja, tijelo na koje sila djeluje i točku djelovanja.

Sva tijela imaju svojstvo tromosti.

Tromost se sastoji u sposobnosti tijela da zadrže stanje mirovanja ili ravnomjernog pravocrtnog gibanja (zadrže nepromijenjenu brzinu koju posjeduju).

Tromost različitih tijela je različita.

Kvantitativna mjera tromosti je tjelesna težina.

Jedinica za masu je kilogram. To je osnovna jedinica koju predstavlja masa međunarodnog prototipa kilograma (etalona).

Promatranja i iskustva pokazuju da se brzina bilo kojeg tijela mijenja samo kad na njega djeluju druga tijela (pod djelovanjem sile). Konstantna brzina moguća je samo ako je akceleracija nula.

Na prijelazu iz 16. u 17. stoljeće Galileo je uspostavio sljedeći zakon:

Ako na tijelo ne djeluju druga tijela, tada tijelo održava stanje mirovanja ili pravocrtno jednoliko gibanje.

Krajem 17.st Newton uključio u svoje zakone mehanike kao prvi zakon pozivajući ga zakon inercije.

Zakon inercije kaže:

Ako na tijelo ne djeluju druga tijela, ono je u stanju mirovanja ili ravnomjernog pravocrtnog gibanja, u odnosu na inercijski referentni okvir.

Iz ovog zakona proizlazi da uzrok promjene brzine je sila.

Newtonov drugi zakon odgovara na pitanje kako se tijelo giba pod utjecajem sile. Kako se brzina može mijenjati samo uz prisustvo akceleracije, a uzrok promjene je sila, onda je sila uzrok akceleracije.

Zakon kaže:

Akceleracija koju postiže materijalna točka (tijelo) u inercijalnom referentnom okviru proporcionalna je sili koja djeluje na točku, obrnuto proporcionalna masi materijalne točke i podudara se po smjeru sa silom.

Jedinica sile – Newton (H):

Prvi i drugi zakon razmatraju samo jedno tijelo. Ali sile nastaju samo u prisutnosti dva tijela koja međusobno djeluju i mjera su te interakcije.

Treći zakon razmatra oba tijela koja međusobno djeluju.

Zakon kaže:

Sile kojima dva tijela djeluju jedno na drugo jednake su veličine i usmjerene u suprotnim smjerovima duž pravca koji povezuje ta tijela.

u neposrednom kontaktu. U ovom slučaju, to je popraćeno promjenom oblika i volumena tijela u interakciji - deformacije. Sile koje pritom nastaju nazivaju se elastične sile.

Interakcija se može provesti na daljinu. U ovom slučaju kažu da postoji polje sile. Jedno od tih polja je gravitacijsko polje, a sile koje u njemu nastaju nazivaju se sile gravitacije.

Pri neposrednom dodiru tijela, osim elastičnih sila, nastaju i sile druge vrste, tzv sile trenja. Karakterizira ih činjenica da sprječavaju kretanje jednog trljajućeg tijela u odnosu na drugo ili sprječavaju samu pojavu tog kretanja.

Gravitacija, na čije djelovanje smo navikli u zemaljskim uvjetima, posljedica je privlačnosti (djelovanja gravitacijskog polja) Zemlje. Kvantitativno se određuje formulom:

g - ubrzanje gravitacije;

m– masa razmatranog tijela;

Činjenica da je za sva tijela na koja djeluju samo gravitacijske sile rezultirajuća akceleracija ista i jednaka g , utvrdio je Galileo.

Sila gravitacije djeluje na središte mase tijela i usmjerena je prema dolje duž viska.

Elastične sile nastaju kao rezultat međusobnog djelovanja tijela koja se deformiraju.

Utvrđeno je da je elastična sila proporcionalna pomaku čestica iz ravnotežnog položaja koji nastaje pri deformaciji tijela, a usmjerena je prema ravnotežnom položaju.

Ovaj odnos prvi je uspostavio Newtonov suvremenik Robert Hooke i poznat je u fizici kao Hookeov zakon.

x– količina elastične informacije;

k– krutost tijela;

Krutost ima dimenziju [N/m]. To ne ovisi samo o materijalu tijela, već io obliku koji to tijelo ima.

Sila trenja klizanja sprječava pomicanje jednog tijela koje se trlja u odnosu na drugo i djeluje kada se takvo pomicanje (klizanje) dogodi. Usmjeren je tangencijalno na površine za trljanje u smjeru suprotnom od kretanja određenog tijela u odnosu na drugo i ovisi o stanju površina za trljanje i pritisku pritiska.

 – koeficijent trenja klizanja, ovisno o prirodi i stanju tijela u dodiru, koji nema dimenziju;

N– normalna sila pritiska koja pritišće površine koje se trljaju jednu o drugu;

Statička sila trenja. Da bi se jedno tijelo koje se trlja počelo gibati u odnosu na drugo, mora djelovati neka sila. Ako je sila manja od potrebne, kretanje neće započeti. To znači da se primijenjena sila kompenzira nekom silom. Ovaj statička sila trenja.

Sila statičkog trenja nastaje kada se pojavi sila koja nastoji uzrokovati klizanje jednog tijela preko drugog.

Statička sila trenja jednaka je po veličini i suprotnog smjera vanjskoj sili.

Statička sila trenja raste s povećanjem vanjske sile do određene granice, nakon čega počinje klizanje.

Ograničavajuća sila statičkog trenja u mnogim je slučajevima veća od sile trenja klizanja.

Sila trenja kotrljanja. Ako tijelo ima oblik koji mu omogućuje kotrljanje po površini drugog tijela, tada nastaje sila trenja kotrljanja.

Sila trenja kotrljanja manja je od sile trenja klizanja.

Pojava trenja kotrljanja uzrokovana je deformacijom površina obaju tijela, zbog čega kotrljajuće tijelo kao da se kotrlja uzbrdo. Istodobno, dijelovi jedne površine koji su prethodno bili u kontaktu odvajaju se od drugih.

Ovo je vektorski zbroj svih sila koje djeluju na tijelo.

Biciklist se naginje prema skretanju. Sila gravitacije i sila reakcije oslonca od zemlje stvaraju rezultantnu silu koja daje centripetalno ubrzanje potrebno za kretanje po kružnici

Povezanost s drugim Newtonovim zakonom

Prisjetimo se Newtonovog zakona:

Rezultantna sila može biti jednaka nuli u slučaju kada se jedna sila kompenzira drugom, istom silom, ali suprotnog smjera. U tom slučaju tijelo miruje ili se jednoliko giba.

Ako rezultanta sile NIJE nula, tada se tijelo giba jednoliko ubrzano. Zapravo, upravo ta sila uzrokuje neravnomjerno kretanje. Smjer rezultantne sile Stalno poklapa se po smjeru s vektorom ubrzanja.

Kada je potrebno prikazati sile koje djeluju na tijelo, dok se tijelo giba jednoliko ubrzano, to znači da je u smjeru ubrzanja djelovajuća sila duža od suprotne. Ako se tijelo giba jednoliko ili miruje, duljina vektora sila je ista.

Određivanje rezultantne sile

Da bismo pronašli rezultantnu silu, potrebno je: prvo pravilno označiti sve sile koje djeluju na tijelo; zatim nacrtajte koordinatne osi, odaberite njihove smjerove; u trećem koraku potrebno je odrediti projekcije vektora na osi; zapiši jednadžbe. Ukratko: 1) identificirati sile; 2) odabrati osi i njihove smjerove; 3) pronaći projekcije sila na os; 4) zapišite jednadžbe.

Kako napisati jednadžbe? Ako se u nekom smjeru tijelo giba jednoliko ili miruje, tada je algebarski zbroj (uz predznake) projekcija sila jednak nuli. Ako se tijelo giba jednoliko ubrzano u određenom smjeru, tada je algebarski zbroj projekcija sila jednak umnošku mase i ubrzanja, prema drugom Newtonovom zakonu.

Primjeri

Na tijelo koje se jednoliko giba po vodoravnoj podlozi djeluje sila teže, sila reakcije oslonca, sila trenja i sila pod kojom se tijelo giba.

Označimo sile, izaberimo koordinatne osi

Pronađimo projekcije

Zapisivanje jednadžbi

Tijelo pritisnuto uz okomitu stijenku giba se prema dolje jednoliko ubrzano. Na tijelo djeluju sila teže, sila trenja, reakcija oslonca i sila kojom se tijelo pritiska. Vektor ubrzanja usmjeren je okomito prema dolje. Rezultirajuća sila usmjerena je okomito prema dolje.

Tijelo se jednoliko giba po klinu čiji je nagib alfa. Na tijelo djeluju sila teže, sila reakcije oslonca i sila trenja.

Glavna stvar koju treba zapamtiti

1) Ako tijelo miruje ili se giba jednoliko, tada je rezultanta sile nula, a akceleracija nula;
2) Ako se tijelo giba jednoliko ubrzano, tada rezultantna sila nije jednaka nuli;
3) Smjer vektora rezultante sile uvijek se podudara sa smjerom ubrzanja;
4) Znati napisati jednadžbe projekcija sila koje djeluju na tijelo

Blok je mehanička naprava, kotač koji se okreće oko svoje osi. Blokovi mogu biti mobilni I nepomična.

Fiksni blok koristi se samo za promjenu smjera sile.

Tijela spojena neistegljivom niti imaju jednake akceleracije.

Pomični blok dizajniran za promjenu količine primijenjenog napora. Ako krajevi užeta koje steže blok čine jednake kutove s horizontom, tada će za podizanje tereta biti potrebna sila upola manja od težine tereta. Sila koja djeluje na teret povezana je s njegovom težinom kao što je polumjer bloka s tetivom luka okruženog užetom.

Akceleracija tijela A je polovica akceleracije tijela B.

Zapravo, svaki blok jest krak poluge, u slučaju fiksnog bloka - jednaki krakovi, u slučaju pokretnog - s omjerom ramena od 1 do 2. Kao i za svaku drugu polugu, za blok vrijedi sljedeće pravilo: koliko puta pobijedimo u naporu, toliko puta izgubimo u udaljenosti

Također se koristi sustav koji se sastoji od kombinacije nekoliko pokretnih i fiksnih blokova. Ovaj sustav se naziva polispast.

Osjećamo to kao da smo "pritiskani" u pod, ili kao da "visimo" u zraku. To se najbolje može osjetiti u vožnji roller coasterom ili u dizalima visokih zgrada koja se naglo počinju dizati i spuštati.

Primjer:

Primjeri debljanja:

Kada se dizalo iznenada počne pomicati prema gore, ljudi u dizalu osjećaju se kao da su "pritiskani" na pod.

Kada dizalo naglo smanji brzinu kretanja prema dolje, tada se ljudi u dizalu, zbog inercije, jače "utiskuju" nogama u pod dizala.

Kada roller coaster prolazi kroz dno roller coastera, putnici u kolicima imaju osjećaj da su "stisnuti" u sjedalo.

Primjer:

Primjeri mršavljenja:

Prilikom brze vožnje bicikla na malim uzbrdicama, biciklist na vrhu uzbrdice doživljava osjećaj lakoće.

Kada se dizalo naglo počne kretati prema dolje, ljudi u dizalu osjećaju da im se pritisak na pod smanjuje i javlja se osjećaj slobodnog pada.

Kada tobogan prolazi kroz najvišu točku vožnje, putnici u kolicima imaju osjećaj da su "bačeni" u zrak.

Kad se na ljuljački zaljulja u najvišu točku, osjeća se da tijelo nakratko “visi” u zraku.

Promjena težine povezana je s inercijom - željom tijela da zadrži svoje početno stanje. Stoga je promjena težine uvijek suprotna ubrzanju kretanja. Kada je ubrzanje kretanja usmjereno prema gore, težina tijela se povećava. A ako je ubrzanje kretanja usmjereno prema dolje, težina tijela se smanjuje.

Na slici plave strelice pokazuju smjer ubrzanja gibanja.

1) Ako dizalo miruje ili se kreće jednoliko, tada je akceleracija nula. U ovom slučaju, težina osobe je normalna, jednaka je sili gravitacije i određuje se na sljedeći način: P = m ⋅ g.

2) Ako dizalo ubrzava prema gore ili smanjuje svoju brzinu kada se kreće prema dolje, tada je akceleracija usmjerena prema gore. U ovom slučaju, težina osobe se povećava i određuje se na sljedeći način: P = m ⋅ g + a.

3) Ako dizalo ubrzava prema dolje ili smanjuje brzinu pri kretanju prema gore, tada je ubrzanje usmjereno prema dolje. U ovom slučaju, težina osobe se smanjuje i određuje se na sljedeći način: P = m ⋅ g − a.

4) Ako se osoba nalazi u objektu koji slobodno pada, tada je akceleracija kretanja usmjerena prema dolje i jednaka je akceleraciji slobodnog pada: \( a = g\).

U ovom slučaju, težina osobe je nula: P = 0.

Primjer:

Zadano je: ljudska masa - \(80 kg\). Čovjek ulazi u lift da se popne. Ubrzanje dizala je \(7\) m s 2 .

Svaki stupanj kretanja, zajedno s očitanjima mjerenja, prikazan je na slikama u nastavku.

1) Dizalo miruje, a težina osobe je: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

2) Dizalo se počinje kretati prema gore ubrzanjem \(7\) m s 2, a težina osobe se povećava: P = m ⋅ g a = 80 ⋅ 9,8 7 = 1334 N.

3) Dizalo se ubrzalo i kreće se jednoliko, a težina osobe je: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

4) Dizalo se pri kretanju prema gore usporava uz negativnu akceleraciju (usporenje) \(7\) m s 2, a težina osobe se smanjuje: P = m ⋅ g − a = 80 ⋅ 9,8 − 7 = 224 N.

5) Dizalo je potpuno stalo, težina osobe je: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

Osim slika i primjera zadatka, možete pogledati video pokusa školaraca koji pokazuju kako se mijenja tjelesna težina čovjeka u dizalu. Tijekom pokusa školarci se koriste vagama u kojima je težina odmah naznačena u \(njutnima, N\) umjesto u kilogramima. http://www.youtube.com/watch?v=D-GzuZjawNI.

Primjer:

Bestežinsko stanje javlja se u situacijama kada se osoba nalazi u objektu koji je u slobodnom padu. Postoje posebni zrakoplovi koji su dizajnirani za stvaranje stanja bestežinskog stanja. Dižu se na određenu visinu, a nakon toga avion prelazi u slobodni pad oko \(30 sekundi\). Tijekom slobodnog pada zrakoplova ljudi u njemu doživljavaju bestežinsko stanje. Ova situacija se može vidjeti u ovom videu.