Zvažte pohyb auta. Pokud například auto urazí 15 km za každou čtvrthodinu (15 minut), 30 km za každou půlhodinu (30 minut) a 60 km za každou hodinu, je považováno za pohyb rovnoměrně.

Nerovnoměrný pohyb.

Urazí-li těleso stejné vzdálenosti v libovolných stejných časových intervalech, považuje se jeho pohyb za rovnoměrný.

Jednotný pohyb je velmi vzácný. Země obíhá kolem Slunce téměř rovnoměrně, za rok udělá Země jednu otáčku kolem Slunce.

Téměř nikdy se řidiči auta nepodaří udržet rovnoměrnost pohybu – z různých důvodů je nutné jízdu zrychlit nebo zpomalit. Pohyb ručiček hodin (minuty a hodiny) se zdá být pouze rovnoměrný, což lze snadno ověřit sledováním pohybu vteřinové ručičky. Pohne se a pak se zastaví. Další dvě šipky se pohybují úplně stejně, jen pomalu, a proto jejich škubnutí není vidět. Molekuly plynů, které na sebe narážejí, se na chvíli zastaví a pak znovu zrychlí. Při dalších srážkách již s jinými molekulami opět zpomalují svůj pohyb v prostoru.

To vše jsou příklady nerovnoměrného pohybu. Takto se vlak pohybuje, vzdaluje se od stanice, projíždí ve stejných intervalech více a více cest. Lyžař nebo bruslař urazí v soutěžích stejné cesty v různých časech. Takto se pohybuje vzlétající letadlo, otevírající se dveře, padající sněhová vločka.

Pokud se těleso pohybuje po různých drahách ve stejných časových intervalech, pak se jeho pohyb nazývá nerovnoměrný.

Experimentálně lze pozorovat nerovnoměrný pohyb. Na obrázku je znázorněn vozík s kapátkem, ze kterého v pravidelných intervalech padají kapky. Když se vozík pohybuje působením zatížení na něj, vidíme, že vzdálenosti mezi stopami kapek nejsou stejné. A to znamená, že ve stejných časových intervalech jede vozík různými cestami.

Rychlost. Jednotky rychlosti.

Často říkáme, že některá tělesa se pohybují rychleji, jiná pomaleji. Po dálnici jde například turista, řítí se auto, vzduchem letí letadlo. Předpokládejme, že se všechna pohybují rovnoměrně, nicméně pohyb těchto těles bude odlišný.

Auto je rychlejší než chodec a letadlo je rychlejší než auto. Ve fyzice se veličina, která charakterizuje rychlost pohybu, nazývá rychlost.

Předpokládejme, že turista urazí 5 km za 1 hodinu, auto 90 km a rychlost letadla je 850 km za hodinu.

Rychlost při rovnoměrném pohybu tělesa ukazuje, jakou vzdálenost těleso urazilo za jednotku času.

S použitím konceptu rychlosti tedy můžeme nyní říci, že turista, auto a letadlo se pohybují různými rychlostmi.

Při rovnoměrném pohybu zůstává rychlost tělesa konstantní.

Pokud cyklista ujede za 5 s vzdálenost rovnou 25 m, pak jeho rychlost bude rovna 25 m/5 s = 5 m/s.

Pro určení rychlosti při rovnoměrném pohybu je nutné vydělit dráhu, kterou těleso urazilo za určitý časový úsek, tímto časovým úsekem:

rychlost = dráha/čas.

Rychlost je označena písmenem v, dráha je s, čas je t. Vzorec pro zjištění rychlosti bude vypadat takto:

Rychlost tělesa v rovnoměrném pohybu je veličina rovný poměru cestu k času, po který je tato cesta projeta.

V mezinárodním systému (SI) se rychlost měří v metrech za sekundu (m/s).

To znamená, že jednotkou rychlosti je rychlost takového rovnoměrného pohybu, při kterém tělo za jednu vteřinu urazí vzdálenost rovnou 1 metru.

Rychlost tělesa lze také měřit v kilometrech za hodinu (km/h), kilometrech za sekundu (km/s), centimetrech za sekundu (cm/s).

Příklad. Vlak jedoucí rovnoměrně urazí vzdálenost 108 km za 2 hodiny. Vypočítejte rychlost vlaku.

Takže s = 108 km; t = 2 h; v=?

Řešení. v = s/t, v = 108 km/2 h = 54 km/h. Jednoduše a jednoduše.

Nyní vyjádřeme rychlost vlaku v jednotkách SI, tedy kilometry převedeme na metry a hodiny na sekundy:

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

Odpovědět: v = 54 km/h nebo 15 m/s.

Tím pádem, číselná hodnota rychlosti závisí na zvolené jednotce.

Rychlost má kromě číselné hodnoty i směr.

Chcete-li například upřesnit, kde se letadlo bude nacházet po 2 hodinách, startující z Vladivostoku, musíte zadat nejen hodnotu jeho rychlosti, ale také cíl, tzn. jeho směr. Hodnoty, které mají kromě číselné hodnoty (modulu) také směr, se nazývají vektor.

Rychlost je vektorová fyzikální veličina.

Všechny vektorové veličiny jsou označeny odpovídajícími písmeny se šipkou. Například rychlost je označena symbolem v se šipkou a modul rychlosti stejným písmenem, ale bez šipky v.

Některé fyzikální veličiny nemají směr. Jsou charakterizovány pouze číselnou hodnotou. Jsou to čas, objem, délka atd. Jsou skalární.

Pokud se během pohybu těla mění jeho rychlost z jednoho úseku dráhy na druhý, pak je takový pohyb nerovnoměrný. Pro charakterizaci nerovnoměrného pohybu těla je zaveden pojem průměrná rychlost.

Například vlak z Moskvy do Petrohradu jede rychlostí 80 km/h. Jakou rychlost máš na mysli? Vždyť rychlost vlaku na zastávkách je nulová, po zastavení se zvyšuje a před zastavením klesá.

V tomto případě se vlak pohybuje nerovnoměrně, což znamená, že rychlost rovna 80 km/h je průměrná rychlost vlaku.

Je definována v podstatě stejným způsobem jako rychlost při rovnoměrném pohybu.

K určení průměrná rychlost těles s nerovnoměrným pohybem, je nutné vydělit celou ujetou vzdálenost celou dobou pohybu:

Je třeba připomenout, že pouze při rovnoměrném pohybu bude poměr s / t pro jakékoli časové období konstantní.

Při nerovnoměrném pohybu těla průměrná rychlost charakterizuje pohyb těla za celou dobu. Nevysvětluje, jak se těleso pohybovalo v různých časech tohoto intervalu.

Tabulka 1 ukazuje průměrné rychlosti pohybu některých těles.

stůl 1

Průměrné rychlosti pohybu některých těles, rychlost zvuku, rádiových vln a světla.

Výpočet dráhy a času pohybu.

Pokud je známa rychlost tělesa a čas pro rovnoměrný pohyb, pak lze najít dráhu, kterou urazí.

Protože v = s/t, je cesta určena vzorcem

Pro určení dráhy, kterou urazí těleso v rovnoměrném pohybu, je nutné vynásobit rychlost tělesa dobou jeho pohybu.

Nyní, když víme, že s = vt, můžeme najít čas, během kterého se těleso pohybovalo, tj.

Pro určení doby nerovnoměrného pohybu je nutné vydělit dráhu, kterou tělo urazí, rychlostí jeho pohybu.

Pokud se tělo pohybuje nerovnoměrně, pak, když znají jeho průměrnou rychlost pohybu a dobu, během níž k tomuto pohybu dochází, najdou cestu:

Pomocí tohoto vzorce můžete určit čas pro nerovnoměrný pohyb těla:

Setrvačnost.

Pozorování a experimenty ukazují, že rychlost tělesa se nemůže měnit sama od sebe.

Zkušenosti s vozíky. Setrvačnost.

Fotbalový míč leží na hřišti. Fotbalista ho kopnutím uvede do pohybu. Míč sám ale svou rychlost nezmění a nezačne se pohybovat, dokud na něj nebudou působit jiná tělesa. Kulka vložená do hlavně zbraně nevyletí, dokud ji nevytlačí práškové plyny.

Míč i střela tedy nemají svou vlastní rychlost, dokud na ně nepůsobí jiná tělesa.

Fotbalový míč kutálející se po zemi se zastaví v důsledku tření o zem.

Tělo sníží rychlost a zastaví se ne samo od sebe, ale pod vlivem jiných těles. Působením jiného tělesa dochází i ke změně směru rychlosti.

Tenisový míček po úderu do rakety změní směr. Puk po dopadu na hokejku také mění směr. Směr pohybu molekuly plynu se změní, když narazí na jinou molekulu nebo stěny nádoby.

Prostředek, změna rychlosti tělesa (velikost a směr) nastává v důsledku působení jiného tělesa na něj.

Udělejme experiment. Postavme desku šikmo na stůl. Nasypte na stůl, kousek od konce desky, kopec písku. Umístěte vozík na šikmou desku. Vozík, který se svezl z nakloněné desky, se rychle zastaví a narazí do písku. Rychlost vozíku velmi rychle klesá. Její pohyb je nerovnoměrný.

Urovnáme písek a opět uvolníme vozík z jeho předchozí výšky. Vozík nyní ujede na stole větší vzdálenost, než se zastaví. Jeho rychlost se mění pomaleji a pohyb se přibližuje uniformitě.

Pokud zcela odstraníte písek z dráhy vozíku, překážkou v jeho pohybu bude pouze tření o stůl. Vozík na zastávku je ještě pomalejší a pojede více než poprvé a podruhé.

Takže čím menší je působení jiného tělesa na vozík, tím déle je udržována rychlost jeho pohybu a tím blíže k rovnoměrnosti.

Jak se bude těleso pohybovat, když na něj jiná tělesa vůbec nepůsobí? Jak to lze určit na základě zkušeností? Důkladné pokusy o studiu pohybu těles jako první provedl G. Galileo. Umožnily zjistit, že pokud na těleso nepůsobí žádná jiná tělesa, pak je buď v klidu, nebo se pohybuje přímočaře a rovnoměrně vzhledem k Zemi.

Jev udržování rychlosti tělesa v nepřítomnosti jiných těles, která na něj působí, se nazývá setrvačnost.

Setrvačnost- z latiny setrvačnost- nehybnost, nečinnost.

Pohyb tělesa v nepřítomnosti působení jiného tělesa na něj se tedy nazývá setrvačnost.

Například kulka vystřelená ze zbraně by letěla a udržovala si rychlost, kdyby na ni nepůsobilo jiné těleso - vzduch (nebo spíše molekuly plynu, které se v něm nacházejí). V důsledku toho se rychlost střely snižuje. Cyklista, který přestal šlapat, pokračuje v pohybu. Rychlost svého pohybu by dokázal udržet, kdyby na něj nepůsobila síla tření.

Tak, Pokud na těleso nepůsobí žádná jiná tělesa, pak se pohybuje konstantní rychlostí.

Telefonická interakce.

Už víte, že při nerovnoměrném pohybu se v čase mění rychlost těla. Ke změně rychlosti tělesa dochází působením jiného tělesa.

Zkušenosti s vozíky. Vozíky se pohybují vzhledem ke stolu.

Udělejme experiment. Na vozík připevníme elastickou desku. Poté ohněte a svažte nití. Vozík je v klidu vzhledem ke stolu. Pohne se vozík, když se pružná deska narovná?

Chcete-li to provést, odřízněte nit. Deska se narovná. Vozík zůstane na stejném místě.

Potom těsně k ohnutému plechu vložíme další podobný vozík. Opět vypálíme nit. Poté se oba vozíky začnou pohybovat vzhledem ke stolu. Jdou různými směry.

Pro změnu rychlosti vozíku bylo potřeba druhé tělo. Praxe ukázala, že rychlost tělesa se mění pouze v důsledku působení jiného tělesa (druhého vozíku) na něj. Z naší zkušenosti jsme vypozorovali, že se začal pohybovat i druhý vozík. Oba se začali pohybovat vzhledem ke stolu.

Zážitek z lodi. Obě lodě se pohybují.

vozíky působit na sebe navzájem, tj. vzájemně se ovlivňují. To znamená, že působení jednoho tělesa na druhé nemůže být jednostranné, obě tělesa na sebe působí, tedy spolupůsobí.

Uvažovali jsme o nejjednodušším případu interakce dvou těles. Obě těla (vozíky) před interakcí byly v klidu vůči sobě navzájem a vůči stolu.

Zážitek z lodi. Loď odjíždí opačným směrem než je skok.

Kulka byla například před výstřelem také v klidu vzhledem ke zbrani. Při interakci (během výstřelu) se střela a zbraň pohybují různými směry. Ukazuje se fenomén - návraty.

Pokud osoba sedící ve člunu odtlačí od sebe jinou loď, dojde k interakci. Obě lodě se pohybují.

Pokud člověk skočí z lodi na břeh, pak se loď pohne opačným směrem, než je skok. Muž ovlivnil loď. Člun zase působí na člověka. Nabývá rychlosti, která směřuje ke břehu.

Tak, v důsledku interakce mohou obě tělesa měnit svou rychlost.

Tělesná hmota. Hmotnostní jednotka.

Při interakci dvou těles se vždy mění rychlost prvního a druhého tělesa.

Zkušenosti s vozíky. Jeden je větší než druhý.

Jedno těleso po interakci získá rychlost, která se může výrazně lišit od rychlosti jiného tělesa. Například po vystřelení z luku je rychlost šípu mnohem větší než rychlost, kterou po interakci získá tětiva luku.

Proč se tohle děje? Proveďme pokus popsaný v odstavci 18. Teprve nyní si vezměme vozíky různých velikostí. Po vypálení závitu se podvozky pohybují různými rychlostmi. Volá se vozík, který se po interakci pohybuje pomaleji masivnější. Má víc hmotnost. Vozík, který se po interakci pohybuje vyšší rychlostí, má menší hmotnost. To znamená, že vozíky mají různé hmotnosti.

Lze měřit rychlosti, které vozíky získaly jako výsledek interakce. Tyto rychlosti se používají k porovnání hmotností interagujících vozíků.

Příklad. Rychlosti vozíků před interakcí jsou rovné nule. Po interakci se rychlost jednoho vozíku rovnala 10 m/s a rychlost druhého 20 m/s. Od rychlosti získané druhým vozíkem, 2krát větší než rychlost prvního vozíku, pak je jeho hmotnost 2krát menší než hmotnost prvního vozíku.

Pokud jsou po interakci rychlosti původně odpočívajících vozíků stejné, pak jsou stejné i jejich hmotnosti. Takže v experimentu zobrazeném na obrázku 42 se vozíky po interakci pohybují od sebe stejnou rychlostí. Proto byly jejich hmotnosti stejné. Jestliže po interakci tělesa nabyla různých rychlostí, pak se jejich hmotnosti liší.

Mezinárodní standard kilogramu. Na obrázku: kilogramová norma v USA.

Kolikrát je rychlost prvního tělesa větší (menší) než rychlost druhého tělesa, tolikrát je hmotnost prvního tělesa menší (větší) než hmotnost druhého.

Jak menší změna rychlosti těla při interakci, tím větší hmotnost má. Takové tělo se nazývá více inertní.

A naopak více změn tělesné rychlosti při interakci, čím menší hmotnost má, tím méně to inertně.

To znamená, že všechna tělesa se vyznačují vlastností měnit svou rychlost různými způsoby během interakce. Tato vlastnost se nazývá setrvačnost.

Hmotnost tělesa je fyzikální veličina, která charakterizuje jeho setrvačnost.

Měli byste vědět, že jakékoli tělo: Země, člověk, kniha atd. - má hmotnost.

Mše se označuje písmenem m. Jednotkou hmotnosti SI je kilogram ( 1 kg).

Kilogram je hmotnost standardu. Standard je vyroben ze slitiny dvou kovů: platiny a iridia. Mezinárodní standard kilogramu se drží v Sevres (nedaleko Paříže). Bylo vyrobeno více než 40 přesných kopií z mezinárodního standardu a zasláno do rozdílné země. Jedna z kopií mezinárodního standardu je u nás, v Ústavu metrologie. D. I. Mendělejev v Petrohradě.

V praxi se také používají jiné jednotky hmotnosti: tón (T), gram (G), miligram (mg).

1 t	= 1000 kg (10 3 kg)	1 g	= 0,001 kg (10–3 kg)
1 kg	= 1000 g (103 g)	1 mg	= 0,001 g (10-3 g)
1 kg	= 1 000 000 mg (106 mg)	1 mg	= 0,000001 kg (10 -6 kg)

V budoucnu, při studiu fyziky, bude koncept hmotnosti odhalen hlouběji.

Měření tělesné hmotnosti na váze.

K měření tělesné hmotnosti lze použít metodu popsanou v odstavci 19.

Vzdělávací stupnice.

Porovnáním rychlostí získaných těles během interakce určete, kolikrát je hmotnost jednoho tělesa větší (nebo menší) než hmotnost druhého. Tímto způsobem je možné měřit hmotnost tělesa, pokud je známa hmotnost jednoho ze spolupůsobících těles. Tímto způsobem jsou ve vědě definovány masy nebeská těla stejně jako molekuly a atomy.

V praxi lze tělesnou hmotnost měřit pomocí vah. Váhy jsou různých typů: vzdělávací, lékařské, analytické, farmaceutické, elektronické atd.

Speciální sada závaží.

Zvažte tréninkové váhy. Hlavní součástí takových vah je rocker. Uprostřed kolébky je připevněna šipka - ukazatel, který se pohybuje doprava nebo doleva. Na koncích vahadla jsou zavěšeny šálky. Za jakých podmínek budou váhy v rovnováze?

Postavme vozíky použité v experimentu na misky váh (viz § 18). protože během interakce nabyly vozíky stejné rychlosti, zjistili jsme, že jejich hmotnosti jsou stejné. Váhy tedy budou v rovnováze. To znamená, že hmotnosti těles ležících na váze jsou si navzájem rovny.

Nyní na jednu misku vah položíme tělo, jehož hmotnost musí být nalezena. Na druhou položíme závaží, jejichž hmotnosti jsou známé, dokud váhy nebudou v rovnováze. Hmotnost váženého tělesa se tedy bude rovnat celkové hmotnosti závaží.

Při vážení se používá speciální sada závaží.

Různé váhy jsou navrženy pro vážení různých těl, jak velmi těžkých, tak velmi lehkých. Takže například pomocí vozových vah je možné určit hmotnost vozu od 50 t do 150 t. Hmotnost komára rovna 1 mg lze zjistit pomocí analytické váhy.

Hustota hmoty.

Zvažte dva válce stejného objemu. Jeden je hliník a druhý je olovo.

Těla, která nás obklopují, se skládají z různých látek: dřeva, železa, gumy a tak dále.

Hmotnost jakéhokoli tělesa závisí nejen na jeho velikosti, ale také na tom, z jaké látky se skládá. Proto tělesa mající stejné objemy, ale skládající se z různých látek, mají různé hmotnosti.

Udělejme tento experiment. Zvažte dva válce o stejném objemu, ale skládající se z různých látek. Například jeden je hliník, druhý je olovo. Zkušenosti ukazují, že hmotnost hliníku je menší než hmotnost olova, to znamená, že hliník je lehčí než olovo.

Přitom tělesa se stejnými hmotnostmi, skládající se z různých látek, mají různé objemy.

Železný trám o hmotnosti 1 tuny zabírá 0,13 metru krychlového. A led o hmotnosti 1 tuny má objem 1,1 metru krychlového.

Železná tyč o hmotnosti 1 t tedy zaujímá objem 0,13 m 3 a led o stejné hmotnosti 1 t - objem 1,1 m 3. Objem ledu je téměř 9krát větší než objem železné tyče. Různé látky totiž mohou mít různou hustotu.

Z toho vyplývá, že tělesa o objemu např. 1 m 3 každé, sestávající z různých látek, mají různé hmotnosti. Vezměme si příklad. Hliník o objemu 1 m 3 má hmotnost 2700 kg, olovo stejného objemu má hmotnost 11 300 kg. To znamená, že při stejném objemu (1 m 3) má olovo hmotnost, která asi 4krát převyšuje hmotnost hliníku.

Hustota ukazuje, jaká je hmotnost látky v určitém objemu.

Jak zjistíte hustotu látky?

Příklad. Mramorová deska má objem 2m 3 a její hmotnost je 5400 kg. Je nutné určit hustotu mramoru.

Víme tedy, že mramor o objemu 2 m 3 má hmotnost 5400 kg. To znamená, že 1 m 3 mramoru bude mít hmotnost 2krát menší. V našem případě - 2700 kg (5400: 2 = 2700). Hustota mramoru se tedy bude rovnat 2700 kg na 1 m3.

Pokud tedy známe hmotnost tělesa a jeho objem, lze určit hustotu.

Pro zjištění hustoty látky je nutné vydělit hmotnost tělesa jeho objemem.

Hustota je fyzikální veličina, která se rovná poměru hmotnosti tělesa k jeho objemu:

hustota = hmotnost/objem.

Veličiny zahrnuté v tomto výrazu označujeme písmeny: hustota látky - ρ (řecké písmeno "ro"), hmotnost tělesa - m, jeho objem - V. Pak dostaneme vzorec pro výpočet hustoty:

Jednotkou SI pro hustotu hmoty je kilogram na metr krychlový(1kg/m3).

Hustota látky se často vyjadřuje v gramech na centimetr krychlový (1 g/cm3).

Pokud je hustota látky vyjádřena v kg / m 3, lze ji převést na g / cm 3 následovně.

Příklad. Hustota stříbra je 10 500 kg/m 3 . Vyjádřete to v g / cm 3.

10 500 kg \u003d 10 500 000 g (nebo 10,5 * 10 6 g),

1 m3 \u003d 1 000 000 cm 3 (nebo 10 6 cm 3).

Poté ρ \u003d 10 500 kg / m 3 \u003d 10,5 * 10 6 / 10 6 g / cm 3 \u003d 10,5 g / cm 3.

Je třeba si uvědomit, že hustota stejné látky v pevném, kapalném a plynném stavu je různá. Hustota ledu je tedy 900 kg / m3, vody 1000 kg / m3 a vodní páry - 0,590 kg / m3. I když to všechno jsou skupenství stejné látky – vody.

Níže jsou uvedeny tabulky hustot některých pevných látek, kapalin a plynů.

tabulka 2

Hustoty některých pevných látek (při standardním atmosférickém tlaku, t = 20 °C)

Pevný	ρ, kg/m3	ρ, g/cm 3	Pevný	ρ, kg/m3	ρ, g/cm 3
Osmium	22 600	22,6	Mramor	2700	2,7
Iridium	22 400	22,4	Okenní sklo	2500	2,5
Platina	21 500	21,5	Porcelán	2300	2,3
Zlato	19 300	19,3	Beton	2300	2,3
Vést	11 300	11,3	Cihlový	1800	1,8
stříbrný	10 500	10,5	Rafinovaný cukr	1600	1,6
Měď	8900	8,9	plexisklo	1200	1,2
Mosaz	8500	8,5	Kapron	1100	1,1
Ocel, železo	7800	7,8	Polyethylen	920	0,92
Cín	7300	7,3	Parafín	900	0,90
Zinek	7100	7,2	Led	900	0,90
Litina	7000	7	dub (suchý)	700	0,70
korund	4000	4	Borovice (suchá)	400	0,40
Hliník	2700	2,7	Korek	240	0,24

Tabulka 3

Hustoty některých kapalin (při standardním atmosférickém tlaku t=20 °C)

Tabulka 4

Hustoty některých plynů (při standardním atmosférickém tlaku t=20 °C)

Výpočet hmotnosti a objemu podle jeho hustoty.

Znalost hustoty látek je velmi důležitá pro různé praktické účely. Při navrhování stroje může inženýr předem vypočítat hmotnost budoucího stroje na základě hustoty a objemu materiálu. Stavebník může určit, jaká bude hmota rozestavěné budovy.

Proto, když známe hustotu látky a objem tělesa, lze vždy určit jeho hmotnost.

Protože hustotu látky lze zjistit podle vzorce p = m/V, pak odtud můžete najít hmotnost tzn.

m = ρV.

Pro výpočet hmotnosti tělesa, pokud je znám jeho objem a hustota, je nutné hustotu vynásobit objemem.

Příklad. Určete hmotnost ocelového dílu, objem je 120 cm 3.

Podle tabulky 2 zjistíme, že hustota oceli je 7,8 g/cm 3 . Zapišme si stav problému a vyřešme jej.

Dáno:

V \u003d 120 cm 3;

ρ \u003d 7,8 g / cm3;

Řešení:

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

Odpovědět: m= 936

Pokud je známa hmotnost tělesa a jeho hustota, lze objem tělesa vyjádřit ze vzorce m = ρV, tj. objem těla bude:

V = m/ρ.

Pro výpočet objemu tělesa, pokud je známa jeho hmotnost a hustota, je nutné vydělit hmotnost hustotou.

Příklad. Hmotnost slunečnicového oleje naplňujícího láhev je 930 g. Určete objem láhve.

Podle tabulky 3 zjistíme, že hustota slunečnicového oleje je 0,93 g/cm 3 .

Zapišme si stav problému a vyřešme jej.

Vzhledem k tomu:

ρ \u003d 0,93 g / cm 3

Řešení:

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

Odpovědět: PROTI= 1 l.

Pro stanovení objemu se zpravidla používá vzorec v případech, kdy je obtížné objem najít pomocí jednoduchých měření.

Platnost.

Každý z nás se neustále setkává s různými případy působení těles na sebe. V důsledku interakce se mění rychlost pohybu tělesa. Už víte, že rychlost tělesa se mění tím více, čím menší je jeho hmotnost. Podívejme se na několik příkladů, které to dokazují.

Tlačením vozíku rukama jej můžeme uvést do pohybu. Rychlost vozíku se působením lidské ruky mění.

Kus železa ležící na korku ponořeném do vody je přitahován magnetem. Kus železa a korek mění svou rychlost působením magnetu.

Působením na pružinu rukou ji můžete stlačit. Nejprve se uvede do pohybu konec pružiny. Poté se pohyb přenese na ostatní jeho části. Stlačená pružina, když je narovnaná, může například uvést do pohybu kouli.

Když je pružina stlačena, jednajícím tělem byla lidská ruka. Při vysunutí pružiny je působícím tělesem samotná pružina. Uvádí míč do pohybu.

Raketou nebo rukou můžete letící míč zastavit nebo změnit směr.

Ve všech uvedených příkladech se jedno těleso působením jiného tělesa začne pohybovat, zastaví se nebo změní směr svého pohybu.

Tím pádem, Rychlost tělesa se mění, když interaguje s jinými tělesy.

Často není uvedeno, které těleso a jak na toto těleso působilo. Jen to říká síla působící na těleso nebo na něj působící. Lze tedy uvažovat o síle jako důvod změny rychlosti.

Tlačením vozíku rukama jej můžeme uvést do pohybu.

Experimentujte s kouskem železa a magnetem.

Jarní zážitek. Uvedli jsme míč do pohybu.

Zkušenosti s raketou a létajícím míčkem.

Síla působící na těleso může měnit nejen rychlost jeho tělesa, ale i jeho jednotlivých částí.

Prkno ležící na podpěrách se prohýbá, pokud na něm člověk sedí.

Pokud například přitlačíte prsty na gumu nebo kus plastelíny, zmenší se a změní svůj tvar. To se nazývá deformace.

Deformace je jakákoli změna tvaru a velikosti těla.

Vezměme si další příklad. Prkno ležící na podpěrách se prohýbá, pokud si na něj člověk sedne, nebo jakákoli jiná zátěž. Střed desky se posune o větší vzdálenost než okraje.

Při působení síly se rychlost různých těles ve stejnou dobu může měnit stejným způsobem. K tomu je nutné na tato tělesa působit různými silami.

K uvedení nákladního vozu do pohybu je tedy zapotřebí více energie než u osobního automobilu. To znamená, že číselná hodnota síly může být různá: větší nebo menší. co je síla?

Síla je mírou vzájemného působení těles.

Síla je fyzikální veličina, což znamená, že ji lze měřit.

Na výkresu je síla zobrazena jako úsečka se šipkou na konci.

Síla, stejně jako rychlost, je vektorová veličina . Vyznačuje se nejen číselnou hodnotou, ale i směrem. Síla je označena písmenem F se šipkou (jak si pamatujeme, šipka ukazuje směr) a její modul je také písmeno F, ale bez šipky.

Když mluvíme o síle, je důležité uvést, na který bod tělesa působí působící síla.

Na obrázku je síla znázorněna jako úsečka se šipkou na konci. Začátek segmentu - bod A je bodem působení síly. Délka segmentu podmíněně označuje modul síly v určitém měřítku.

Tak, Výsledek síly působící na těleso závisí na jeho modulu, směru a bodu působení.

Fenomén přitažlivosti. Gravitace.

Pusťme kámen z rukou – spadne na zem.

Uvolníte-li kámen z rukou, spadne na zem. Totéž se stane s jakýmkoli jiným tělem. Pokud je míč vržen ve vodorovném směru, neletí rovně a rovnoměrně. Jeho trajektorie bude zakřivená čára.

Kámen letí v zakřivené linii.

Umělá družice Země také nelétá po přímce, létá kolem Země.

Po Zemi se pohybuje umělá družice.

Jaký je důvod pozorovaných jevů? A tady je co. Na tato tělesa působí síla – síla přitažlivosti k Zemi. Kvůli přitažlivosti k Zemi padají tělesa, zvednou se nad Zemi a pak se spouštějí. A také kvůli této přitažlivosti chodíme po Zemi a neodlétáme do nekonečného Vesmíru, kde není vzduch k dýchání.

Listy stromů padají k zemi, protože je země táhne. Kvůli přitažlivosti k Zemi proudí voda v řekách.

Země k sobě přitahuje jakákoli tělesa: domy, lidi, Měsíc, Slunce, vodu v mořích a oceánech atd. Země je zase přitahována všemi těmito tělesy.

Přitažlivost existuje nejen mezi Zemí a uvedenými tělesy. Všechna těla se k sobě přitahují. Měsíc a Země se k sobě přitahují. Přitahování Země k Měsíci způsobuje příliv a odliv vody. Obrovské masy vody stoupají v oceánech a mořích dvakrát denně na mnoho metrů. Dobře si uvědomujete, že Země a další planety se pohybují kolem Slunce a jsou k němu i k sobě navzájem přitahovány.

Vzájemná přitažlivost všech těles vesmíru se nazývá univerzální gravitace.

Anglický vědec Isaac Newton byl prvním, kdo dokázal a stanovil zákon univerzální gravitace.

Podle tohoto zákona přitažlivá síla mezi tělesy je tím větší, čím větší je hmotnost těchto těles. Přitažlivé síly mezi tělesy se zmenšují se zvětšující se vzdáleností mezi nimi.

Pro všechny žijící na Zemi je jednou z nejdůležitějších hodnot síla přitažlivosti k Zemi.

Síla, kterou Země přitahuje těleso k sobě, se nazývá gravitace.

Gravitační síla je označena písmenem F s indexem: Ftyazh. Vždy směřuje svisle dolů.

Zeměkoule je na pólech mírně zploštělá, takže tělesa na pólech jsou umístěna o něco blíže středu Země. Proto je gravitace na pólu o něco větší než na rovníku nebo v jiných zeměpisných šířkách. Gravitační síla na vrcholu hory je o něco menší než na jejím úpatí.

Gravitační síla je přímo úměrná hmotnosti daného tělesa.

Pokud porovnáme dvě tělesa s různou hmotností, pak je těleso s větší hmotností těžší. Těleso s menší hmotností je lehčí.

Kolikrát je hmotnost jednoho tělesa větší než hmotnost druhého tělesa, tolikrát je gravitační síla působící na první těleso větší než gravitační síla působící na druhé těleso. Když jsou hmotnosti těles stejné, pak jsou stejné i gravitační síly, které na ně působí.

Elastická síla. Hookův zákon.

Už víte, že na všechna tělesa na Zemi působí gravitace.

Kniha ležící na stole je také ovlivněna gravitací, ta však stolem nepropadá, ale je v klidu. Tělo zavěsíme na nit. Nespadne.

Hookův zákon. Zkušenosti.

Proč těla spočívají na podpěře nebo zavěšena na niti? Zdá se, že gravitační síla je vyvážena nějakou jinou silou. Co je to za sílu a odkud pochází?

Udělejme experiment. Uprostřed vodorovně umístěné desky umístěné na podpěrách položíme závaží. Vlivem gravitace se závaží začne pohybovat dolů a ohýbat prkno, tzn. deska je zdeformovaná. V tomto případě vzniká síla, kterou deska působí na těleso na ní umístěné. Z této zkušenosti můžeme usoudit, že kromě gravitační síly směřující svisle dolů působí na závaží ještě další síla. Tato síla směřuje svisle nahoru. Vyrovnala sílu gravitace. Tato síla se nazývá elastická síla.

Síla, která v těle vzniká v důsledku jeho deformace a má tendenci vrátit tělo do původní polohy, se nazývá elastická síla.

Pružná síla je označena písmenem F s indexem Fupr.

Čím silněji se podpěra (prkno) ohýbá, tím větší je elastická síla. Pokud se pružná síla rovná gravitační síle působící na tělo, pak se podpěra a tělo zastaví.

Nyní zavěsíme korpus na nit. Nit (závěs) je natažený. V niti (závěru), stejně jako v podpěře, vzniká pružná síla. Když je zavěšení nataženo, pružná síla bude rovna gravitační síle, pak se natahování zastaví. Pružná síla vzniká pouze při deformaci těles. Pokud zmizí deformace tělesa, zmizí i pružná síla.

Experimentujte s tělem zavěšeným na niti.

Dochází k deformacím odlišné typy: tah, tlak, smyk, ohyb a kroucení.

Setkali jsme se již se dvěma typy deformace – tlakem a ohybem. Tyto a další typy deformací budete podrobněji studovat na střední škole.

Nyní se pokusme zjistit, na čem závisí pružná síla.

anglický vědec Robert Hooke , Newtonův současník, zjistil, jak pružná síla závisí na deformaci.

Zvažte zkušenosti. Vezměte gumovou šňůru. Jeden její konec upevníme ve stativu. Původní délka šňůry byla l 0 . Pokud na volný konec šňůrky zavěsíte šálek se závažím, šňůra se prodlouží. Jeho délka bude rovna l. Prodloužení kabelu najdete takto:

Pokud změníte závaží na kalíšku, pak se změní i délka šňůrky, což znamená její prodloužení Δl.

Zkušenosti ukázaly že modul pružné síly v tahu (nebo tlaku) tělesa je přímo úměrný změně délky tělesa.

To je Hookův zákon. Hookův zákon je napsán takto:

Fcontrol \u003d -kΔl,

Hmotnost tělesa je síla, kterou těleso v důsledku přitažlivosti k Zemi působí na podpěru nebo zavěšení.

kde Δl je prodloužení tělesa (změna jeho délky), k je koeficient úměrnosti, který je tzv. tuhost.

Tuhost tělesa závisí na jeho tvaru a rozměrech a také na materiálu, ze kterého je vyrobeno.

Hookeův zákon platí pouze pro pružnou deformaci. Pokud se po odeznění sil, které deformují těleso, vrátí do původní polohy, pak je deformace elastický.

Více o Hookeově zákonu a typech deformací se dozvíte na střední škole.

Tělesná hmotnost.

V Každodenní život velmi často používaný pojem „váha“. Zkusme zjistit, jaká je tato hodnota. Při pokusech, kdy bylo těleso umístěno na podpěru, byla stlačena nejen podpěra, ale také těleso přitahované Zemí.

Deformované, stlačené těleso tlačí na podpěru silou tzv tělesná hmotnost . Pokud je tělo zavěšeno na niti, pak se natahuje nejen nit, ale samotné tělo.

Hmotnost tělesa je síla, kterou těleso v důsledku přitažlivosti k Zemi působí na podpěru nebo zavěšení.

Tělesná hmotnost je vektorová fyzikální veličina a označuje se písmenem P se šipkou nad tímto písmenem směřující doprava.

Je však třeba mít na paměti že na tělo působí gravitační síla a váha je aplikována na podpěru nebo závěs.

Pokud jsou těleso a podpěra nehybné nebo se pohybují rovnoměrně a přímočaře, pak hmotnost tělesa z hlediska její číselné hodnoty rovná síle gravitace, tzn.

P = Ft.

Je třeba si uvědomit, že gravitace je výsledkem interakce těla a Země.

Hmotnost těla je tedy výsledkem interakce těla a podpěry (odpružení). Podpěra (odpružení) a těleso se tak deformují, což vede ke vzniku elastické síly.

Jednotky síly. Vztah mezi gravitací a tělesnou hmotností.

Už víte, že síla je fyzikální veličina. Kromě číselné hodnoty (modulo) má směr, tedy je to vektorová veličina.

Sílu, stejně jako jakoukoli fyzikální veličinu, lze měřit ve srovnání se silou branou jako jednotka.

Jednotky fyzikální veličiny vždy vybírejte podmíněně. Jakoukoli sílu lze tedy brát jako jednotku síly. Jako jednotky síly můžete například vzít pružnou sílu pružiny natažené na určitou délku. Jednotkou síly je gravitační síla působící na těleso.

Víš, že platnost způsobuje změnu rychlosti těla. To je proč Jednotka síly je síla, která změní rychlost tělesa o hmotnosti 1 kg o 1 m/s za 1 s.

Na počest anglického fyzika Newtona je tato jednotka pojmenována newton (1 N). Často se používají jiné jednotky kilonewtony (kN), millinewtonů (mN):

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

Zkusme určit velikost síly v 1 N. Je stanoveno, že 1 N se přibližně rovná tíhové síle, která působí na těleso o hmotnosti 1/10 kg, přesněji 1/9,8 kg (tj. asi 102 g).

Je třeba mít na paměti, že gravitační síla působící na těleso závisí na zeměpisné šířce, ve které se těleso nachází. Gravitační síla se mění se změnou výšky nad povrchem Země.

Pokud je známo, že jednotka síly je 1 N, jak pak vypočítat gravitační sílu, která působí na těleso libovolné hmotnosti?

Je známo, že kolikrát je hmotnost jednoho tělesa větší než hmotnost druhého tělesa, tolikrát je gravitační síla působící na první těleso větší než gravitační síla působící na druhé těleso. Pokud tedy na těleso o hmotnosti 1/9,8 kg působí tíhová síla rovna 1 N, pak na těleso o hmotnosti 2/9,8 kg bude působit tíhová síla rovna 2 N.

Na tělese o hmotnosti 5 / 9,8 kg - gravitace rovna - 5 N, 5,5 / 9,8 kg - 5,5 N atd. Na tělese o hmotnosti 9,8 / 9,8 kg - 9,8 N.

Od 9,8 / 9,8 kg \u003d 1 kg, pak na těleso o hmotnosti 1 kg bude působit gravitační síla rovna 9,8 N. Hodnotu tíhové síly působící na těleso o hmotnosti 1 kg lze zapsat takto: 9,8 N/kg.

Pokud tedy na těleso o hmotnosti 1 kg působí síla rovna 9,8 N, pak na těleso o hmotnosti 2 kg bude působit síla 2x větší. Bude se rovnat 19,6 N a tak dále.

Pro určení gravitační síly působící na těleso libovolné hmotnosti je tedy nutné vynásobit 9,8 N / kg hmotností tohoto tělesa.

Tělesná hmotnost se vyjadřuje v kilogramech. Pak dostaneme, že:

Ft = 9,8 N/kg m.

Hodnota 9,8 N / kg je označena písmenem g a vzorec pro gravitaci bude:

kde m je hmotnost, nazývá se g zrychlení volného pádu. (Pojem zrychlení volného pádu bude uveden v 9. stupni.)

Při řešení problémů, kde není vyžadována velká přesnost, se g \u003d 9,8 N / kg zaokrouhluje nahoru na 10 N / kg.

Už víte, že P = Fstrand, pokud jsou tělo a podpěra nehybné nebo se pohybují rovnoměrně a přímočaře. Proto lze tělesnou hmotnost určit podle vzorce:

Příklad. Na stole je konvice s vodou o váze 1,5 kg. Určete tíhovou sílu a hmotnost konvice. Ukažte tyto síly na obrázku 68.

Dáno:

g ≈ 10 N/kg

Řešení:

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

Odpovědět: Fstrand = P = 15 N.

Nyní znázorněme síly graficky. Zvolme měřítko. Nechť 3 N se rovná úsečce dlouhé 0,3 cm.. Potom je třeba úsečkou dlouhou 1,5 cm nakreslit sílu 15 N.

Je třeba mít na paměti, že gravitace působí na tělo, a proto je aplikována na tělo samotné. Závaží působí na podpěru nebo zavěšení, to znamená, že je aplikováno na podpěru, v našem případě na stůl.

Dynamometr.

Nejjednodušší dynamometr.

V praxi je často nutné měřit sílu, kterou jedno těleso působí na druhé. Přístroj používaný k měření síly se nazývá dynamometr (z řečtiny. dynamis- platnost, metro- měřit).

Dynamometry se dodávají v různých zařízeních. Jejich hlavní součástí je ocelová pružina, která má různý tvar v závislosti na účelu zařízení. Zařízení nejjednoduššího dynamometru je založeno na porovnání libovolné síly s pružnou silou pružiny.

Nejjednodušší dynamometr může být vyroben z pružiny se dvěma háky upevněnými na prkně. Na spodním konci pružiny je připevněn ukazatel a na desku je nalepen proužek papíru.

Označte na papíře pomlčkou polohu ukazatele, kdy pružina není napnutá. Tato známka bude nulovým dělením.

Ruční dynamometr - měřič výkonu.

Poté na háček zavěsíme závaží o hmotnosti 1/9,8 kg, tedy 102 g. Na toto zatížení bude působit tíhová síla 1 N. Působením této síly (1 N) se pružina natáhne, ukazatel sjede dolů. Na papíře označíme jeho novou polohu a dáme číslo 1. Poté zavěsíme břemeno o hmotnosti 204 g a nastavíme značku 2. To znamená, že v této poloze je pružná síla pružiny 2 N. Po zavěšení břemene o hmotnosti 306 g označíme 3 atd.

Aby bylo možné aplikovat desetiny newtonu, je nutné aplikovat dělení - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 atd. K tomu jsou vzdálenosti mezi jednotlivými celočíselnými značkami dělené deseti stejnými díly. To lze provést za předpokladu, že pružná síla pružiny Fupr se zvyšuje tolikrát, jak se zvyšuje její prodloužení Δl. Vyplývá to z Hookova zákona: Fupr \u003d kΔl, tj. síla pružnosti těla při tahu je přímo úměrná změně délky těla.

Trakční dynamometr.

Odměrná pružina bude nejjednodušším dynamometrem.

Pomocí dynamometru se měří nejen gravitace, ale i další síly, jako je elastická síla, třecí síla atd.

Takže například pro měření síly různých lidských svalových skupin, lékařské dynamometry.

K měření svalové síly ruky při sevření ruky v pěst, manuál dynamometr - měřič výkonu .

Používají se také rtuťové, hydraulické, elektrické a jiné dynamometry.

V poslední době se široce používají elektrické dynamometry. Mají snímač, který převádí deformaci na elektrický signál.

Pro měření velkých sil, jako jsou například tažné síly traktorů, tahačů, lokomotiv, námořních a říčních remorkérů, speciální trakční dynamometry . Mohou měřit síly až několik desítek tisíc newtonů.

V každém takovém případě je možné nahradit několik sil skutečně působících na těleso jednou silou, která je svým účinkem ekvivalentní těmto silám.

Síla, která má na těleso stejný účinek jako několik současně aktivní síly, se nazývá výslednice těchto sil.

Najděte výslednici těchto dvou sil působících na těleso v jedné přímce v jednom směru.

Vraťme se ke zkušenosti. K pružině pod sebe zavěsíme dvě závaží o hmotnosti 102 g a 204 g, tedy o hmotnosti 1 N a 2 N. Všimněte si délky, přes kterou je pružina natažena. Odebereme tato závaží a nahradíme je jedním závažím, které natáhne pružinu na stejnou délku. Hmotnost tohoto nákladu je 3 N.

Zkušenosti ukazují, že: výslednice sil směřujících podél jedné přímky ve stejném směru a její modul je roven součtu modulů složek sil.

Na obrázku je výslednice sil působících na těleso označena písmenem R a členy síly jsou označeny písmeny F 1 a F 2. V tomto případě

Pojďme nyní zjistit, jak najít výslednici dvou sil působících na těleso podél jedné přímky v různých směrech. Tělo je dynamometrový stůl. Položme na stůl závaží 5 N, tzn. působí na něj silou 5 N směřující dolů. Ke stolu přivážeme nit a působíme na ni silou rovnající se 2 N směřující nahoru. Pak dynamometr ukáže sílu 3 N. Tato síla je výslednicí dvou sil: 5 N a 2N.

Tak, výslednice dvou sil působících ve stejné přímce opačné strany, směřuje k větší síle v absolutní hodnotě a její modul se rovná rozdílu mezi moduly složek sil(rýže.):

Jestliže na těleso působí dvě stejné a opačné síly, pak je výslednice těchto sil nulová. Například, pokud v našem experimentu je konec tažen silou 5 N, pak bude ručička dynamometru nastavena na nulu. Výslednice těchto dvou sil je v tomto případě nula:

Saně kutálené z hory se brzy zastaví.

Sáně, které se valily z hory, se pohybují nerovnoměrně po vodorovné cestě, jejich rychlost postupně klesá a po chvíli se zastaví. Muž, který přiběhl, klouže na své brusli po ledě, ale bez ohledu na to, jak hladký je led, muž se stále zastaví. Kolo se také zastaví, když cyklista přestane šlapat. Víme, že příčinou takových jevů je síla. V tomto případě je to síla tření.

Když se jedno těleso dostane do kontaktu s druhým, získá se interakce, která zabrání jejich relativnímu pohybu, který se nazývá tření. A síla, která tuto interakci charakterizuje, se nazývá třecí síla.

Třecí síla- jde o další druh síly, který se liší od dříve uvažovaných gravitačních a pružných sil.

Dalším důvodem tření je vzájemná přitažlivost molekul kontaktujících těles.

Vznik třecí síly je způsoben především prvním důvodem, kdy jsou povrchy těles drsné. Ale pokud jsou povrchy dobře vyleštěné, pak když se dostanou do kontaktu, některé z jejich molekul se nacházejí velmi blízko sebe. V tomto případě se začíná znatelně projevovat přitažlivost mezi molekulami kontaktujících těles.

Zkušenosti s tyčí a dynamometrem. Měříme sílu tření.

Třecí síla může být mnohonásobně snížena, pokud je mezi třecí plochy zavedeno mazivo. Vrstva maziva odděluje povrchy třecích těles. V tomto případě nejsou v kontaktu povrchy těles, ale vrstvy maziva. Mazání je ve většině případů kapalné a tření kapalných vrstev je menší než tření pevných povrchů. Například na bruslích se nízké tření při klouzání po ledu vysvětluje také působením maziva. Mezi bruslemi a ledem se tvoří tenká vrstva vody. Různé oleje jsou široce používány ve strojírenství jako maziva.

Na posuvné jedno těleso na povrchu druhého, vznikne tření, které je tzv kluzné tření. K takovému tření dojde například při pohybu saní a lyží na sněhu.

Pokud jedno těleso neklouže, ale odvaluje se po povrchu druhého, pak tření, ke kterému v tomto případě dochází, se nazývá valivé tření . Takže když se pohnou kola vagónu, auta, když se po zemi válejí klády nebo sudy, objeví se valivé tření.

Sílu tření lze měřit. Chcete-li například měřit kluznou třecí sílu dřevěného špalku na desce nebo stole, musíte k němu připevnit dynamometr. Poté rovnoměrně pohybujte blokem po desce a udržujte dynamometr vodorovně. Co ukáže dynamometr? Na blok působí ve vodorovném směru dvě síly. Jedna síla je pružná síla pružiny dynamometru směrovaná ve směru pohybu. Druhá síla je síla tření namířená proti pohybu. Protože se blok pohybuje rovnoměrně, znamená to, že výslednice těchto dvou sil je nulová. Proto jsou tyto síly stejné v modulu, ale v opačném směru. Dynamometr ukazuje elastickou sílu (tažnou sílu), která se v modulu rovná třecí síle.

Tím pádem, měřením síly, kterou dynamometr působí na těleso při jeho rovnoměrném pohybu, měříme sílu tření.

Pokud se na tyč umístí závaží, například závaží, a třecí síla se měří výše popsaným způsobem, pak bude větší než třecí síla měřená bez zatížení.

Čím větší síla tlačí těleso k povrchu, tím větší je výsledná třecí síla.

Položením dřevěného bloku na kulaté tyče lze měřit třecí sílu. Ukázalo se, že je menší než kluzná třecí síla.

Tím pádem, pro stejné zatížení je valivá třecí síla vždy menší než kluzná třecí síla . Proto lidé v dávných dobách používali k tažení velkých nákladů válečky, později se začalo používat kolo.

Tření odpočinku.

Tření odpočinku.

Seznámili jsme se se silou tření vznikající při pohybu jednoho tělesa po povrchu druhého. Je ale možné hovořit o síle tření mezi pevnými tělesy v kontaktu, pokud jsou v klidu?

Když je těleso v klidu na nakloněné rovině, je na ní drženo třením. Pokud by totiž nedocházelo ke tření, pak by těleso vlivem gravitace sklouzlo po nakloněné rovině. Zvažte případ, kdy je tělo v klidu ve vodorovné rovině. Na podlaze je například šatní skříň. Zkusme to posunout. Pokud je skříň lehce zatlačena, pak se nepohne ze svého místa. Proč? Působící síla je v tomto případě vyvážena silou tření mezi podlahou a nohami skříně. Protože tato síla existuje mezi tělesy, která jsou vůči sobě v klidu, nazývá se tato síla statická třecí síla.

V přírodě a technologii má tření velká důležitost. Tření může být prospěšné i škodlivé. Když je to užitečné, snaží se to zvýšit, když je to škodlivé - snížit to.

Bez klidového tření by lidé ani zvířata nemohli chodit po zemi, protože při chůzi se od země odrážíme. Když je tření mezi podrážkou boty a zemí (nebo ledem) malé, například v ledových podmínkách je velmi obtížné odtlačit se od země, nohy kloužou. Aby nohy neklouzaly, jsou chodníky posypány pískem. Tím se zvyšuje třecí síla mezi podrážkou boty a ledem.

Pokud by nedocházelo k tření, předměty by vyklouzly z rukou.

Síla tření zastaví auto při brzdění, ale bez tření nemohlo stát na místě, dostalo se do smyku. Pro zvýšení tření je povrch pneumatik na voze vyroben s žebrovanými výstupky. V zimě, kdy je silnice obzvlášť kluzká, je posypána pískem a zbavena ledu.

Mnoho rostlin a živočichů má různé orgány, které slouží k uchopení (tykadla rostlin, sloní chobot, houževnaté ocasy šplhavých zvířat). Všechny mají drsný povrch pro zvýšení tření.

Vložit . Vložky jsou vyrobeny z tvrdokovů - bronzu, litiny nebo oceli. Jejich vnitřní povrch je pokryt speciálními materiály, nejčastěji babbitem (jde o slitinu olova nebo cínu s jinými kovy), a mazán. Ložiska, ve kterých hřídel při otáčení klouže po povrchu pouzdra, se nazývají kluzná ložiska.

Víme, že síla valivého tření při stejném zatížení je mnohem menší než síla kluzného tření. Tento jev je založen na použití kuličkových a válečkových ložisek. U takových ložisek rotující hřídel neklouže po pevné ložiskové pánvi, ale odvaluje se po ní na ocelových kuličkách nebo válečcích.

Zařízení nejjednodušších kuličkových a válečkových ložisek je znázorněno na obrázku. Na hřídeli je namontován vnitřní kroužek ložiska z tvrdé oceli. Vnější kroužek je upevněn v těle stroje. Jak se hřídel otáčí, vnitřní kroužek se odvaluje na kuličkách nebo válečcích mezi kroužky. Výměna kluzných ložisek ve stroji za kuličková nebo válečková může snížit třecí sílu 20-30krát.

Kuličková a válečková ložiska se používají v různých strojích: automobilech, soustruzích, elektromotorech, jízdních kolech atd. Bez ložisek (využívají tření) si nelze představit moderní průmysl a dopravu.

195. Na stole je kniha. S jakými tělesy interaguje? Proč je kniha v klidu?
Kniha ležící na stole interaguje se Zemí a se stolem. Je v klidu, protože tyto interakce jsou vyvážené.

196. Interakce jakých těles určuje pohyb mraků; šíp vystřelený z luku; projektil uvnitř hlavně zbraně při výstřelu; otáčení křídel větrné turbíny?
Interakce kapiček vody vstupujících do mraku se vzdušnými proudy a Zemí.
Interakce s tětivou, Zemí a vzduchem.
Interakce s plyny vzniklými v důsledku exploze střelného prachu, hlavně zbraně, jejího lůžka a Země.
Interakce křídel mlýna s přicházejícím proudem vzduchu.

197. Uveďte 3-5 názvů těles, která jsou výsledkem interakce, se kterými se může míč pohybovat (nebo měnit směr svého pohybu).
Fotbalová noha, tenisová raketa, golfová hůl, baseballová pálka, proudění vzduchu.

198. Co se stane s pružinou zavěšenou na závitech, když se závit AB, který ji stlačuje, spálí zápalkou (obr. 38)?
Působení závitu A B na pružinu se zastaví a ta se otevře a začne se pohybovat.

199. Proč je pro hasiče těžké držet hadici, ze které teče voda?
Kvůli fenoménu odrazu.

200. Proč se trubice vychyluje, když z ní vytéká voda (obr. 39)?
V důsledku interakce proudící vody a trubice se tato začne pohybovat.

201. Proč se trubka nevychyluje, když je v dráze vody z ní vytékající (viz úloha 200) položena na trubici lepenka, jak je znázorněno na obrázku 40?
Interakce mezi trubicí a vodou je vyvážena interakcí mezi lepenkou a trubicí, a tak trubice zůstává v klidu.

202. Proč se při vytékání vody otáčí nádoba zavěšená na závitu (obr. 41)?
Proud vody vytékající z trubic působí na stěny trubic. Následkem toho se nádoba otáčí.

203. Baňka je zavěšena na niti (obr. 42). Zůstane baňka v klidu, když voda v ní silně vře? Vysvětlete jev.
Ne. viz #202.

204. V některých parcích jsou dětská hřiště vybavena dřevěnými válci (bubny) otáčejícími se na vodorovné ose. Jakým směrem a kdy po něm dítě běží?
Dítě se odtlačuje od válce, který se pohybuje v opačném směru.

205. Ryba se může pohybovat vpřed tím, že svými žábrami vrhá proudy vody. Vysvětlete tento jev.
Tento princip pohybu se nazývá reaktivní. Voda vyvržená žábrami ryb působí na ryby, které se díky tomu uvedou do pohybu.

206. K čemu slouží plovací blány u vodního ptactva?
Nohy s popruhy umožňují zvýšenou interakci mezi vodou a ptáky.

207. Proč by měla být při střelbě přitisknuta pažba pušky těsně k rameni?
Uvolněná pažba v důsledku zpětného rázu může zranit rameno.

208. Proč mají projektily a zbraně při výstřelu různou rychlost?
Hmotnost zbraně je mnohonásobně větší než hmotnost střely, a proto bude rychlost zbraně mnohonásobně menší než rychlost střely.

209. Chlapec skočí z naložené bárky na břeh. Proč je pohyb pramice ve směru opačném ke skoku nepostřehnutelný?
Hmotnost člunu je mnohem větší než hmotnost chlapce a v důsledku toho je rychlost zbraně prakticky nulová.

210. Ve stejné vzdálenosti od břehu je loď s nákladem a stejná loď bez nákladu. Na jaké lodi je snazší vyskočit na břeh? Proč?
Je snazší skočit z naložené lodi, protože má větší hmotnost.

211. a) Ve stlačeném stavu je pružina na stojanu držena závitem (obr. 43, a). Pokud je nit spálená v bodě A, pružina se uvolní. Uveďte vzájemné působení, která tělesa způsobují pohyb pružiny.
b) Pokud se například nejprve na pružinu umístí koule, pak se také začne pohybovat. Interakce kterých těles způsobí pohyb míče?
c) Na levém vozíku je kostka ze železa, vpravo - ze dřeva (obr. 43, b). Mezi vozíky je umístěna pružina stlačená závitem. Pokud je nit spálená, pak se vozíky pohnou. Který vozík dosáhne nejvyšší rychlosti? Proč?
a) Spolupůsobení pružiny, podpěry a závitu.
b) Spolupůsobení pružiny, závitu, kuličky a podpěry.
c) m1v1 = m2v2. To znamená, že vozík s dřevěným blokem získá větší rychlost, protože má menší hmotnost.

212. Levý vozík (viz problém 211, c) získal rychlost 4 cm / s, pravý - 60 cm / s. Který vozík má větší hmotnost a o kolik?

213. Jaká je hmotnost levého vozíku (viz úloha 212), je-li hmotnost pravého vozíku 50 g?

214. Chodec o hmotnosti 90 kg se pohybuje rychlostí 3,6 km/h, pes o hmotnosti 7,5 kg běží rychlostí 12 m/s. Najděte poměr impulsů chodce a psa.

215. a) Na konci pružiny je připevněna ocelová deska (obr. 44). Pružinu ve stlačeném stavu drží závit. Pokud nit spálíte, pružina se narovná a ocelový plát současně narazí na kuličky, které leží na stole. Hmotnosti kuliček jsou stejné, ale jsou vyrobeny z různých kovů (hliník, olovo, ocel). Z jakého kovu je vyrobena koule 1, koule 2 a koule 3? (Na obrázku je pozice každého míče po dopadu označena tečkovanou čarou.)
b) Mezi vozíky je umístěna pružina stlačená závitem (viz obr. 43, b). Pokud je vlákno spáleno, pak se v důsledku interakce s pružinou začnou vozíky pohybovat. Jak se budou lišit rychlosti získané vozíky, když hmotnost levého vozíku je 7,5 kg a hmotnost pravého vozíku je 1,5 kg?

216. Mezi vozíky je umístěna pružina, jejíž konce jsou staženy nití, jak je znázorněno na obrázku 45. Na vozících jsou nádoby s pískem. Po vypálení nitě nabral pravý vozík větší rychlost než levý. Jak to lze vysvětlit?
Levý vozík je těžší než pravý.

217. Jakou hmotnost má pravý vozík (viz úloha 216), pokud nabral 0,5krát větší rychlost než levý vozík, jehož hmotnost s nákladem je 450 g?

218. Chlapec si vybere lano a lodě se přiblíží v jezeře (obr. 46). Která ze dvou stejných lodí získá v době přiblížení větší rychlost? Proč?
Levá loďka má nejvyšší rychlost, protože je lehčí než pravá, ve které dítě sedí.

219. Během souhry dvou vozíků se jejich rychlost změnila o 20 a 60 cm/s. Hmotnost většího vozíku je 0,6 kg. Jaká je hmotnost menšího vozíku?

220. Stejné síly byly aplikovány na koule ležící na stole ve stejném časovém období. V tomto případě míč o hmotnosti 3 kg získal rychlost 15 cm / s. Jaká je rychlost koule o hmotnosti 1 kg?

221. Chlapec o hmotnosti 45 kg vyskočil na břeh ze stojícího nafukovacího člunu o hmotnosti 30 kg. V tomto případě loď nabrala rychlost 1,5 m/s vzhledem ke břehu. Jaká je rychlost chlapce vzhledem k lodi?

222. Chlapec o hmotnosti 46 kg vyskočil ze stacionárního voru o hmotnosti 1 t na břeh rychlostí 1,5 m / s. Jakou rychlost nabral vor vzhledem ke břehu?

223. Mohou dvě původně nehybná tělesa v důsledku vzájemné interakce dosáhnout rychlosti, která je číselně shodná?
Mohou, za předpokladu, že jejich hmotnosti jsou stejné.

224. Vzduch pod pístem čerpadla je stlačen. Změnila se hmotnost vzduchu?
Hmotnost vzduchu se nezměnila.

225. Do nádoby s vodou bylo spuštěno závaží. Změnila se váha závaží?
Hmotnost kettlebellu se nezměnila.

226. Dva chlapci soutěží v přetahování a tahají za lano různými směry, přičemž na ně působí silou 500 N každý. Přetrhne se lano, pokud vydrží tah pouze 800 N?
Nezlomí se, protože na něj působí síla pouze 500 N.

227. Změní se hmotnost vody, když se její část promění v led nebo páru?
Jeho hmotnost se změní o hodnotu rovnající se hmotnosti ledu nebo páry.

>> Interakce těles

• Proč se Měsíc pohybuje kolem Země místo toho, aby letěl do vesmíru? Jaké těleso se nazývá nabité? Jak nabitá tělesa na sebe vzájemně působí? Jak často se setkáváme s elektromagnetickou interakcí? To jsou jen některé z otázek, kterými se musíme v této části zabývat. Začněme!

1. Dbáme na interakci těles

V běžném životě se neustále setkáváme s různými druhy vlivů některých těles na jiná. K otevření dveří je potřeba na ně „působit“ rukou, od dopadu nohy míč letí do branky, i vsedě na židli na něj působíte (obr. 1.35, s. 38).

Zároveň při otevření dveří cítíme jeho účinek na ruce, účinek míče na nohu je zvláště patrný, pokud hrajete fotbal s bosýma nohama, a působení židle nám nedovolí spadnout na podlahu. To znamená, že akce je vždy interakcí: pokud jedno těleso působí na druhé, pak druhé těleso také působí na první.

Rýže. 1,35. Příklady tělesné interakce

Je jasně vidět, že akce není jednostranná. Proveďte jednoduchý experiment: postavte se na brusle a lehce zatlačte na svého kamaráda. Díky tomu se začne hýbat nejen váš přítel, ale i vy sami.

Tyto příklady potvrzují závěr vědců, že v přírodě máme vždy co do činění s interakcí, a nikoli s jednosměrnou akcí.

Podívejme se podrobněji na některé typy interakcí.

2. Vybavte si gravitační interakci

Proč nějaký předmět, ať je to tužka vypuštěná z ruky, list stromu nebo kapka deště, spadne dolů (obr. 1.36)? Proč šíp vystřelený z luku neletí rovně, ale nakonec spadne na zem? Proč se Měsíc pohybuje kolem Země? Důvodem všech těchto jevů je, že Země k sobě přitahuje jiná tělesa a tato tělesa k sobě přitahují i ​​Zemi. Například přitažlivost Měsíce způsobuje na Zemi příliv a odliv (obr. 1.37). Naše planeta a všechny ostatní planety ve sluneční soustavě jsou přitahovány ke Slunci i k sobě navzájem.

Rýže. 1.36. Dešťové kapky padají pod gravitací Země

V roce 1687 vynikající anglický fyzik Isaac Newton (obr. 1.38) formuloval zákon, podle kterého existuje vzájemná přitažlivost mezi všemi tělesy ve Vesmíru.

Rýže. 1,37. Příliv a odliv je způsoben tahem Měsíce.

Taková vzájemná přitažlivost hmotných objektů se nazývá gravitační interakce. Na základě experimentů a matematických výpočtů Newton zjistil, že intenzita gravitační interakce roste s rostoucí hmotností interagujících těles. Proto je snadné se ujistit, že nás Země přitahuje, ale přitažlivost bližního na pracovním stole vůbec necítíme.

3. Seznamte se s makromagnetickou interakcí

Existují i ​​jiné typy interakcí. Když například potřete balón kouskem hedvábí, začne k sobě přitahovat různé lehké předměty: klky, zrnka rýže, kousky papíru (obr. 1.39). O takovém míči se říká, že je elektrifikovaný nebo nabitý.

Nabitá tělesa se vzájemně ovlivňují, ale povaha jejich vzájemného působení může být různá: buď se přitahují, nebo se odpuzují (obr. 1.40).

Rýže. 1,38. Slavný anglický vědec Isaac Newton (1643-1727)

Poprvé seriózní studie tohoto fenoménu provedl anglický vědec William Gilbert (1544-1603) na konci 16. století.

Rýže. 1.39. Elektrifikovaná koule přitahuje list papíru

Rýže. 1,40. Dvě nabité kuličky na sebe vzájemně působí: a - přitahovat; b - odpuzovat

Gilbert nazval interakci mezi nabitými těly elektrickou (z řeckého slova elektron - jantar), protože staří Řekové si všimli, že jantar, pokud je třen, začíná k sobě přitahovat malé předměty.

Dobře víte, že střelka kompasu, nechá-li se volně otáčet, se vždy zastaví tak, aby jeden její konec ukazoval na sever a druhý na jih (obr. 1.41). To je způsobeno tím, že střelka kompasu je magnet, naše planeta Země je také magnet, a to obrovský, a vždy dva magnety spolu vzájemně působí. Vezměte si libovolné dva magnety, a jakmile se je k sobě pokusíte přiblížit, okamžitě pocítíte přitažlivost nebo odpor. Tato interakce se nazývá magnetická.

Fyzici zjistili, že zákony popisující elektrické a magnetické interakce jsou stejné. Proto je ve vědě obvyklé mluvit o jediné elektromagnetické interakci.

S elektromagnetickými interakcemi se setkáváme doslova na každém kroku – vždyť při chůzi interagujeme s povrchem vozovky (odrážíme se) a povaha této interakce je elektromagnetická. Díky elektromagnetickým interakcím se pohybujeme, sedíme, píšeme. Vidíme, slyšíme, cítíme a dotýkáme se také pomocí elektromagnetické interakce (obr. 1.42). Působení většiny moderních spotřebičů a domácích spotřebičů je založeno na elektromagnetické interakci.

Řekněme více: existence fyzických těl, včetně nás, by byla nemožná bez elektromagnetické interakce. Jak s tím vším souvisí interakce nabitých kuliček a magnetů? - ptáš se. Nespěchejte: studiem fyziky se určitě přesvědčíte, že toto spojení existuje.

4. Čelit nevyřešeným problémům

Náš popis bude neúplný, pokud nezmíníme další dva typy interakcí, které byly objeveny teprve v polovině minulého století.

Rýže. 1.41 Střelka kompasu je vždy orientována na sever

Rýže. 1.42 Vidíme, slyšíme, rozumíme díky elektromagnetické interakci

Říká se jim silné a slabé interakce a působí pouze v rámci mikrokosmu. Jsou tedy čtyři jiný druh interakce. Je toho hodně? Mnohem pohodlnější by samozřejmě bylo řešit singl univerzální pohled interakce. Navíc již existuje příklad spojení různých interakcí - elektrických a magnetických - do jediné elektromagnetické.

Po mnoho desetiletí se vědci pokoušeli vytvořit teorii takového sjednocení. Některé kroky již byly podniknuty. V 60. letech 20. století bylo možné vytvořit teorii tzv. elektroslabé interakce, v jejímž rámci byly kombinovány elektromagnetické a slabé interakce. K úplnému („velkému“) sjednocení všech typů interakce je ale ještě daleko. Každý z vás má proto šanci učinit vědecký objev světového významu!

• Shrnutí

Interakce ve fyzice je působení těles nebo částic na sebe navzájem. Stručně jsme charakterizovali dva ze čtyř typů interakce známých vědě: gravitační a elektromagnetickou.

Přitahování těles k Zemi, planet ke Slunci a naopak – to jsou příklady projevu gravitační interakce.

Příkladem elektrické interakce je interakce elektrifikovaného balónku s kousky papíru. Příkladem magnetické interakce je interakce střelky kompasu se Zemí, která je zároveň magnetem, v důsledku čehož vždy jeden konec střelky ukazuje na sever a druhý konec na jih.

Elektrické a magnetické interakce jsou projevy jediné elektromagnetické interakce.

• Kontrolní otázky

1. Uveďte příklady vzájemného působení těles.

2. Jaké typy interakcí existují v přírodě?

3. Uveďte příklady gravitační interakce.

4. Kdo objevil zákon, podle kterého existuje vzájemná přitažlivost mezi všemi tělesy ve Vesmíru?

5. Uveďte příklady elektromagnetické interakce.

• Cvičení

Napište krátkou esej na téma „Moje zkušenost potvrzující interakci těles“ (může to být i poezie!).

• Fyzika a technika na Ukrajině

Jeho významná část krátký život Lev Vasiljevič Shubnikov (1901-1945) žil v Charkově, kde vedl laboratoř nízkých teplot. Úroveň přesnosti mnoha měření v laboratoři nebyla horší než ta moderní. V laboratoři se ve 30. letech 20. století získával kyslík, dusík a další plyny v kapalném stavu. Shubnikov byl zakladatelem studia kovů v tzv. supravodivém stavu, kdy je elektrický odpor materiálu nulový. Nejvyšším oceněním pro vědce je, když se místo odborného výrazu pro pojmenování jevu, který objevil, použije jméno samotného vědce. "Shubnikov-de Haasův efekt"; "Shubnikovova fáze"; "Metoda Obreimov-Shubnikov" - to je jen několik příkladů přínosu slavného ukrajinského vědce ke konstrukci moderní fyziky.

Fyzika. 7. třída: Učebnice / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X .: Nakladatelství "Ranok", 2007. - 192 s.: ill.

Telefonická interakce.

Při absenci interakce se tělesa pohybují rovnoměrně v inerciálních vztažných soustavách. Teprve působení jednoho tělesa na druhé vede ke změně rychlosti jeho pohybu, ke vzniku zrychlení. Proto zrychlení těla slouží jako indikátor toho, že tělo bylo ovlivněno jinými tělesy. Samotné zrychlení však nemůže sloužit jako míra interakce těles, protože závisí nejen na vlastnostech interakce, ale také na vlastnostech samotného tělesa. Proto musíme určit, na jakých vlastnostech těla a na jakých charakteristikách interakce závisí velikost zrychlení.
Když se tělesa (nebo soustavy těles) k sobě přiblíží, změní se povaha jejich chování. Protože tyto změny jsou vzájemné, říká se, že těla spolu interagují. Když jsou tělesa oddělena na velmi velké vzdálenosti (do nekonečna), všechny aktuálně známé interakce zmizí.

Vnější a vnitřní síly

Síly jsou mírou mechanické interakce těles. Pokud je struktura uvažována izolovaně od okolních těles, pak je působení těchto těles na ni nahrazeno silami, které se nazývají vnější. Vnější síly působící na těleso můžeme rozdělit na aktivní (nezávislé) a reaktivní. Reaktivní síly vznikají ve vazbách uložených na těleso a jsou určeny činnými silami působícími na těleso.

Prostřednictvím aplikace vnější síly rozdělena na objem a povrch.

Síly tělesa jsou rozloženy po celém objemu uvažovaného tělesa a působí na každou jeho částici. Tělesné síly zahrnují zejména vlastní hmotnost konstrukce, magnetickou přitažlivost nebo setrvačné síly. Jednotkou měření sil tělesa je síla vztažená k jednotce objemu - kN/m 3 .

Povrchové síly působí na povrchové plochy a jsou výsledkem přímé kontaktní interakce uvažovaného objektu s okolními tělesy. V závislosti na poměru oblasti použití zátěže a celkové plochy uvažovaného těla se plošná zatížení dělí na pumpově koncentrovaná a distribuovaná. První zahrnují zátěže, jejichž skutečná oblast použití je nepoměrně menší celá plocha povrchu tělesa (za působení soustředěných sil na ni lze považovat např. náraz sloupů na základovou desku dostatečně velkých rozměrů). Pokud je oblast použití zatížení srovnatelná s povrchem těla, pak se takové zatížení považuje za rozložené. Soustředěné síly se měří v kN a rozložené síly - kN / m 2.

Interakce mezi uvažovanými částmi těla je charakterizována vnitřními silami, které vznikají uvnitř těla působením vnějších zatížení a jsou určeny silami intermolekulárního působení.

Vnější síly působící na konstrukci se dělí na síly činné (zatížení) a podporové reakce. Podle povahy působení existují soustředěné síly měřené v newtonech (N, kN), rozložené zatížení měřené v newtonech na metr (N / m, kN / m), pokud je zatížení rozloženo podél čáry, nebo v newtonech na metr čtvereční (N / m 2, kN / m 2), pokud je zatížení rozloženo po povrchu, koncentrovaný moment (Nm.2, obr. 1Nm.Nm). Podpěrné reakce jsou počítány prostřednictvím činných sil metodami teoretické mechaniky.

Působením vnějších sil se tyč deformuje, přičemž mezi jednotlivými částmi tyče vznikají další interakční síly, nazývané vnitřní síly. Pokud je tyč mentálně rozříznuta rovinou kolmou k podélné ose tyče Z, pak se vnitřní síly přenesou z jedné části tyče na druhou část po celé ploše průřezu Pravou část tyče zahodíme. Vnitřní síly přenášené z ní na levou stranu (obr. 1.3) se ve vztahu k levé straně tyče stávají vnějšími silami a mohou být reprezentovány hlavním vektorem a hlavním momentem. Vztažný střed je těžištěm průřezu tyče, kterým prochází souřadnice osy X,Y, ležící v rovině řezu, a osa Z, kolmá k rovině řezu. Hlavní vektor je rozložen na síly N, Q x, Q y a hlavní bod– pro momenty M x , M y , M z . Těchto šest veličin se nazývá vnitřní síly (součinitele vnitřní síly) tyče. Každá z nich má svůj název: N - podélná (normální) síla, Q x a Q y - příčné (řezné) síly, M x a M y - ohybové momenty, M z - kroutící moment.

Zákon zachování hybnosti.

Při interakci těles se hybnost jednoho tělesa může částečně nebo úplně přenést na jiné těleso. Pokud na soustavu těles nepůsobí vnější síly od jiných těles, pak se taková soustava nazývá uzavřená.

V uzavřeném systému zůstává vektorový součet impulsů všech těles zahrnutých v systému konstantní pro jakékoli vzájemné interakce těles tohoto systému.

Tento základní přírodní zákon se nazývá zákon zachování hybnosti. Je to důsledek druhého a třetího Newtonova zákona.

Uvažujme libovolná dvě interagující tělesa, která jsou součástí uzavřeného systému. Interakční síly mezi těmito tělesy budeme označovat a Podle třetího Newtonova zákona Pokud tato tělesa interagují během času t, pak impulsy interakčních sil jsou v absolutní hodnotě totožné a směrované v opačných směrech: Aplikujme na tato tělesa druhý Newtonův zákon:

Tato rovnost znamená, že v důsledku interakce dvou těles se jejich celková hybnost nezměnila. Uvážíme-li nyní všechny možné párové interakce těles obsažených v uzavřené soustavě, můžeme dojít k závěru, že vnitřní síly uzavřené soustavy nemohou změnit její celkovou hybnost, tedy vektorový součet hybností všech těles v této soustavě obsažených.

Zákon zachování hybnosti v mnoha případech umožňuje najít rychlosti interagujících těles, i když jsou neznámé hodnoty působících sil. Příkladem je tryskový pohon. Zákon zachování hybnosti (Zákon zachování hybnosti) tvrdí, že součet hybnosti všech těles (nebo částic) uzavřeného systému je konstantní hodnota.

V klasická mechanika zákon zachování hybnosti je obvykle odvozen jako důsledek Newtonových zákonů. Z Newtonových zákonů lze ukázat, že při pohybu v prázdném prostoru se hybnost zachovává v čase a za přítomnosti interakce je rychlost její změny určena součtem působících sil.

Jako každý ze základních zákonů zachování popisuje zákon zachování hybnosti jednu ze základních symetrií – homogenitu prostoru.

střed setrvačnosti. Věta o pohybu středu setrvačnosti. Příklady.

Střed setrvačnosti

Hybnost uzavřeného mechanického systému má různé významy s ohledem na různé inerciální vztažné soustavy. Pokud se vztažná soustava K "pohybuje vzhledem k soustavě K rychlostí V, pak rychlosti částic v" α a v α v těchto systémech souvisejí vztahem v α \u003d v " α + V. Proto je vztah mezi hodnotami hybnosti P a P v těchto soustavách dán vzorcem:

(1.69)

(1.70)

Vždy je možné zvolit takovou vztažnou soustavu K", ve které mizí celková hybnost. Dáme-li P" = 0, zjistíme, že rychlost této vztažné soustavy

. (1.71)

Pokud je celková hybnost mechanického systému nulová, pak se říká, že je v klidu vzhledem k odpovídajícímu souřadnicovému systému. Rychlost V má význam rychlosti pohybu mechanické soustavy jako celku s nenulovou hybností. Vztah mezi hybností P a rychlostí V systému jako celku je stejný, jako by byl mezi hybností a rychlostí jednoho hmotného bodu o hmotnosti rovné součtu hmotností v systému, .

Pravá strana vzorce (1.71) může být reprezentována jako celková časová derivace výrazu:

(1.72)

Můžeme říci, že rychlost V soustavy jako celku je rychlost pohybu v prostoru bodu, jehož vektor poloměru je dán vzorcem (1.72). Takový bod je středem setrvačnosti systému.

Zákon zachování hybnosti uzavřené soustavy lze formulovat jako tvrzení, že její střed setrvačnosti se pohybuje přímočaře a rovnoměrně. Toto je zobecnění zákona setrvačnosti pro volný hmotný bod.

Energie mechanického systému v klidu jako celku se obvykle nazývá jeho vnitřní energie E int. Skládá se z kinetické energie pohybu částic vůči sobě a potenciální energie jejich interakce. Celková energie systému pohybujícího se jako celku rychlostí V,

(1.73

CENTRUM SETRVAČNOSTI

(těžiště) - geom. bod, jehož poloha charakterizuje rozložení hmot v tělese nebo mechanické. Systém. Souřadnice C. a. jsou definovány f-lamy

nebo pro tělo kontinuální distribuce masy

kde m k - hmotnosti hmotných bodů, které tvoří systém; x k , y k , z k - souřadnice těchto bodů; M =Sm k - hmotnost soustavy; r(x, y, z) - hustota; V je objem. Pojem C. a. se liší od konceptu těžiště tím, že těžiště má smysl pouze pro pevné tělo nachází se v rovnoměrném gravitačním poli; pojem C. a. není spojen s žádným silové pole a dává smysl pro jakoukoli mechaniku. systémy. Pro tuhé těleso polohy C. a. a těžiště jsou stejné.

Při mechanickém pohybu systémy jeho C. a. se pohybuje tak, jak by měl hmotný bod, který má hmotnost rovnou hmotnosti systému a je pod vlivem všech vnějších. síly působící na systém. Kromě toho, někteří-ryeur-niya pohyb mechanického. soustav (těles) ve vztahu k osám majícím začátek v C. a. a pohybující se spolu s C. a. translačně zachovat stejný tvar jako pro pohyb vzhledem k inerciální vztažné soustavě. Vzhledem k těmto vlastnostem je koncept C. a. hraje důležitá role v dynamice soustavy a tuhého tělesa. S. M. Torg.

Zatlačte na zeď. Právě teď jděte nahoru a silně zatlačte na zeď. Stalo se něco? Stěží. Pak zatlačte na zeď nejen silně, ale vší silou. Stalo se to tentokrát? Se zdí - sotva, ale s největší pravděpodobností jste odletěli ze zdi na určitou vzdálenost. Jak to?

Koneckonců, byli jste to vy, kdo tlačil zeď, ale ukázalo se, že to byla zeď, kdo tlačil vás. Dalším příkladem je kulečník. Když tágem trefíme kouli a trefíme další kouli, druhá koule se začne pohybovat, ale ta první také letí do opačná strana nebo bokem. Třetím příkladem je kladivo. Když se udeří kladivem do hřebíku, nejen že se hřebík zatluče do zdi, ale kladivo se odrazí zpět a může nešťastného řemeslníka zasáhnout do čela. Ve všech těchto příkladech jsme jednali jedním tělem na druhé, ale ukázalo se, že druhé tělo také působilo na první. Ve fyzice se vzájemné působení dvou těles nazývá interakce.

Interakce těles ve fyzice

Když se dvě těla vzájemně ovlivňují, obě těla vždy cítí výsledek. Tedy tím, že se řekne prostá řeč, vždy při vystavení něčemu následuje návrat. Pravděpodobně všichni bojovní chlapci vědí, že během boje trpí nejen tvář nepřítele, ale můžete také porazit své vlastní pěsti. To znamená, že zatímco jeden tyran útočí pěstí na nos druhého tyrana, nos v té době útočí na pěst v reakci. Mnohem více však trpí nos. No, s nosem je vše jasné - je měkčí a tím pádem více poničený, ale proč míček při zásahu tágem odlétá mnohem silněji, čí tágo zároveň? To znamená, že tágo neodletí a my spolu s ním pár metrů od stolu? A to je způsobeno tím, že tělesa jsou více inertní a méně inertní.

Typy interakce těles a míra interakce

O tělese, které při interakci mění svou rychlost pomaleji, říkají, že je inertnější a má velkou hmotnost. A těleso, které mění svou rychlost rychleji, nazýváme méně inertní a říkáme, že má menší hmotnost. Proto při úderu tágem do míče neletíme ze stolu a naopak odlétáme od stěny, když se snažíme stěnu a potažmo i celý dům, ke kterému je připevněna, tlačit. Hmotnost nás s tágem je mnohem větší než hmotnost kulečníkové koule, ale zároveň mnohem menší než hmotnost domu, i když na sebe navršíme manželku, tři děti, hromadu báglů a kočku.

Seznámení s interakcí těles se uvažuje v předmětu fyzika 7. ročníku.

Mírou vzájemného působení těles je síla. Existují 4 typy interakcí, které nejsou vzájemně redukovatelné: gravitační, elektromagnetické, silné a slabé. Ale toto téma je podrobně probráno v kurzu pro 10. ročník.