Vegye figyelembe az autó mozgását. Például, ha egy autó negyedóránként (15 percenként) 15 km-t, félóránként (30 percenként) 30 km-t és óránként 60 km-t tesz meg, akkor egyenletesen haladónak számít.

Egyenetlen mozgás.

Ha egy test bármely egyenlő időintervallumban egyenlő távolságokat tesz meg, akkor mozgását egyenletesnek tekintjük.

Az egységes mozgás nagyon ritka. A Föld szinte egyenletesen kering a Nap körül, egy év alatt a Föld egy fordulatot tesz a Nap körül.

Az autó vezetője szinte soha nem tudja megőrizni a mozgás egyenletességét - különböző okok miatt szükséges felgyorsítani vagy lassítani az utazást. Az óra mutatóinak mozgása (perc és óra) csak egységesnek tűnik, ami a másodpercmutató mozgását figyelve könnyen ellenőrizhető. Megmozdul, majd megáll. A másik két nyíl pontosan ugyanígy mozog, csak lassan, ezért a rándulásuk nem látható. A gázmolekulák egymásnak ütközve megállnak egy időre, majd ismét felgyorsulnak. A következő ütközések során, már más molekulákkal, ismét lelassítják mozgásukat a térben.

Ezek mind példák az egyenetlen mozgásra. Így mozog a vonat, távolodva az állomástól, ugyanazon időközönként haladva egyre több úton. Egy síelő vagy korcsolyázó különböző időpontokban egyenlő utakat tesz meg a versenyeken. Így mozog egy felszálló repülőgép, egy nyíló ajtó, egy lehulló hópehely.

Ha egy test különböző utakat halad meg egyenlő időközönként, akkor mozgását egyenetlennek nevezzük.

Kísérletileg egyenetlen mozgás figyelhető meg. Az ábrán egy csepegtetős kocsi látható, amelyből szabályos időközönként hullanak a cseppek. Amikor a kocsi a rá ható terhelés hatására mozog, azt látjuk, hogy a cseppnyomok közötti távolság nem azonos. Ez pedig azt jelenti, hogy ugyanazon időintervallumon keresztül a kocsi különböző utakon halad.

Sebesség. Sebesség egységek.

Gyakran mondjuk, hogy egyes testek gyorsabban, mások lassabban mozognak. Például egy turista sétál az autópályán, egy autó rohan, egy repülőgép repül a levegőben. Tegyük fel, hogy mindegyik egyenletesen mozog, ennek ellenére ezeknek a testeknek a mozgása eltérő lesz.

Egy autó gyorsabb, mint egy gyalogos, és egy repülőgép gyorsabb, mint egy autó. A fizikában azt a mennyiséget, amely a mozgás sebességét jellemzi, sebességnek nevezzük.

Tegyük fel, hogy egy turista 5 km-t tesz meg 1 óra alatt, egy autó 90 km-t, és egy repülőgép sebessége 850 km/óra.

A test egyenletes mozgásával járó sebesség megmutatja, hogy a test mekkora távolságot tett meg időegység alatt.

Így a sebesség fogalmát használva ma már azt mondhatjuk, hogy egy turista, egy autó és egy repülőgép különböző sebességgel halad.

Egyenletes mozgásnál a test sebessége állandó marad.

Ha egy kerékpáros 5 másodpercig 25 m-nek megfelelő távolságot tesz meg, akkor a sebessége 25 m/5s = 5m/s lesz.

Az egyenletes mozgás során a sebesség meghatározásához el kell osztani a test által egy bizonyos idő alatt megtett utat ezzel az időtartammal:

sebesség = út/idő.

A sebességet v betűvel jelöljük, az utat s, az időt t. A sebesség meghatározásának képlete a következőképpen néz ki:

Az egyenletes mozgású test sebessége a mennyiség egyenlő az aránnyal utat ahhoz az időhöz, amelyre ez az út áthaladt.

A Nemzetközi Rendszerben (SI) a sebességet méter per másodpercben (m/s) mérik.

Ez azt jelenti, hogy a sebesség mértékegysége egy olyan egyenletes mozgás sebessége, amelyben a test egy másodperc alatt 1 méteres távolságot tesz meg.

Egy test sebessége mérhető kilométer per óránként (km/h), kilométer per másodpercben (km/s), centiméter per másodpercben (cm/s).

Példa. Egy egyenletesen közlekedő vonat 108 km távolságot tesz meg 2 óra alatt. Számítsa ki a vonat sebességét.

Tehát s = 108 km; t = 2 óra; v=?

Megoldás. v = s/t, v = 108 km/2 h = 54 km/h. Egyszerűen és könnyen.

Most fejezzük ki a vonat sebességét SI-egységekben, azaz a kilométereket méterekre, az órákat pedig másodpercekre fordítjuk:

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

Válasz: v = 54 km/h, vagy 15 m/s.

És így, a sebesség számértéke a kiválasztott mértékegységtől függ.

A sebességnek a számértéken kívül iránya is van.

Például, ha meg akarja adni, hogy a gép 2 óra elteltével hol fog elhelyezkedni Vlagyivosztokból felszállva, akkor nemcsak a sebesség értékét kell megadnia, hanem a célállomást is, pl. az ő irányát. Azokat az értékeket, amelyeknek a számértéken (moduluson) kívül irányuk is van, vektornak nevezzük.

A sebesség vektorfizikai mennyiség.

Minden vektormennyiséget a megfelelő betűkkel jelölünk nyíllal. Például a sebességet a v szimbólum jelöli nyíllal, a sebességmodulust pedig ugyanezzel a betűvel, de a v nyíl nélkül.

Néhány fizikai mennyiségnek nincs iránya. Csak egy számérték jellemzi őket. Ezek az idő, térfogat, hossz stb. Skalárisak.

Ha a test mozgása során sebessége az út egyik szakaszáról a másikra változik, akkor az ilyen mozgás egyenetlen. A test egyenetlen mozgásának jellemzésére bevezetjük az átlagsebesség fogalmát.

Például egy Moszkvából Szentpétervárra tartó vonat 80 km/h sebességgel halad. Milyen sebességre gondolsz? Hiszen a vonat sebessége a megállókban nulla, megállás után növekszik, megállás előtt pedig csökken.

Ebben az esetben a vonat egyenetlenül halad, ami azt jelenti, hogy a 80 km/h-nak megfelelő sebesség a vonat átlagsebessége.

Nagyjából ugyanúgy definiálható, mint az egyenletes mozgás sebessége.

Hogy meghatározza átlagsebesség egyenetlen mozgású testek esetén a teljes megtett távolságot el kell osztani a teljes mozgási idővel:

Emlékeztetni kell arra, hogy csak egyenletes mozgás esetén az s / t arány bármely időtartamra állandó lesz.

Egyenetlen testmozgás esetén az átlagos sebesség jellemzi a test mozgását a teljes időtartam alatt. Nem magyarázza meg, hogyan mozgott a test ennek az intervallumnak a különböző időpontjaiban.

Az 1. táblázat egyes testek átlagos mozgási sebességét mutatja.

Asztal 1

Egyes testek átlagos mozgási sebessége, a hang, a rádióhullámok és a fény sebessége.

A mozgás útjának és idejének kiszámítása.

Ha a test sebessége és az idő egyenletes mozgásról ismert, akkor az általa megtett út megkereshető.

Mivel v = s/t, az utat a képlet határozza meg

Az egyenletes mozgású test által megtett út meghatározásához meg kell szorozni a test sebességét a mozgás idejével.

Most, ha tudjuk, hogy s = vt, meg tudjuk határozni azt az időt, amely alatt a test elmozdult, azaz.

Az egyenetlen mozgás idejének meghatározásához el kell osztani a test által megtett utat a mozgás sebességével.

Ha a test egyenetlenül mozog, akkor az átlagos mozgási sebességének és a mozgás időtartamának ismeretében megtalálják az utat:

Ezzel a képlettel meghatározhatja az egyenetlen testmozgás idejét:

Tehetetlenség.

Megfigyelések és kísérletek azt mutatják, hogy a test sebessége nem változhat magától.

Tapasztalat kocsikkal. Tehetetlenség.

A futballlabda a pályán fekszik. Egy futballista mozgásba hozza egy rúgással. De maga a labda nem fogja megváltoztatni a sebességét, és nem indul el addig, amíg más testek nem lépnek rá. A fegyver csövébe behelyezett golyó addig nem repül ki, amíg a porgázok ki nem nyomják.

Így mind a golyónak, sem a golyónak nincs saját sebessége, amíg más testek nem lépnek rájuk.

A földön guruló futballlabda a talaj súrlódása miatt leáll.

A test csökkenti a sebességét, és nem magától áll meg, hanem más testek hatására. Egy másik test hatására a sebesség iránya is megváltozik.

A teniszlabda az ütő elütése után irányt változtat. A jégkorongot eltaláló korong is irányt változtat. Egy gázmolekula mozgásának iránya megváltozik, amikor egy másik molekulát vagy egy edény falát érinti.

Eszközök, egy test sebességének (nagyságának és irányának) változása egy másik test ráhatása következtében következik be.

Végezzünk egy kísérletet. Állítsuk ferdén a táblát az asztalra. Öntsön az asztalra, rövid távolságra a tábla végétől egy homokdombot. Helyezze a kocsit a ferde deszkára. A kocsi, miután legurult a ferde deszkáról, gyorsan megáll, és nekiütközik a homoknak. A kocsi sebessége nagyon gyorsan csökken. Mozgása egyenetlen.

Egyengessük el a homokot, és engedjük el ismét a kocsit az előző magasságból. A kocsi most nagyobb távolságot tesz meg az asztalon, mielőtt megállna. Sebessége lassabban változik, és a mozgás közelebb kerül az egyenletességhez.

Ha teljesen eltávolítja a homokot a kocsi útjából, akkor csak az asztal súrlódása akadályozza a mozgását. A kocsi a megállóig még lassabb, és többet fog haladni, mint az első és a második alkalommal.

Tehát minél kisebb mértékben hat egy másik test a kocsira, annál tovább tart a mozgás sebessége, és annál közelebb kerül az egyenletességhez.

Hogyan fog egy test mozogni, ha más testek egyáltalán nem hatnak rá? Hogyan állapítható meg ez a tapasztalat alapján? A testek mozgásának tanulmányozásával kapcsolatos alapos kísérleteket először G. Galileo végzett. Lehetővé tették annak megállapítását, hogy ha más test nem hat a testre, akkor az vagy nyugalomban van, vagy egyenes vonalban és egyenletesen mozog a Földhöz képest.

Azt a jelenséget, amikor egy test sebessége megmarad más rá ható testek hiányában, ún tehetetlenség.

Tehetetlenség- latinból tehetetlenség- mozdulatlanság, inaktivitás.

Így egy test mozgását, ha egy másik test nem hat rá, tehetetlenségnek nevezzük.

Például egy fegyverből kilőtt golyó repült volna, megtartva a sebességét, ha nem hatott volna rá egy másik test - levegő (vagy inkább a benne lévő gázmolekulák.). Ennek eredményeként a golyó sebessége csökken. A kerékpáros, miután abbahagyta a pedálozást, tovább halad. Képes lenne megtartani a mozgás sebességét, ha a súrlódási erő nem hat rá.

Így, Ha más test nem hat a testre, akkor az állandó sebességgel mozog.

Telefonos interakció.

Azt már tudod, hogy egyenetlen mozgás esetén a test sebessége idővel változik. Egy test sebességének változása egy másik test hatására következik be.

Tapasztalat kocsikkal. A kocsik az asztalhoz képest mozognak.

Végezzünk egy kísérletet. A kocsira rugalmas lemezt rögzítünk. Ezután hajlítsa meg és kösse össze egy cérnával. A kocsi az asztalhoz képest nyugalomban van. Megmozdul a kocsi, ha a rugalmas lemezt kiegyenesítjük?

Ehhez vágja el a szálat. A tányér kiegyenesedik. A kocsi ugyanazon a helyen marad.

Majd a hajlított tányérhoz közel teszünk még egy hasonló kocsit. Égessük újra a cérnát. Ezt követően mindkét kocsi mozogni kezd az asztalhoz képest. Különböző irányokba mennek.

A kocsi sebességének megváltoztatásához egy második testre volt szükség. A tapasztalat azt mutatja, hogy egy test sebessége csak egy másik test (a második szekér) hatására változik. Tapasztalataink szerint azt tapasztaltuk, hogy a második kocsi is mozogni kezdett. Mindketten mozogni kezdtek az asztalhoz képest.

Hajós élmény. Mindkét hajó mozog.

kocsik hatnak egymásra, azaz kölcsönhatásba lépnek. Ez azt jelenti, hogy az egyik test hatása a másikra nem lehet egyoldalú, mindkét test hat egymásra, vagyis kölcsönhatásba lép.

Megvizsgáltuk két test kölcsönhatásának legegyszerűbb esetét. Mindkét test (kocsi) az interakció előtt nyugalomban volt egymáshoz és az asztalhoz képest.

Hajós élmény. A hajó az ugrással ellentétes irányba indul.

Például a golyó is nyugalomban volt a fegyverhez képest, mielőtt kilőtték. Interakció közben (lövés közben) a golyó és a fegyver különböző irányokba mozog. Kiderült, a jelenség - visszatér.

Ha egy csónakban ülő személy eltol egy másik csónakot magától, akkor interakció lép fel. Mindkét hajó mozog.

Ha valaki a csónakból a partra ugrik, akkor a csónak az ugrással ellentétes irányba mozog. A férfi érintette a hajót. A csónak viszont egy személyre hat. Olyan sebességet vesz fel, amely a part felé irányul.

Így, a kölcsönhatás eredményeként mindkét test megváltoztathatja a sebességét.

Testtömeg. Tömegegység.

Amikor két test kölcsönhatásba lép, az első és a második test sebessége mindig változik.

Tapasztalat kocsikkal. Az egyik nagyobb, mint a másik.

Az egyik test a kölcsönhatás után olyan sebességet kap, amely jelentősen eltérhet egy másik test sebességétől. Például egy íj kilövése után a nyíl sebessége sokkal nagyobb, mint az a sebesség, amelyet az íjhúr az interakció után elér.

Miért történik ez? Végezzük el a 18. bekezdésben leírt kísérletet. Csak most vegyünk különböző méretű kocsikat. A menet kiégése után a forgóvázak különböző sebességgel mozognak. Egy interakció után lassabban mozgó kocsit hívnak masszívabb. Neki több van súly. A kocsi, amely a kölcsönhatás után nagyobb sebességgel mozog, kisebb tömegű. Ez azt jelenti, hogy a kocsik tömege eltérő.

Mérhető, hogy a kocsik milyen sebességre tettek szert az interakció eredményeként. Ezekkel a sebességekkel hasonlítják össze a kölcsönhatásban lévő kocsik tömegét.

Példa. A kocsik sebessége a kölcsönhatás előtt nullával egyenlő. A kölcsönhatás után az egyik kocsi sebessége 10 m/s, a másiké 20 m/s lett. A második kocsi által elért sebesség óta, 2-szerese az első kocsi sebességének, akkor a tömege 2-szer kisebb, mint az első kocsi tömege.

Ha a kölcsönhatás után az eredetileg nyugvó kocsik sebessége azonos, akkor tömegük is azonos. Tehát a 42. ábrán látható kísérletben az interakció után a kocsik egyenlő sebességgel távolodnak egymástól. Ezért tömegük azonos volt. Ha a kölcsönhatás után a testek eltérő sebességre tettek szert, akkor tömegük eltérő.

A kilogramm nemzetközi szabványa. A képen: az USA kilogrammos szabványa.

Hányszor nagyobb (kisebb) az első test sebessége a második test sebességénél, annyiszor kisebb (nagyobb) az első test tömege, mint a másodiké.

Hogyan kisebb változás a test sebességében amikor kölcsönhatásba lép, annál nagyobb a tömege. Az ilyen testet úgy hívják inertebb.

És fordítva, mint több testsebesség-változás kölcsönhatáskor minél kisebb tömege van, az Kevésbé azt inert módon.

Ez azt jelenti, hogy minden testre jellemző az a tulajdonság, hogy az interakció során különböző módon változtatja sebességét. Ezt a tulajdonságot ún tehetetlenség.

A test tömege egy fizikai mennyiség, amely a tehetetlenségét jellemzi.

Tudnia kell, hogy bármely test: a Föld, egy személy, egy könyv stb. - tömege van.

A misét m betű jelöli. A tömeg SI mértékegysége a kilogramm ( 1 kg).

Kilogramm a szabvány tömege. A szabvány két fém ötvözetéből készül: platina és irídium. A kilogramm nemzetközi szabványát Sevres-ben (Párizs közelében) tartják. A nemzetközi szabványból több mint 40 pontos másolat készült és küldték el a címre különböző országok. A nemzetközi szabvány egyik példánya hazánkban, a Mérésügyi Intézetben található. D. I. Mengyelejev Szentpéterváron.

A gyakorlatban más tömegegységeket is használnak: tonna (T), gramm (G), milligramm (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)

A jövőben a fizika tanulmányozása során a tömeg fogalma mélyebben feltárul.

Testsúlymérés a mérlegen.

A testtömeg mérésére a 19. bekezdésben leírt módszer használható.

Oktatási mérlegek.

A testek által a kölcsönhatás során elért sebességek összehasonlításával határozzuk meg, hogy az egyik test tömege hányszor nagyobb (vagy kisebb), mint egy másik test tömege. Egy test tömegének mérése ily módon lehetséges, ha az egyik kölcsönható test tömege ismert. A tudományban így határozzák meg a tömegeket égitestek valamint a molekulák és az atomok.

A gyakorlatban a testsúly mérleggel mérhető. A mérlegek különféle típusok: oktatási, orvosi, analitikai, gyógyszerészeti, elektronikus stb.

Különleges súlykészlet.

Vegye figyelembe a képzési skálákat. Az ilyen mérlegek fő része a rocker. A billenő közepéhez egy nyíl van rögzítve - egy mutató, amely jobbra vagy balra mozog. A csészék a himba végére vannak felfüggesztve. Milyen feltételek mellett lesznek egyensúlyban a mérlegek?

Helyezzük a kísérletben használt kocsikat a mérlegedényekre (lásd 18. §). mivel az interakció során a kocsik azonos sebességre tettek szert, így kiderült, hogy tömegük azonos. Ezért a mérleg egyensúlyban lesz. Ez azt jelenti, hogy a mérlegen fekvő testek tömegei egyenlőek egymással.

Most egy serpenyőben mérlegre helyezzük a testet, amelynek tömegét meg kell találni. A másikra súlyokat teszünk, amelyek tömegei ismertek, amíg a mérleg egyensúlyba nem kerül. Ezért a lemért test tömege egyenlő lesz a súlyok teljes tömegével.

A súlymérés során speciális súlykészletet használnak.

Különféle mérlegeket terveztek különböző testek, nagyon nehéz és nagyon könnyű testek mérésére. Így például kocsimérleg segítségével meg lehet határozni egy kocsi tömegét 50 tonnától 150 tonnáig, egy szúnyog tömegét, ami 1 mg-nak megfelelő, analitikai mérleg segítségével lehet meghatározni.

Az anyag sűrűsége.

Mérjünk le két azonos térfogatú hengert. Az egyik alumínium, a másik ólom.

A minket körülvevő testek különféle anyagokból állnak: fából, vasból, gumiból stb.

Bármely test tömege nemcsak a méretétől függ, hanem attól is, hogy milyen anyagból áll. Ezért az azonos térfogatú, de különböző anyagokból álló testek tömege eltérő.

Végezzük el ezt a kísérletet. Mérjünk le két azonos térfogatú, de különböző anyagokból álló hengert. Például az egyik alumínium, a másik ólom. A tapasztalat azt mutatja, hogy az alumínium tömege kisebb, mint az ólom, vagyis az alumínium könnyebb, mint az ólom.

Ugyanakkor az azonos tömegű, különböző anyagokból álló testek térfogata eltérő.

Egy 1 tonna súlyú vasgerenda 0,13 köbmétert foglal el. Az 1 tonnás jég térfogata pedig 1,1 köbméter.

Tehát egy 1 t tömegű vasrúd 0,13 m 3 térfogatot foglal el, az azonos tömegű 1 t jég pedig 1,1 m 3 térfogatot. A jég térfogata közel 9-szerese egy vasrúd térfogatának. Ennek az az oka, hogy a különböző anyagok különböző sűrűségűek lehetnek.

Ebből következik, hogy az egyenként 1 m 3 térfogatú, különböző anyagokból álló testek tömege eltérő. Vegyünk egy példát. Az 1 m 3 térfogatú alumínium tömege 2700 kg, az azonos térfogatú ólom tömege 11 300 kg. Vagyis azonos térfogattal (1 m 3) az ólom tömege körülbelül 4-szer meghaladja az alumínium tömegét.

A sűrűség azt mutatja meg, hogy mekkora az anyag tömege egy bizonyos térfogatban.

Hogyan állapítható meg egy anyag sűrűsége?

Példa. A márványlap térfogata 2 m 3, tömege 5400 kg. Meg kell határozni a márvány sűrűségét.

Tehát tudjuk, hogy a 2 m 3 térfogatú márvány tömege 5400 kg. Ez azt jelenti, hogy 1 m 3 márvány tömege 2-szer kisebb lesz. A mi esetünkben - 2700 kg (5400: 2 = 2700). Így a márvány sűrűsége 2700 kg / 1 m 3 lesz.

Tehát, ha ismert a test tömege és térfogata, akkor a sűrűség meghatározható.

Egy anyag sűrűségének meghatározásához el kell osztani a test tömegét a térfogatával.

A sűrűség olyan fizikai mennyiség, amely egyenlő a test tömegének és térfogatának arányával:

sűrűség = tömeg/térfogat.

A kifejezésben szereplő mennyiségeket betűkkel jelöljük: az anyag sűrűsége - ρ (görög "ro" betű), a test tömege - m, térfogata - V. Ezután megkapjuk a sűrűség kiszámításának képletét:

Az anyagsűrűség SI mértékegysége a kilogramm per köbméter(1 kg / m 3).

Egy anyag sűrűségét gyakran gramm per köbcentiméterben (1g/cm3) fejezik ki.

Ha egy anyag sűrűségét kg / m 3 -ben fejezzük ki, akkor a következőképpen váltható át g / cm 3 -re.

Példa. Az ezüst sűrűsége 10 500 kg/m 3 . Adja meg g/cm3-ben.

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

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

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

Emlékeztetni kell arra, hogy ugyanazon anyag sűrűsége szilárd, folyékony és gáz halmazállapotban eltérő. Tehát a jég sűrűsége 900 kg / m 3, a víz 1000 kg / m 3 és a vízgőz - 0,590 kg / m 3. Bár ezek mind ugyanannak az anyagnak - a víznek az állapotai.

Az alábbiakban táblázatok találhatók egyes szilárd anyagok, folyadékok és gázok sűrűségéről.

2. táblázat

Egyes szilárd anyagok sűrűsége (normál légköri nyomáson, t = 20 °C)

Szilárd	ρ, kg/m3	ρ, g/cm3	Szilárd	ρ, kg/m3	ρ, g/cm3
Ozmium	22 600	22,6	Üveggolyó	2700	2,7
Iridium	22 400	22,4	Ablaküveg	2500	2,5
Platina	21 500	21,5	Porcelán	2300	2,3
Arany	19 300	19,3	Konkrét	2300	2,3
Vezet	11 300	11,3	Tégla	1800	1,8
Ezüst	10 500	10,5	Rafinált cukor	1600	1,6
Réz	8900	8,9	plexiüveg	1200	1,2
Sárgaréz	8500	8,5	Kapron	1100	1,1
Acél vas	7800	7,8	polietilén	920	0,92
Ón	7300	7,3	Paraffin	900	0,90
Cink	7100	7,2	Jég	900	0,90
Öntöttvas	7000	7	tölgy (száraz)	700	0,70
Korund	4000	4	fenyő (száraz)	400	0,40
Alumínium	2700	2,7	Parafa	240	0,24

3. táblázat

Egyes folyadékok sűrűsége (normál légköri nyomáson t=20 °C)

4. táblázat

Egyes gázok sűrűsége (normál légköri nyomáson t=20 °C)

A tömeg és térfogat kiszámítása a sűrűség alapján.

Az anyagok sűrűségének ismerete nagyon fontos különféle gyakorlati célokra. A gép tervezése során a mérnök előre kiszámíthatja a leendő gép tömegét az anyag sűrűsége és térfogata alapján. Az építtető meghatározhatja, hogy mekkora lesz az épülő épület tömege.

Ezért az anyag sűrűségének és a test térfogatának ismeretében mindig meg lehet határozni a tömegét.

Mivel egy anyag sűrűsége a képlettel meghatározható ρ = m/V, akkor innen megtalálod a tömeget i.e.

m = ρV.

Egy test tömegének kiszámításához, ha ismert a térfogata és a sűrűsége, meg kell szorozni a sűrűséget a térfogattal.

Példa. Határozza meg az acélrész tömegét, térfogata 120 cm 3.

A 2. táblázat szerint az acél sűrűsége 7,8 g/cm 3 . Írjuk fel a probléma feltételét és oldjuk meg.

Adott:

V \u003d 120 cm 3;

ρ \u003d 7,8 g/cm3;

Megoldás:

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

Válasz: m= 936

Ha ismert a test tömege és sűrűsége, akkor a test térfogata a képletből fejezhető ki m = ρV, azaz a test térfogata a következő lesz:

V = m/ρ.

Egy test térfogatának kiszámításához, ha ismert a tömege és a sűrűsége, el kell osztani a tömeget a sűrűséggel.

Példa. A palackba töltő napraforgóolaj tömege 930 g Határozza meg a palack térfogatát!

A 3. táblázat szerint a napraforgóolaj sűrűsége 0,93 g/cm 3 .

Írjuk fel a probléma feltételét és oldjuk meg.

Adott:

ρ \u003d 0,93 g / cm3

Megoldás:

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

Válasz: V= 1 l.

A térfogat meghatározásához általában képletet használnak olyan esetekben, amikor a térfogatot nehéz egyszerű mérésekkel megtalálni.

Kényszerítés.

Mindannyian folyamatosan találkozunk a testek egymásra gyakorolt ​​hatásának különféle eseteivel. A kölcsönhatás következtében a test mozgási sebessége megváltozik. Azt már tudod, hogy egy test sebessége minél jobban változik, annál kisebb a tömege. Nézzünk néhány példát ennek bizonyítására.

A kocsit kézzel tolva mozgásba tudjuk hozni. A kocsi sebessége megváltozik az emberi kéz hatására.

A vízbe mártott parafán heverő vasdarabot mágnes vonzza magához. Egy vasdarab és egy parafa mágnes hatására változtatja sebességét.

A rugóra a kezével hatva összenyomhatja. Először a rugó vége lép mozgásba. Ezután a mozgás átkerül a többi részre. Egy összenyomott rugó, ha kiegyenesedik, mozgásba hozhatja például a labdát.

Amikor a rugó össze van nyomva, az emberi kéz volt a cselekvő test. Amikor a rugót kinyújtjuk, a ható test maga a rugó. Mozgásba hozza a labdát.

Ütővel vagy kézzel megállíthatja vagy megváltoztathatja a repülő labda irányát.

Valamennyi példában az egyik test egy másik test hatására mozogni kezd, megáll, vagy megváltoztatja mozgásának irányát.

És így, Egy test sebessége megváltozik, amikor kölcsönhatásba lép más testekkel.

Gyakran nincs feltüntetve, hogy melyik test és hogyan hatott erre a testre. Csak annyit mond testre ható vagy rá ható erő. Tehát az erő figyelembe vehető mint a sebesség változásának oka.

A kocsit kézzel tolva mozgásba tudjuk hozni.

Kísérletezzen egy vasdarabbal és egy mágnessel.

Tavaszi élmény. Mozgásba hoztuk a labdát.

Tapasztalat ütővel és repülő labdával.

A testre ható erő nemcsak testének, hanem egyes részeinek sebességét is megváltoztathatja.

A támasztékokon fekvő deszka megereszkedik, ha valaki ráül.

Például, ha rányomja az ujjait egy radírra vagy egy darab gyurmára, az összezsugorodik és megváltoztatja az alakját. Ez az úgynevezett deformáció.

A deformáció a test alakjában és méretében bekövetkező bármilyen változás.

Vegyünk egy másik példát. A támasztékokon fekvő deszka megereszkedik, ha valaki ráül, vagy bármilyen más terhelés. A tábla közepe nagyobb távolságra mozog, mint a szélei.

Erő hatására a különböző testek sebessége egy időben azonos módon változhat. Ehhez különböző erőket kell kifejteni ezekre a testekre.

Tehát egy teherautó mozgásba hozásához több teljesítményre van szükség, mint egy személygépkocsihoz. Ez azt jelenti, hogy az erő számértéke eltérő lehet: nagyobb vagy kisebb. Mi az erő?

Az erő a testek kölcsönhatásának mértéke.

Az erő egy fizikai mennyiség, ami azt jelenti, hogy mérhető.

A rajzon az erő egyenes szakaszként jelenik meg, a végén nyíllal.

Az erő, akárcsak a sebesség vektor mennyiség . Nem csak a számérték, hanem az irány is jellemzi. Az erőt F betűvel jelöljük nyíllal (mint emlékszünk, a nyíl az irányt jelöli), a modulusa pedig szintén az F betű, de nyíl nélkül.

Ha erőről beszélünk, fontos jelezni, hogy a test mely pontjára hat a ható erő.

A rajzon az erőt egyenes szakaszként ábrázoltuk, a végén nyíllal. A szakasz eleje - az A pont az erő alkalmazási pontja. A szakasz hossza feltételesen jelöli az erő modulusát egy bizonyos skálán.

Így, A testre ható erő eredménye a modulusától, irányától és alkalmazási pontjától függ.

A vonzás jelensége. Gravitáció.

Engedjük ki a követ a kezünkből – a földre fog esni.

Ha kiengedsz egy követ a kezeid közül, az a földre esik. Ugyanez történik bármely más testtel is. Ha egy labdát vízszintes irányba dobnak, az nem repül egyenesen és egyenletesen. A pályája egy görbe vonal lesz.

A kő görbe vonalban repül.

Egy mesterséges földi műhold sem egyenes vonalban repül, hanem a Föld körül repül.

Egy mesterséges műhold mozog a Föld körül.

Mi az oka a megfigyelt jelenségeknek? És itt van mit. Ezekre a testekre erő hat – a Föld vonzási ereje. A Földhöz való vonzódás következtében a testek lezuhannak, a Föld fölé emelkednek, majd lesüllyednek. És ennek a vonzalomnak köszönhetően a Földön járunk, és nem repülünk el a végtelen Térbe, ahol nincs levegő, amit belélegezhetnénk.

A fák levelei lehullanak a földre, mert a talaj húzza őket. A Földhöz való vonzódás miatt a víz a folyókban folyik.

A Föld minden testet vonz magához: házakat, embereket, a Holdat, a Napot, a tengerek és óceánok vizét stb. A Föld viszont vonzódik ezekhez a testekhez.

A vonzás nemcsak a Föld és a felsorolt ​​testek között létezik. Minden test vonzódik egymáshoz. A Hold és a Föld vonzódik egymáshoz. A Föld vonzása a Holdhoz a víz apályát és áramlását okozza. Hatalmas víztömegek emelkednek fel az óceánokban és a tengerekben naponta kétszer sok méteren keresztül. Tudod jól, hogy a Föld és más bolygók a Nap körül keringenek, vonzódnak hozzá és egymáshoz.

A világegyetem összes testének egymáshoz való vonzódását univerzális gravitációnak nevezzük.

Isaac Newton angol tudós volt az első, aki bizonyította és megalapozta az egyetemes gravitáció törvényét.

E törvény szerint a testek közötti vonzóerő annál nagyobb, minél nagyobb ezeknek a testeknek a tömege. A testek közötti vonzási erők a köztük lévő távolság növekedésével csökkennek.

A Földön élők számára az egyik legfontosabb érték a Földhöz való vonzóerő.

Azt az erőt, amellyel a Föld egy testet maga felé húz, gravitációnak nevezzük.

A gravitációs erőt F betűvel jelöljük, amelynek indexe: Ftyazh. Mindig függőlegesen lefelé mutat.

A földgömb a pólusokon kissé lapított, ezért a pólusokon lévő testek kicsit közelebb helyezkednek el a Föld középpontjához. Ezért a gravitáció a póluson valamivel nagyobb, mint az egyenlítőn vagy más szélességeken. A gravitációs erő a hegy tetején valamivel kisebb, mint a hegy lábánál.

A gravitációs erő egyenesen arányos egy adott test tömegével.

Ha két különböző tömegű testet hasonlítunk össze, akkor a nagyobb tömegű test nehezebb. A kisebb tömegű test könnyebb.

Hányszor nagyobb egy test tömege egy másik test tömegénél, annyiszor nagyobb az első testre ható gravitációs erő, mint a másodikra ​​ható gravitációs erő. Ha a testek tömege azonos, akkor a rájuk ható gravitációs erők azonosak.

Rugalmas erő. Hooke törvénye.

Már tudod, hogy a Földön minden testre hatással van a gravitáció.

Az asztalon fekvő könyvre is hat a gravitáció, de nem esik át az asztalon, hanem nyugalomban van. Akasszuk fel a testet egy cérnára. Nem fog leesni.

Hooke törvénye. Tapasztalat.

Miért támaszkodnak a testek támasztékon vagy miért függesztik fel egy menetre? Úgy tűnik, a gravitációs erőt valamilyen más erő ellensúlyozza. Mi ez az erő és honnan származik?

Végezzünk egy kísérletet. Egy vízszintesen elhelyezett, tartókon elhelyezett deszka közepére súlyt helyezünk. A gravitáció hatására a súly elkezd lefelé mozogni és meghajlítja a táblát, azaz. a tábla deformálódott. Ebben az esetben olyan erő keletkezik, amellyel a tábla a rajta található testre hat. Ebből a tapasztalatból arra következtethetünk, hogy a függőlegesen lefelé irányuló gravitációs erőn kívül más erő is hat a súlyra. Ez az erő függőlegesen felfelé irányul. Kiegyensúlyozta a gravitációs erőt. Ezt az erőt ún rugalmassági erő.

Tehát azt az erőt, amely a testben annak deformációja következtében fellép, és hajlamos a testet eredeti helyzetébe visszaállítani, rugalmas erőnek nevezzük.

A rugalmas erőt F betűvel jelöljük Fupr indexszel.

Minél erősebben hajlik a támaszték (deszka), annál nagyobb a rugalmas erő. Ha a rugalmas erő egyenlővé válik a testre ható gravitációs erővel, akkor a támasz és a test megáll.

Most akasszuk fel a testet a cérnára. A menet (felfüggesztés) meg van feszítve. A menetben (felfüggesztésben), valamint a tartóban rugalmas erő keletkezik. A felfüggesztés megfeszítésekor a rugalmas erő egyenlő lesz a gravitációs erővel, majd a nyújtás leáll. A rugalmas erő csak akkor lép fel, ha a testek deformálódnak. Ha a test deformációja megszűnik, akkor a rugalmas erő is eltűnik.

Kísérletezzen egy menettel felfüggesztett testtel.

Deformációk történnek különböző típusok: feszítés, nyomás, nyírás, hajlítás és csavarás.

Kétféle alakváltozással már találkoztunk - összenyomással és hajlítással. Ezeket és más típusú deformációkat a középiskolában fogod részletesebben tanulmányozni.

Most próbáljuk meg kideríteni, hogy mitől függ a rugalmas erő.

angol tudós Robert Hooke , Newton kortársa, megállapította, hogy a rugalmas erő hogyan függ a deformációtól.

Vegye figyelembe a tapasztalatot. Vegyünk egy gumizsinórt. Az egyik végét állványban rögzítjük. A zsinór eredeti hossza l 0 volt. Ha egy súlyzós poharat akaszt a zsinór szabad végére, a zsinór megnyúlik. Hossza l lesz. A kábelhosszabbítás a következőképpen érhető el:

Ha megváltoztatja a súlyokat a csészén, akkor a zsinór hossza is megváltozik, ami a Δl megnyúlását jelenti.

A tapasztalat azt mutatja hogy a test feszítésében (vagy összenyomásakor) fellépő rugalmas erő modulusa egyenesen arányos a test hosszának változásával.

Ez Hooke törvénye. A Hooke-törvény a következőképpen van leírva:

Fcontrol \u003d -kΔl,

A test súlya az az erő, amellyel a test a Földhöz való vonzódás következtében egy támaszra vagy felfüggesztésre hat.

ahol Δl a test nyúlása (hosszának változása), k az arányossági együttható, amit ún. merevség.

A test merevsége függ az alakjától és méreteitől, valamint az anyagtól, amelyből készült.

A Hooke-törvény csak a rugalmas alakváltozásra érvényes. Ha a testet deformáló erők megszűnése után a test visszatér eredeti helyzetébe, akkor az alakváltozás rugalmas.

A középiskolában többet megtudhat a Hooke-törvényről és a deformációk típusairól.

Testsúly.

BAN BEN Mindennapi élet nagyon gyakran használták a "súly" fogalmát. Próbáljuk meg kideríteni, mi ez az érték. Kísérletek során, amikor a testet támasztékra helyezték, nemcsak a támaszt szorították össze, hanem a Föld által vonzott testet is.

A deformált, összenyomott test ún testsúly . Ha a testet egy cérnára függesztik fel, akkor nem csak a cérna megfeszül, hanem maga a test.

A test súlya az az erő, amellyel a test a Földhöz való vonzódás következtében egy támaszra vagy felfüggesztésre hat.

A testtömeg egy vektorfizikai mennyiség, amelyet P betű jelöl, e betű fölött jobbra mutató nyíllal.

Azonban emlékezni kell rá hogy a gravitációs erő a testre, a súly pedig a támasztékra vagy a felfüggesztésre hat.

Ha a test és a támasz mozdulatlan, vagy egyenletesen és egyenesen mozog, akkor a test tömege számértékében egyenlő az erővel gravitáció, azaz.

P = Ft.

Emlékeztetni kell arra, hogy a gravitáció a test és a Föld kölcsönhatásának eredménye.

Tehát a test súlya a test és a támaszték (felfüggesztés) kölcsönhatásának eredménye. A támaszték (felfüggesztés) és a test így deformálódik, ami rugalmas erő megjelenéséhez vezet.

A teljesítmény mértékegységei. A gravitáció és a testtömeg kapcsolata.

Már tudod, hogy az erő fizikai mennyiség. A számértéken (modulo) kívül iránya is van, vagyis vektormennyiség.

Az erő, mint minden fizikai mennyiség, mérhető, összehasonlítva az egységnyi erővel.

Egységek fizikai mennyiségek mindig feltételesen válassz. Így bármilyen erőt fel lehet venni erőegységnek. Erőegységnek vehetjük például egy bizonyos hosszúságra megfeszített rugó rugalmas erejét. Az erő mértékegysége a testre ható gravitációs erő.

Tudod Kényszerítés változást okoz a test sebességében. Ezért Az erőegység az az erő, amely egy 1 kg-os test sebességét 1 másodperc alatt 1 m/s-kal megváltoztatja.

Ezt az egységet Newton angol fizikus tiszteletére nevezték el newton (1 N). Gyakran más egységeket használnak kilonewton (kN), millinewtons (mN):

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

Próbáljuk meg meghatározni az erő nagyságát 1 N-ben. Megállapítottuk, hogy 1 N megközelítőleg egyenlő azzal a gravitációs erővel, amely egy 1/10 kg, pontosabban 1/9,8 kg tömegű testre hat (azaz. , körülbelül 102 g).

Emlékeztetni kell arra, hogy a testre ható gravitációs erő attól a földrajzi szélességtől függ, amelyen a test található. A gravitációs erő a Föld felszíne feletti magasság változásával változik.

Ha ismert, hogy az erő mértékegysége 1 N, akkor hogyan lehet kiszámítani azt a gravitációs erőt, amely bármilyen tömegű testre hat?

Ismeretes, hogy egy test tömege hányszor nagyobb, mint egy másik test tömege, annyiszor nagyobb az első testre ható gravitációs erő, mint a második testre ható gravitációs erő. Így ha egy 1/9,8 kg tömegű testre 1 N nehézségi erő hat, akkor a 2/9,8 kg tömegű testre 2 N nehézségi erő hat.

5 / 9,8 kg súlyú testen - a gravitáció - 5 N, 5,5 / 9,8 kg - 5,5 N stb. 9,8 / 9,8 kg súlyú testen - 9, 8 N.

Mivel 9,8 / 9,8 kg \u003d 1 kg, akkor egy 1 kg tömegű testre 9,8 N gravitációs erő hat. Az 1 kg tömegű testre ható gravitációs erő értéke a következőképpen írható fel: 9,8 N/kg.

Tehát, ha egy 9,8 N-nek megfelelő erő hat egy 1 kg tömegű testre, akkor a 2-szer nagyobb erő hat a 2 kg tömegű testre. 19,6 N lesz, és így tovább.

Így a bármilyen tömegű testre ható gravitációs erő meghatározásához meg kell szorozni a 9,8 N / kg-ot ennek a testnek a tömegével.

A testtömeg kilogrammban van kifejezve. Akkor ezt kapjuk:

Ft = 9,8 N/kg m.

A 9,8 N / kg értéket g betű jelöli, és a gravitáció képlete a következő:

ahol m a tömeg, g-nek nevezzük szabadesés gyorsulás. (A szabadesés gyorsulás fogalmát a 9. évfolyamon adjuk meg.)

Olyan problémák megoldásakor, ahol nincs szükség nagy pontosságra, a g \u003d 9,8 N / kg értéket 10 N / kg-ra kerekítik.

Ön már tudja, hogy P = Fstrand, ha a test és a támasz álló helyzetben van, vagy egyenletesen és egyenes vonalban mozog. Ezért a testtömeg a következő képlettel határozható meg:

Példa. Az asztalon van egy 1,5 kg tömegű teáskanna vízzel. Határozza meg a gravitációs erőt és a vízforraló súlyát! Mutassa be ezeket az erőket a 68. ábrán.

Adott:

g ≈ 10 N/kg

Megoldás:

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

Válasz: Fszál = P = 15 N.

Most ábrázoljuk grafikusan az erőket. Válasszuk ki a mérleget. Legyen 3 N egyenlő egy 0,3 cm hosszú szelettel, majd egy 1,5 cm hosszú szakaszra 15 N erőt kell húzni.

Szem előtt kell tartani, hogy a gravitáció a testre hat, ezért magára a testre vonatkozik. A súly a támasztékra vagy felfüggesztésre hat, vagyis a tartóra, esetünkben az asztalra kerül.

dinamométer.

A legegyszerűbb dinamométer.

A gyakorlatban gyakran meg kell mérni azt az erőt, amellyel az egyik test a másikra hat. Az erő mérésére szolgáló műszert ún dinamométer (görögből. dinamis- Kényszerítés, metreo- mérték).

A dinamométerek különféle eszközökben kaphatók. Fő részük egy acélrugó, amely a készülék rendeltetésétől függően eltérő formát kap. A legegyszerűbb próbapad eszköze bármely erő és a rugó rugalmas erejének összehasonlításán alapul.

A legegyszerűbb dinamométer egy deszkára szerelt két horogú rugóból készíthető. A rugó alsó végére egy mutatót rögzítenek, és egy papírcsíkot ragasztanak a táblára.

A papíron kötőjellel jelölje meg a mutató helyzetét, amikor a rugó nincs megfeszítve. Ez a jel lesz a nulla osztás.

Kézi dinamométer - teljesítménymérő.

Ezután 1/9,8 kg-os, azaz 102 g-os súlyt akasztunk a horogra. Erre a terhelésre 1 N gravitációs erő hat. Ennek az erőnek (1 N) hatására a rugó megnyúlik, a mutató le fog menni. Megjelöljük az új helyzetét a papíron, és ráírjuk az 1-es számot. Ezt követően a 204 g tömegű terhet felakasztjuk, és beállítjuk a 2-es jelet. Ez azt jelenti, hogy ebben a helyzetben a rugó rugalmas ereje 2 N. Felfüggesztés után a 306 g tömegű terhelést 3-mal jelöljük, és t d.

A newton tizedeinek alkalmazásához osztásokat kell alkalmazni - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 stb. Ehhez az egyes egész jelek közötti távolságot elosztjuk tízzel egyenlő részek. Ez megtehető, ha a Fupr rugó rugalmas ereje annyiszor növekszik, ahányszor növekszik a Δl nyúlása. Ez a Hooke-törvényből következik: Fupr \u003d kΔl, azaz a test rugalmassági ereje feszültség alatt egyenesen arányos a test hosszának változásával.

Vontatási próbapad.

A fokozatos rugó lesz a legegyszerűbb próbapad.

A próbapad segítségével nem csak a gravitációt mérik, hanem más erőket is, például rugalmas erőt, súrlódási erőt stb.

Így például különböző emberi izomcsoportok erejének mérésére, orvosi dinamométerek.

A kéz izomerejének mérésére a kéz ökölbe szorításakor kézi dinamométer - teljesítménymérő .

Higanyos, hidraulikus, elektromos és egyéb dinamométereket is használnak.

Az utóbbi időben az elektromos dinamométereket széles körben használják. Van egy érzékelőjük, amely a deformációt elektromos jellé alakítja.

Nagy erők mérésére, mint például traktorok, traktorok, mozdonyok, tengeri és folyami vontatók, speciális vontatóerők vontatási próbapadok . Akár több tízezer newton erőt is képesek mérni.

Minden ilyen esetben lehetőség van arra, hogy több, a testre ténylegesen kifejtett erőt egy erővel helyettesítsünk, amely hatásában egyenértékű ezekkel az erőkkel.

Olyan erő, amely ugyanazt a hatást fejti ki egy testre, mint egyszerre több aktív erők, nevezzük ezen erők eredőjének.

Határozzuk meg ennek a két, a testre egy egyenesben, egy irányban ható erő eredőjét!

Térjünk a tapasztalatra. A rugóra egymás alá akasztunk két 102 g és 204 g tömegű, azaz 1 N és 2 N súlyú nehezéket. Jegyezze meg a rugó hosszát. Távolítsuk el ezeket a súlyokat, és cseréljük ki egy súllyal, amely a rugót azonos hosszúságúra nyújtja. Ennek a tehernek a súlya 3 N.

A tapasztalat azt mutatja, hogy: egy egyenes mentén ugyanabba az irányba ható erők eredője, és annak modulja egyenlő a komponenserők moduljainak összegével.

Az ábrán a testre ható erők eredőjét R betűvel, az erő tagjait pedig F 1 és F 2 betűkkel jelöljük. Ebben az esetben

Most nézzük meg, hogyan találjuk meg a testre egy egyenes mentén, különböző irányban ható két erő eredőjét. A test egy dinamométer asztal. Tegyünk az asztalra egy 5 N súlyt, i.e. hatni rá 5 N lefelé irányuló erővel. Az asztalhoz egy szálat kötünk, és 2 N felfelé irányuló erővel hatunk rá. Ekkor a próbapad 3 N erőt fog mutatni. Ez az erő két erő eredője: 5 N és 2N.

Így, két, ugyanabban az egyenesben ható erő eredménye ellentétes oldalak, abszolút értékben a nagyobb erő felé irányul, és a modulja egyenlő a komponens erők moduljai közötti különbséggel(rizs.):

Ha egy testre két egyenlő és ellentétes erő hat, akkor ezeknek az erőknek az eredője nulla. Például, ha kísérletünkben a végét 5 N erővel húzzuk, akkor a próbapad tűje nullára áll. A két erő eredője ebben az esetben nulla:

A hegyről legurult szán hamarosan megáll.

A hegyről legurult szán egyenetlenül halad a vízszintes úton, sebességük fokozatosan csökken, majd egy idő után megállnak. Egy férfi, miután felszaladt, korcsolyáján csúszik a jégen, de bármennyire is sima a jég, a férfi mégis megáll. A kerékpár akkor is megáll, ha a kerékpáros abbahagyja a pedálozást. Tudjuk, hogy az erő az oka az ilyen jelenségeknek. Ebben az esetben ez a súrlódási erő.

Amikor az egyik test érintkezik a másikkal, kölcsönhatás jön létre, amely megakadályozza a relatív mozgásukat, amelyet ún súrlódás. És azt az erőt, amely ezt a kölcsönhatást jellemzi, ún súrlódási erő.

Súrlódási erő- ez egy másik típusú erő, amely eltér a korábban figyelembe vett gravitációs és rugalmas erőktől.

A súrlódás másik oka az egymással érintkező testek molekuláinak kölcsönös vonzása.

A súrlódási erő kialakulását elsősorban az első ok okozza, amikor a testek felülete érdes. De ha a felületek jól csiszoltak, akkor érintkezésükkor egyes molekuláik nagyon közel helyezkednek el egymáshoz. Ebben az esetben az érintkező testek molekulái közötti vonzalom érezhetően megnyilvánul.

Rúddal és fékpadon szerzett tapasztalat. Mérjük a súrlódási erőt.

A súrlódási erő sokszorosára csökkenthető, ha kenőanyagot juttatunk a súrlódó felületek közé. Egy kenőanyag réteg választja el a dörzsölő testek felületét. Ebben az esetben nem a testek felületei, hanem a kenőanyag rétegei érintkeznek. A kenés a legtöbb esetben folyékony, és a folyékony rétegek súrlódása kisebb, mint a szilárd felületeké. Például a korcsolyákon a jégen csúszáskor tapasztalható alacsony súrlódást a kenőanyag hatása is magyarázza. Vékony vízréteg képződik a korcsolya és a jég között. Különféle olajokat széles körben használnak a mérnöki iparban kenőanyagként.

Nál nél csúszó Egy test a másik felületén súrlódás keletkezik, amit ún csúszósúrlódás. Ilyen súrlódás például akkor lép fel, amikor a szánok és sílécek havon mozognak.

Ha az egyik test nem csúszik, hanem gördül a másik felületén, akkor az ebben az esetben fellépő súrlódást ún. gördülési súrlódás . Tehát amikor egy kocsi, egy autó kerekei mozognak, amikor a rönkök vagy hordók gördülnek a földön, gördülési súrlódás jelenik meg.

A súrlódási erő mérhető. Például egy fahasáb csúszó súrlódási erejének méréséhez egy deszkán vagy asztalon egy fékpadot kell rögzíteni hozzá. Ezután egyenletesen mozgassa a blokkot a tábla mentén úgy, hogy a próbapad vízszintes legyen. Mit fog mutatni a próbapad? A blokkra vízszintes irányban két erő hat. Az egyik erő a próbapad rugójának a mozgás irányába ható rugalmas ereje. A második erő a mozgással szembeni súrlódási erő. Mivel a blokk egyenletesen mozog, ez azt jelenti, hogy ennek a két erőnek az eredője nulla. Ezért ezek az erők egyenlőek a modulusban, de ellentétes irányúak. A próbapad a rugalmas erőt (vonóerőt) mutatja, modulusában egyenlő a súrlódási erővel.

És így, mérve azt az erőt, amellyel a próbapad egyenletes mozgása során a testre hat, megmérjük a súrlódási erőt.

Ha egy súlyt, például egy súlyt helyezünk egy rúdra, és a súrlódási erőt a fent leírt módszerrel mérjük, akkor az nagyobb lesz, mint a terhelés nélkül mért súrlódási erő.

Minél nagyobb erő nyomja a testet a felülethez, annál nagyobb a keletkező súrlódási erő.

Egy fatömböt kerek pálcákra helyezve mérhető a gördülési súrlódási erő. Kiderül, hogy kisebb, mint a csúszó súrlódási erő.

És így, egyenlő terhelések esetén a gördülési súrlódási erő mindig kisebb, mint a csúszósúrlódási erő . Ez az oka annak, hogy az ókorban az emberek görgőkkel vontatták a nagy terheket, majd később elkezdték használni a kereket.

A pihenés súrlódása.

A pihenés súrlódása.

Megismerkedtünk az egyik testnek a másik felületén való mozgásából eredő súrlódási erővel. De lehet-e beszélni az érintkező szilárd testek közötti súrlódási erőről, ha azok nyugalomban vannak?

Amikor egy test egy ferde síkon nyugalomban van, a súrlódás tartja rajta. Valóban, ha nem lenne súrlódás, akkor a test a gravitáció hatására lecsúszna a ferde síkon. Tekintsük azt az esetet, amikor a test vízszintes síkban nyugalomban van. Például van egy gardrób a padlón. Próbáljuk meg mozgatni. Ha a szekrényt enyhén megnyomja, akkor nem mozdul el a helyéről. Miért? A ható erőt ebben az esetben a padló és a szekrény lábai közötti súrlódási erő egyensúlyozza ki. Mivel ez az erő egymáshoz képest nyugalmi testek között létezik, ezt az erőt statikus súrlódási erőnek nevezzük.

A természetben és a technológiában van súrlódás nagyon fontos. A súrlódás előnyös és káros is lehet. Amikor hasznos, akkor megpróbálják növelni, amikor káros - csökkenteni.

Pihenési súrlódás nélkül sem ember, sem állat nem tudna a földön járni, hiszen séta közben elrugaszkodunk a talajtól. Ha például jeges körülmények között kicsi a súrlódás a cipő talpa és a talaj (vagy jég) között, nagyon nehéz leszokni a talajról, a lábak megcsúsznak. Hogy a láb ne csússzon, a járdákat homokkal szórják meg. Ez növeli a súrlódási erőt a cipő talpa és a jég között.

Ha nem lenne súrlódás, a tárgyak kicsúsznának a kezükből.

A súrlódási erő fékezéskor megállítja az autót, de súrlódás nélkül nem tudott egy helyben állni, megcsúszott. A súrlódás növelése érdekében az autó gumiabroncsainak felülete bordás kiemelkedésekkel készül. Télen, amikor az út különösen csúszós, akkor megszórják homokkal és megtisztítják a jégtől.

Sok növénynek és állatnak különböző megfogási szervei vannak (növények antennái, elefánt törzse, mászó állatok szívós farka). Mindegyikük érdes felülettel rendelkezik a súrlódás növelése érdekében.

Beszúrás. A betétek keményfémekből készülnek - bronzból, öntöttvasból vagy acélból. Belső felületüket speciális anyagokkal, leggyakrabban babbittal (ólom vagy ón ötvözete más fémekkel) borítják és kenik. Azokat a csapágyakat nevezzük, amelyekben a tengely forgás közben átcsúszik a persely felületén siklócsapágyak.

Tudjuk, hogy a gördülési súrlódás ereje azonos terhelés mellett sokkal kisebb, mint a csúszósúrlódási erő. Ez a jelenség a golyós- és görgőscsapágyak használatán alapul. Az ilyen csapágyakban a forgó tengely nem csúszik át a rögzített csapágyhéjon, hanem acélgolyókon vagy görgőkön gördül végig.

A legegyszerűbb golyós- és görgőscsapágyak készüléke az ábrán látható. A keményacélból készült csapágy belső gyűrű a tengelyre van felszerelve. A külső gyűrű a géptestben van rögzítve. Ahogy a tengely forog, a belső gyűrű golyókon vagy görgőkön gördül a gyűrűk között. A gépben lévő siklócsapágyak golyós- vagy görgőscsapágyakra történő cseréje 20-30-szorosára csökkentheti a súrlódási erőt.

A golyós- és görgőscsapágyakat sokféle gépben használják: autókban, esztergagépekben, villanymotorokban, kerékpárokban stb. Csapágyak nélkül (súrlódást használnak) lehetetlen elképzelni a modern ipart és a közlekedést.

195. Egy könyv van az asztalon. Milyen testekkel lép kölcsönhatásba? Miért nyugszik a könyv?
Az asztalon heverő könyv kölcsönhatásba lép a Földdel és az asztallal. Nyugalomban van, mert ezek a kölcsönhatások kiegyensúlyozottak.

196. A felhők mozgását meghatározó testek kölcsönhatása; íjból kilőtt nyíl; lövedék a pisztolycső belsejében lövéskor; szélturbina szárnyait forgatni?
A felhőbe jutó vízcseppek kölcsönhatása a légáramlatokkal és a Földdel.
Kölcsönhatás az íjhúrral, a Földdel és a levegővel.
Kölcsönhatás a lőpor robbanása következtében keletkező gázokkal, a fegyver csövével, ágyával és a Földdel.
A malom szárnyainak kölcsönhatása az érkező légárammal.

197. Adjon meg 3-5 olyan testnevet, amelyekkel a kölcsönhatás eredményeként a labda el tud mozogni (vagy megváltoztathatja mozgásának irányát).
Labdarúgó láb, teniszütő, golfütő, baseball ütő, légáramlás.

198. Mi történik a menetekre felfüggesztett rugóval, ha az azt összenyomó AB menetet gyufával elégetjük (38. ábra)?
Az A B menet hatása a rugóra leáll, kinyílik és mozogni kezd.

199. Miért nehéz egy tűzoltónak megfogni egy tömlőt, amelyből ver a víz?
A visszapattanás jelensége miatt.

200. Miért tér el a cső, amikor víz folyik ki belőle (39. ábra)?
Az áramló víz és a cső kölcsönhatása következtében az utóbbi mozogni kezd.

201. Miért nem tér el a cső, ha a belőle kifolyó víz útjába (lásd a 200. feladatot) kartont teszünk a csőre, ahogy az a 40. ábrán látható?
A cső és a víz közötti kölcsönhatást a kartonpapír és a cső kölcsönhatása egyensúlyozza ki, így a cső nyugalomban marad.

202. Miért forog egy menetre felfüggesztett edény, amikor víz folyik ki (41. ábra)?
A csövekből kifolyó víz áramlása a csövek falára hat. Ennek eredményeként az edény forog.

203. A lombikot egy menetre függesztjük (42. ábra). Nyugalomban marad a lombik, amikor a víz erősen felforr benne? Magyarázza meg a jelenséget.
Nem. lásd #202.

204. Egyes parkokban a gyermekjátszótereket vízszintes tengelyen forgó fahengerekkel (dobokkal) szerelik fel. Milyen irányba és mikor fut rajta a gyerek?
A gyermek eltolódik a hengertől, amely az ellenkező irányba mozog.

205. A hal úgy tud előre haladni, hogy kopoltyúival vízfolyamokat szór. Magyarázza meg ezt a jelenséget.
Ezt a mozgási elvet reaktívnak nevezik. A hal kopoltyúi által kidobott víz a halra hat, amely ennek következtében mozgásba lendül.

206. Mi a célja a hálós lábaknak vízimadaraknál?
A hevederes lábak fokozott kölcsönhatást tesznek lehetővé a víz és a madarak között.

207. Miért kell a puska tusát erősen a vállhoz nyomni lövéskor?
A visszarúgás miatt meglazult fenék megsérülhet a vállban.

208. Miért kapnak különböző sebességet a lövedékek és a fegyverek kilövéskor?
A fegyver tömege sokszorosa a lövedék tömegének, és ennek megfelelően a fegyver sebessége sokszor kisebb lesz, mint a lövedék sebessége.

209. Egy fiú megrakott bárkáról a partra ugrik. Miért észrevehetetlen az uszály mozgása az ugrással ellentétes irányba?
Az uszály tömege sokkal nagyobb, mint a fiú tömege, és ennek eredményeként a fegyver sebessége gyakorlatilag nulla.

210. A parttól azonos távolságra van egy csónak rakománnyal és ugyanaz a hajó rakomány nélkül. Melyik hajóval könnyebb a partra ugrani? Miért?
Megrakott csónakból könnyebb kiugrani, mert nagyobb a tömege.

211. a) Összenyomott állapotban az állványon lévő rugót menettel tartják (43. ábra, a). Ha a menet megégett az A pontban, a rugó leszáll. Jelölje meg, hogy mely testek kölcsönhatása okozza a rugó mozgását!
b) Ha például egy labdát először a rugóra helyeznek, akkor az is mozogni kezd. Mely testek kölcsönhatása okozza a labda mozgását?
c) A bal kocsin vasból készült kocka, a jobb oldalon - fából (43. kép, b). A kocsik közé egy menettel összenyomott rugó kerül. Ha a cérna megégett, a kocsik mozogni fognak. Melyik kocsi lesz a legnagyobb sebesség? Miért?
a) A rugó, a támasz és a menet kölcsönhatása.
b) A rugó, a menet, a golyó és a támasz kölcsönhatása.
c) m1v1 = m2v2. Ez azt jelenti, hogy egy fahasábos kocsi nagyobb sebességet kap, mivel kisebb a tömege.

212. A bal oldali kocsi (lásd a 211. feladatot, c) 4 cm/s, a jobb oldali 60 cm/s sebességet ért el. Melyik kocsi tömege nagyobb és mennyivel?

213. Mekkora a bal oldali kocsi tömege (lásd a 212. feladatot), ha a jobb oldali kocsi tömege 50 g?

214. Egy 90 kg-os gyalogos 3,6 km/h, a 7,5 kg-os kutya 12 m/s sebességgel halad. Határozza meg a gyalogos és a kutya impulzusainak arányát!

215. a) A rugó végére acéllemezt rögzítünk (44. ábra). A rugót összenyomott állapotban a menet tartja. Ha elégeti a cérnát, a rugó kiegyenesedik, és az acéllemez egyidejűleg eltalálja az asztalon fekvő golyókat. A golyók tömege egyenlő, de különböző fémekből (alumínium, ólom, acél) készülnek. Milyen fémből van az 1., a 2. és a 3. golyó? (Az ábrán az egyes golyók ütközés utáni helyzetét szaggatott vonal jelzi.)
b) A kocsik közé egy menettel összenyomott rugó kerül (lásd 43. ábra, b). Ha a szál megégett, akkor a rugóval való kölcsönhatás eredményeként a kocsik mozogni kezdenek. Hogyan különböznek majd a kocsik által elért sebességek, ha a bal oldali kocsi tömege 7,5 kg, a jobbé 1,5 kg?

216. A kocsik közé egy rugót helyeznek el, amelynek végeit egy menet húzza össze, ahogy az a 45. ábrán látható. A kocsikon homokkal ellátott edények vannak. Amikor a cérna kiégett, a jobb oldali kocsi nagyobb sebességre tett szert, mint a bal. Mivel magyarázható ez?
A bal oldali kocsi nehezebb, mint a jobb.

217. Mekkora a jobb oldali kocsi tömege (lásd a 216. feladatot), ha 0,5-szer nagyobb sebességre tett szert, mint a bal oldali kocsi, amelynek tömege rakommal együtt 450 g?

218. A fiú kötelet választ, és a csónakok közelednek a tóban (46. kép). A két azonos hajó közül melyik ér fel nagyobb sebességet a megközelítés idejére? Miért?
A bal oldali csónak a legnagyobb, mert könnyebb, mint a jobb, amelyben a gyermek ül.

219. Két kocsi kölcsönhatása során sebességük 20 és 60 cm/s-kal változott. A nagyobb kocsi tömege 0,6 kg. Mekkora a kisebb kocsi tömege?

220. Az asztalon heverő labdákra ugyanazok az erők hatottak ugyanannyi idő alatt. Ebben az esetben egy 3 kg tömegű golyó 15 cm / s sebességet szerzett. Mekkora az 1 kg-os golyó sebessége?

221. Egy 45 kg súlyú fiú ugrott partra egy 30 kg súlyú álló felfújható csónakról. Ebben az esetben a csónak 1,5 m/s sebességet vett fel a parthoz képest. Mekkora a fiú sebessége a hajóhoz képest?

222. Egy 46 kg tömegű fiú 1,5 m/s sebességgel ugrott a partra egy 1 tonnás, álló tutajról Mekkora sebességet ért el a tutaj a parthoz képest?

223. Szerezhet-e két kezdetben mozdulatlan test egymás közötti kölcsönhatás eredményeként számértékben azonos sebességet?
Megtehetik, feltéve, hogy tömegük egyenlő.

224. A szivattyú dugattyúja alatti levegő összenyomódik. Változott a levegő tömege?
A levegő tömege nem változott.

225. Egy súlyt leeresztettek egy edénybe vízzel. Változott a súly súlya?
A kettlebell tömege nem változott.

226. Húzásban versenyezve két fiú különböző irányokba húzza a kötelet, fejenként 500 N erővel. Elszakad a kötél, ha csak 800 N feszültséget bír el?
Nem fog eltörni, mivel mindössze 500 N erő hat rá.

227. Megváltozik-e a víz tömege, ha egy része jéggé vagy gőzzé alakul?
Tömege a jég vagy gőz tömegével megegyező mértékben változik.

>> Testek kölcsönhatása

• Miért mozog a Hold a Föld körül ahelyett, hogy a világűrbe repülne? Melyik testet nevezzük töltöttnek? Hogyan lépnek kapcsolatba egymással a töltött testek? Milyen gyakran találkozunk elektromágneses kölcsönhatásokkal? Ez csak néhány kérdés, amelyekkel ebben a részben foglalkoznunk kell. Kezdjük el!

1. Gondoskodunk arról, hogy a testek kölcsönhatásban legyenek

A mindennapi életben folyamatosan találkozunk azzal, hogy egyes testek különféle hatásokat gyakorolnak másokra. Az ajtó kinyitásához kézzel kell „hatni” rá, a láb becsapódásából a labda a kapuba repül, akár székre ülve is cselekszel rá (1.35. ábra, 38. o.) .

Ugyanakkor, amikor kinyitjuk az ajtót, érezzük a hatását a kezünkön, a labda hatása a lábra különösen akkor érezhető, ha mezítláb focizik, és a szék hatása nem engedi, hogy elessünk. a padlóra. Vagyis a cselekvés mindig interakció: ha az egyik test a másikra hat, akkor a másik test is az elsőre.

Rizs. 1.35. Példák a test interakciójára

Jól látható, hogy az akció nem egyoldalú. Végezzen egy egyszerű kísérletet: korcsolyára állva enyhén nyomja meg barátját. Ennek eredményeként nem csak a barátod kezd mozogni, hanem te magad is.

Ezek a példák megerősítik a tudósok azon következtetését, hogy a természetben mindig interakcióról van szó, és nem egyirányú cselekvésről.

Vizsgáljuk meg részletesebben az interakciók néhány típusát.

2. Emlékezzünk vissza a gravitációs kölcsönhatásra

Miért esik le, mozdul le bármilyen tárgy, legyen az a kézből kiengedett ceruza, egy fa levele vagy egy csepp eső (1.36. ábra)? Miért nem repül egyenesen az íjból kilőtt nyílvessző, hanem végül a földre esik? Miért kering a Hold a Föld körül? Mindezen jelenségek oka az, hogy a Föld más testeket vonz magához, és ezek a testek a Földet is magukhoz vonzzák. Például a Hold vonzása dagályokat okoz a Földön (1.37. ábra). Bolygónk és a Naprendszer összes többi bolygója vonzódik a Naphoz és egymáshoz.

Rizs. 1.36. Esőcseppek hullanak alá a Föld gravitációja alatt

1687-ben a kiváló angol fizikus, Isaac Newton (1.38. ábra) megfogalmazta azt a törvényt, amely szerint az Univerzum minden teste között kölcsönös vonzalom van.

Rizs. 1.37. Az árapályt a Hold vonzása okozza.

Az anyagi tárgyak ilyen kölcsönös vonzását gravitációs kölcsönhatásnak nevezzük. Newton kísérletek és matematikai számítások alapján azt találta, hogy a gravitációs kölcsönhatás intenzitása növekszik a kölcsönhatásban lévő testek tömegének növekedésével. Éppen ezért könnyen megbizonyosodhatunk arról, hogy a Föld vonz minket, de az íróasztalon egyáltalán nem érezzük a szomszéd vonzását.

3. Ismerkedjen meg a makromágneses kölcsönhatással

Vannak más típusú interakciók is. Például, ha egy léggömböt dörzsöl egy selyemdarabbal, az különféle könnyű tárgyakat kezd magához vonzani: bolyhokat, rizsszemeket, papírdarabokat (1.39. ábra). Azt mondják az ilyen labdákról, hogy fel van villanyozva, vagy feltöltve.

A töltött testek kölcsönhatásba lépnek egymással, de interakciójuk jellege eltérő lehet: vagy vonzzák, vagy taszítják egymást (1.40. ábra).

Rizs. 1.38. A híres angol tudós, Isaac Newton (1643-1727)

A jelenségről először William Gilbert (1544-1603) angol tudós végzett komoly vizsgálatokat a 16. század végén.

Rizs. 1.39. Egy felvillanyozott labda magához vonz egy darab papírt

Rizs. 1.40. Két töltött golyó kölcsönhatásba lép egymással: a - vonz; b - taszít

Gilbert a töltött testek közötti kölcsönhatást elektromosnak nevezte (a görög elektron - borostyán szóból), mivel az ókori görögök észrevették, hogy a borostyán, ha dörzsöli, elkezdi magához vonzani a kis tárgyakat.

Jól tudja, hogy az iránytű tűje, ha szabadon foroghat, mindig megáll úgy, hogy az egyik vége északra, a másik délre mutasson (1.41. ábra). Ez annak köszönhető, hogy az iránytű tű mágnes, a Föld bolygónk is mágnes, és egy hatalmas, és két mágnes mindig kölcsönhatásban van egymással. Vegyünk bármelyik két mágnest, és amint megpróbáljuk közelebb hozni őket egymáshoz, azonnal vonzódást vagy taszítást fogunk érezni. Ezt a kölcsönhatást mágnesesnek nevezzük.

A fizikusok megállapították, hogy az elektromos és mágneses kölcsönhatásokat leíró törvények azonosak. Ezért a tudományban szokás egyetlen elektromágneses kölcsönhatásról beszélni.

Szó szerint minden lépésnél találkozunk elektromágneses kölcsönhatásokkal - elvégre séta közben kölcsönhatásba lépünk az útfelülettel (eltolunk), és ennek a kölcsönhatásnak a természete elektromágneses. Az elektromágneses kölcsönhatásoknak köszönhetően mozogunk, ülünk, írunk. Az elektromágneses kölcsönhatás segítségével látunk, hallunk, szagolunk és tapintunk is (1.42. ábra). A legtöbb modern készülék és háztartási készülék működése elektromágneses kölcsönhatáson alapul.

Mondjuk inkább: a fizikai testek létezése, köztük mi is, lehetetlen lenne elektromágneses kölcsönhatás nélkül. Hogyan kapcsolódik mindehhez a töltött golyók és a mágnesek kölcsönhatása? - kérdezed. Ne siessen: a fizikát tanulva biztosan megbizonyosodik arról, hogy ez a kapcsolat létezik.

4. Megoldatlan problémákkal való szembenézés

Leírásunk hiányos lesz, ha nem említünk két további interakciótípust, amelyeket csak a múlt század közepén fedeztek fel.

Rizs. 1.41 Az iránytű mindig északra néz

Rizs. 1.42 Az elektromágneses kölcsönhatásnak köszönhetően látunk, hallunk, értünk

Ezeket erős és gyenge kölcsönhatásoknak nevezik, és csak a mikrokozmoszban hatnak. Így van négy másfajta interakciók. Sok van? Persze sokkal kényelmesebb lenne szinglivel foglalkozni univerzális nézet interakciók. Sőt, már van példa különféle – elektromos és mágneses – kölcsönhatások egyetlen elektromágneses összekapcsolására.

A tudósok sok évtizeden át próbáltak egy ilyen egyesülés elméletét létrehozni. Néhány lépés már megtörtént. A XX. század 60-as éveiben sikerült megalkotni az úgynevezett elektrogyenge kölcsönhatás elméletét, amelyen belül az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatásokat egyesítették. De az interakció minden típusának teljes ("nagyszerű") egyesítése még messze van. Ezért mindegyikőtöknek lehetősége van egy világ jelentőségű tudományos felfedezésére!

• Összegezve

A kölcsönhatás a fizikában a testek vagy részecskék egymásra gyakorolt ​​hatása. Röviden jellemeztünk a tudomány által ismert négy interakciótípus közül kettőt: a gravitációs és az elektromágneses.

A testek vonzása a Földhöz, a bolygók a Naphoz és fordítva - ezek a gravitációs kölcsönhatás megnyilvánulásának példái.

Az elektromos kölcsönhatásra példa a villamosított léggömb kölcsönhatása papírdarabokkal. A mágneses kölcsönhatásra példa az iránytű tűjének kölcsönhatása a Földdel, amely egyben mágnes is, aminek következtében a tű egyik vége mindig északra, a másik vége délre mutat.

Az elektromos és mágneses kölcsönhatások egyetlen elektromágneses kölcsönhatás megnyilvánulásai.

• Ellenőrző kérdések

1. Mondjon példákat testek kölcsönhatására!

2. Milyen típusú kölcsönhatások léteznek a természetben?

3. Mondjon példákat a gravitációs kölcsönhatásra!

4. Ki fedezte fel azt a törvényt, amely szerint az Univerzum minden teste között kölcsönös vonzalom van?

5. Mondjon példákat elektromágneses kölcsönhatásra!

• Gyakorlat

Írjon egy rövid esszét a „Testek interakcióját megerősítő tapasztalataim” témában (akár költészet is lehet!).

• Fizika és technológia Ukrajnában

Ennek jelentős része rövid élet Lev Vasziljevics Shubnikov (1901-1945) Harkovban élt, ahol az alacsony hőmérsékletű laboratóriumot vezette. A laboratóriumban végzett számos mérés pontossága nem volt rosszabb, mint a modern. Az 1930-as években a laboratóriumban az oxigént, nitrogént és egyéb gázokat folyékony állapotban nyerték. Shubnikov volt az úgynevezett szupravezető állapotban lévő fémek tanulmányozásának alapítója, amikor az anyag elektromos ellenállása nulla. A tudós legmagasabb kitüntetése az, ha a felfedezett jelenség megnevezésére szakkifejezés helyett magának a tudósnak a nevét használják. "Shubnikov-de Haas-effektus"; "Shubnikov fázisa"; "Obreimov-Shubnikov módszer" - ez csak néhány példa a híres ukrán tudós hozzájárulására a modern fizika felépítéséhez.

Fizika. 7. évfolyam: Tankönyv / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X .: "Ranok" Kiadó, 2007. - 192 p.: ill.

Telefonos interakció.

Kölcsönhatás hiányában a testek egyenletesen mozognak inerciális vonatkoztatási rendszerben. Csak az egyik test hatása a másikra vezet mozgási sebességének megváltozásához, gyorsulás megjelenéséhez. Ezért a test gyorsulása jelzi, hogy a testet más testek befolyásolták. Maga a gyorsulás azonban nem szolgálhat a testek kölcsönhatásának mértékeként, mivel nemcsak a kölcsönhatás jellemzőitől függ, hanem magának a testnek a tulajdonságaitól is. Ezért meg kell határoznunk, hogy a test milyen jellemzőitől és milyen kölcsönhatási jellemzőktől függ a gyorsulás nagysága.
Amikor a testek (vagy testrendszerek) közelednek egymáshoz, viselkedésük természete megváltozik. Mivel ezek a változások kölcsönösek, a testek állítólag kölcsönhatásba lépnek egymással. Amikor a testeket nagyon nagy távolságra (a végtelenségig) választják el, minden jelenleg ismert kölcsönhatás eltűnik.

Külső és belső erők

Az erők a testek mechanikai kölcsönhatásának mértéke. Ha a szerkezetet a környező testektől elszigetelten vizsgáljuk, akkor az utóbbiak hatását külső erők váltják fel. A testre ható külső erőket aktív (független) és reaktív erőkre oszthatjuk. A reaktív erők a testre ható kötésekben keletkeznek, és a testre ható aktív erők határozzák meg.

Alkalmazás útján külső erők térfogatra és felületre osztva.

A testerők a vizsgált test teljes térfogatán eloszlanak, és minden részecskéjére vonatkoznak. A testerők különösen magukban foglalják a szerkezet saját súlyát, a mágneses vonzást vagy a tehetetlenségi erőket. A testerők mértékegysége a térfogategységhez viszonyított erő - kN/m 3 .

A felületi erők a felületekre fejtik ki hatásukat, és a vizsgált objektum és a környező testek közötti közvetlen érintkezés eredménye. A terhelés alkalmazási területének és a vizsgált test teljes felületének arányától függően a felületi terheléseket szivattyúkoncentráltra és elosztottra osztják. Az előbbiek olyan terheléseket tartalmaznak, amelyek tényleges alkalmazási területe aránytalanul kisebb teljes terület a test felülete (például az oszlopok kellően nagy méretű alaplapra való ütközése koncentrált erők hatásának tekinthető). Ha a terhelés alkalmazási területe összehasonlítható a test felületével, akkor az ilyen terhelést elosztottnak kell tekinteni. A koncentrált erőket kN-ban, az elosztott erőket pedig kN / m 2 -ben mérik.

A vizsgált testrészek közötti kölcsönhatást belső erők jellemzik, amelyek a test belsejében külső terhelés hatására keletkeznek, és az intermolekuláris hatás erői határozzák meg.

A szerkezetre ható külső erők aktív erőkre (terhelésre) és támasztóreakciókra oszlanak. A hatás jellegéből adódóan koncentrált erők vannak newtonban (N, kN) mérve, az elosztott terhelés newton per méterben (N / m, kN / m), ha a terhelés a vonal mentén oszlik el, vagy newtonban. négyzetméterenként (N / m 2, kN / m 2), ha a terhelés a felületen eloszlik, a koncentrált nyomaték newtonométerben (Nm, kNm) mérve (1.2. ábra). A támasztó reakciókat az aktív erők alapján számítják ki elméleti mechanikai módszerekkel.

A külső erők hatására a rúd deformálódik, miközben a rúd egyes részei között további kölcsönhatási erők jelennek meg, amelyeket belső erőknek nevezünk. Ha a rudat a Z rúd hossztengelyére merőleges síkkal mentálisan elvágjuk, akkor a belső erők a rúd egyik részéből a másik részébe a teljes keresztmetszeti területen átadódnak. rúd. Az ebből a bal oldalra átvitt belső erők (1.3. ábra), a rúd bal oldalához viszonyítva, külső erőkké válnak, és a fővektorral és a főnyomatékkal ábrázolhatók. A vonatkoztatási középpont a rúd keresztmetszetének súlypontja, amelyen keresztül a koordináta X,Y tengelyek, amely a metszet síkjában fekszik, és a Z tengely, merőleges a keresztmetszet síkjára. A fővektort N, Q x , Q y és erőkre bontjuk Lényege– pillanatokra M x , M y , M z . Ezt a hat mennyiséget a rúd belső erőinek (belső erőtényezői) nevezzük. Mindegyiknek saját neve van: N - hosszirányú (normál) erő, Q x és Q y - keresztirányú (vágó) erők, M x és M y - hajlítónyomatékok, M z - nyomaték.

A lendület megmaradásának törvénye.

Amikor a testek kölcsönhatásba lépnek, az egyik test lendülete részben vagy teljesen átkerülhet egy másik testre. Ha egy testrendszert nem érintenek más testek külső erői, akkor az ilyen rendszert zártnak nevezzük.

Zárt rendszerben a rendszerben lévő összes test impulzusainak vektorösszege állandó marad e rendszer testeinek bármilyen kölcsönhatása esetén.

Ezt az alapvető természeti törvényt a lendület megmaradásának törvényének nevezik. Ez Newton második és harmadik törvényének következménye.

Tekintsünk bármely két kölcsönható testet, amelyek egy zárt rendszer részét képezik. A testek közötti kölcsönhatási erőket és jelöljük Newton harmadik törvénye szerint Ha ezek a testek kölcsönhatásba lépnek a t idő alatt, akkor a kölcsönhatási erők impulzusai abszolút értékben azonosak és ellentétes irányúak: Alkalmazzuk Newton második törvényét ezekre a testekre. :

Ez az egyenlőség azt jelenti, hogy két test kölcsönhatása következtében összimpulzusuk nem változott. Figyelembe véve a zárt rendszerben lévő testek összes lehetséges páros kölcsönhatását, arra a következtetésre juthatunk, hogy egy zárt rendszer belső erői nem tudják megváltoztatni a teljes impulzusát, vagyis a rendszerben lévő összes test nyomatékának vektorösszegét.

Az impulzusmegmaradás törvénye sok esetben lehetővé teszi a kölcsönható testek sebességének meghatározását még akkor is, ha a ható erők értéke ismeretlen. Példa erre a sugárhajtás. A lendület megmaradásának törvénye (a lendület megmaradásának törvénye) azt állítja, hogy egy zárt rendszer összes testének (vagy részecskéjének) nyomatékának összege állandó érték.

BAN BEN klasszikus mechanika az impulzus megmaradásának törvényét általában a Newton-törvények következményeként vezetik le. A Newton-törvényekből kimutatható, hogy az üres térben való mozgás során az impulzus időben megmarad, kölcsönhatás esetén pedig változásának sebességét az alkalmazott erők összege határozza meg.

Mint a megmaradás minden alapvető törvénye, az impulzusmegmaradás törvénye is leírja az egyik alapvető szimmetriát – a tér homogenitását.

tehetetlenségi középpontja. Tétel a tehetetlenségi középpont mozgásáról. Példák.

Tehetetlenségi középpont

A zárt mechanikai rendszer lendülete megvan különféle jelentések a különböző tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerekhez képest. Ha a K referenciakeret "V sebességgel mozog a K kerethez képest, akkor ezekben a rendszerekben a v" α és v α részecskesebességek a v α \u003d v " α + V összefüggéssel függnek össze. az impulzus P és P" értékeit ezekben a rendszerekben a következő képlet adja meg:

(1.69)

(1.70)

Mindig választhatunk olyan K" vonatkoztatási rendszert, amelyben a teljes impulzus eltűnik. Ha P" = 0-t teszünk, azt találjuk, hogy ennek a vonatkoztatási rendszernek a sebessége

. (1.71)

Ha egy mechanikai rendszer teljes impulzusa nulla, akkor azt mondjuk nyugalomban van a megfelelő koordinátarendszerhez képest. A V sebesség a nullától eltérő impulzusú mechanikai rendszer egészének mozgási sebességét jelenti. A P impulzus és a rendszer egészének V sebessége közötti kapcsolat ugyanaz, mint egy olyan anyagi pont lendülete és sebessége között, amelynek tömege megegyezik a rendszerben lévő tömegek összegével, .

Az (1.71) képlet jobb oldala a kifejezés teljes időbeli deriváltjaként ábrázolható:

(1.72)

Azt mondhatjuk, hogy a rendszer egészének V sebessége egy olyan pont térbeli mozgásának sebessége, amelynek sugárvektorát az (1.72) képlet adja meg. Egy ilyen pont a rendszer tehetetlenségi középpontja.

A zárt rendszer impulzusmegmaradásának törvénye úgy fogalmazható meg, hogy a tehetetlenségi középpontja egyenesen és egyenletesen mozog. Ez a tehetetlenségi törvény általánosítása egy szabad anyagi pontra.

A nyugalmi állapotban lévő mechanikai rendszer egészének energiáját általában annak nevezik belső energia E int. A részecskék egymáshoz viszonyított mozgásának kinetikus energiájából és kölcsönhatásuk potenciális energiájából áll. Egy egészként V sebességgel mozgó rendszer teljes energiája,

(1.73

TENETESSÉG KÖZPONTJA

(tömegközéppont) - geom. pont, amelynek helyzete jellemzi a tömegek eloszlását a testben vagy mechanikai. rendszer. C. és koordinátái. f-lamok határozzák meg

vagy a test számára folyamatos elosztás tömegek

ahol m k - a rendszert alkotó anyagi pontok tömegei; x k , y k , z k - ezeknek a pontoknak a koordinátái; M =Sm k - a rendszer tömege; r(x, y, z) - sűrűség; V a hangerő. A C. fogalma és. abban különbözik a súlypont fogalmától, hogy az utóbbinak csak azért van értelme szilárd test egységes gravitációs térben helyezkedik el; a C. fogalma és. nem társul egyikhez sem erőtérés értelmes minden mechanikus. rendszerek. C. helyzetű merev testhez és. és a súlypont ugyanaz.

Mozgáskor mechanikus rendszerei annak C. és. úgy mozog, ahogy tenne anyagi pont, amelynek tömege megegyezik a rendszer tömegével, és minden külső hatása alatt áll. a rendszerre ható erők. Ezen kívül néhány-ryeur-niya mozgását a mechanikus. rendszerek (testek) a C-ben kezdődő tengelyekhez képest. és együtt mozog C. és. transzlációs szempontból megtartja ugyanazt a formát, mint a mozgásnál az inerciális vonatkoztatási rendszerhez képest. E tulajdonságokra tekintettel a C. és a fogalma. játszik fontos szerep egy rendszer és egy merev test dinamikájában. S. M. Torg.

Nyomd a falat. Most azonnal menjen fel, és nyomja meg erősen a falat. Történt valami? Alig. Ezután ne csak erősen, hanem teljes erővel nyomja a falat. Ezúttal megtörtént? Fallal - aligha, de valószínűleg egy kis távolságra lerepültél a falról. Hogy hogy?

Végül is te toltad a falat, de kiderült, hogy a fal lökött téged. Egy másik példa a biliárd. Amikor elütünk egy labdát egy dákóval, és elütünk egy másik labdát, a második labda elindul, de az első is elrepül hátoldal vagy oldalt. A harmadik példa egy kalapács. Ha kalapáccsal beütnek egy szöget, akkor nemcsak a szöget verik a falba, hanem a kalapács visszapattan, és a szerencsétlen mesterember homlokába ütközhet. Mindezekben a példákban az egyik testtel hatott a másikra, de kiderült, hogy a másik test is hatott az elsőre. A fizikában két test egymásra hatását kölcsönhatásnak nevezzük.

Testek kölcsönhatása a fizikában

Amikor két test kölcsönhatásba lép, mindkét test mindig érzi az eredményt. Vagyis azzal, hogy mondjuk egyszerű nyelv, mindig, ha valaminek ki vannak téve, visszatérés következik. Valószínűleg minden bunkó fiú tudja, hogy a harc során nemcsak az ellenség arca szenved szenvedést, hanem a saját öklét is megütheti. Vagyis míg az egyik zaklató ököllel támadja meg a másik zaklató orrát, addig az orr ekkor válaszul az ökölre támad. Az orr azonban sokkal többet szenved. Nos, az orral minden világos – puhább, és ezért jobban sérült, de miért repül el sokkal erősebben a labda, ha egy dákóval ütik el, kinek a dákója ugyanakkor? Vagyis a dákó nem repül el, és mi vele együtt néhány méterre az asztaltól? És ez annak köszönhető, hogy a testek inertebbek és kevésbé tehetetlenek.

A testek kölcsönhatásának típusai és a kölcsönhatás mértéke

Egy olyan testről, amely lassabban változtatja sebességét interakció közben, azt mondják, hogy inertebb és nagy tömegű. És azt a testet, amely gyorsabban változtatja a sebességét, kevésbé inertnek nevezzük, és azt mondjuk, hogy kisebb a tömege. Éppen ezért nem repülünk le az asztalról, amikor egy dákóval ütjük a labdát, és éppen ellenkezőleg, akkor repülünk le a falról, amikor megpróbáljuk tolni a falat, és ennek megfelelően az egész házat, amelyhez az kapcsolódik. A dákóval ellátott tömegünk sokkal nagyobb, mint egy biliárdlabda tömege, ugyanakkor sokkal kisebb, mint egy ház tömege, még akkor is, ha egy feleséget, három gyereket, egy csomó bagelt és egy macskát rakunk rá. a vállunkat.

A testek kölcsönhatásával való megismerkedés a 7. osztályos fizika tantárgyon kerül szóba.

A testek kölcsönhatásának mértéke az erő. Az egymásra nem redukálható kölcsönhatásoknak 4 fajtája van: gravitációs, elektromágneses, erős és gyenge. De ezt a témát a 10. osztályos tanfolyamon részletesen tárgyaljuk.