Каква е връзката между сила и скорост? Връзката между ускорение и сила - Хипермаркет на знанието
Необходимо е да се знае точката на приложение и посоката на всяка сила. Важно е да можете да определите кои сили действат върху тялото и в каква посока. Силата се означава като , измерена в нютони. За да се прави разлика между силите, те се обозначават по следния начин
По-долу са основните сили, действащи в природата. Невъзможно е да се измислят сили, които не съществуват при решаване на проблеми!
В природата има много сили. Тук разглеждаме силите, които се разглеждат в училищния курс по физика при изучаване на динамиката. Споменават се и други сили, които ще бъдат обсъдени в други раздели.
Земно притегляне
Всяко тяло на планетата се влияе от земната гравитация. Силата, с която Земята привлича всяко тяло, се определя от формулата
Точката на приложение е в центъра на тежестта на тялото. Земно притегляне винаги насочени вертикално надолу.
Сила на триене
Да се запознаем със силата на триене. Тази сила възниква, когато телата се движат и две повърхности влизат в контакт. Силата възниква, защото повърхностите, когато се гледат под микроскоп, не са толкова гладки, колкото изглеждат. Силата на триене се определя по формулата:
Силата се прилага в точката на контакт на две повърхности. Насочен в посока, обратна на движението.
Сила на реакция на земята
Нека си представим много тежък предмет, лежащ на маса. Масата се огъва под тежестта на предмета. Но според третия закон на Нютон масата действа върху обекта с абсолютно същата сила като обекта върху масата. Силата е насочена противоположно на силата, с която предметът притиска масата. Тоест нагоре. Тази сила се нарича земна реакция. Името на силата "говори" поддръжката реагира. Тази сила възниква винаги, когато има удар върху опората. Естеството на възникването му на молекулярно ниво. Обектът сякаш деформира обичайното положение и връзките на молекулите (вътре в масата), те от своя страна се стремят да се върнат в първоначалното си състояние, „съпротивляват се“.
Абсолютно всяко тяло, дори много леко (например молив, лежащ на маса), деформира опората на микрониво. Следователно възниква реакция на земята.
Няма специална формула за намиране на тази сила. Означава се с буквата , но тази сила е просто отделен вид сила на еластичност, така че може да се означи и като
Силата се прилага в точката на контакт на обекта с опората. Насочен перпендикулярно на опората.
Тъй като тялото е представено като материална точка, силата може да бъде представена от центъра
Еластична сила
Тази сила възниква в резултат на деформация (промяна в първоначалното състояние на веществото). Например, когато разтягаме пружина, ние увеличаваме разстоянието между молекулите на материала на пружината. Когато компресираме една пружина, ние я намаляваме. Когато се извиваме или изместваме. Във всички тези примери възниква сила, която предотвратява деформацията - еластичната сила.
Закон на Хук
Еластичната сила е насочена противоположно на деформацията.
Тъй като тялото е представено като материална точка, силата може да бъде представена от центъра
При последователно свързване на пружини, например, твърдостта се изчислява по формулата
Когато са свързани паралелно, твърдостта
Твърдост на пробата. Модул на Юнг.
Модулът на Юнг характеризира еластичните свойства на веществото. Това е постоянна стойност, която зависи само от материала и неговото физическо състояние. Характеризира способността на материала да устои на деформация на опън или натиск. Стойността на модула на Йънг е таблична.
Прочетете повече за свойствата на твърдите вещества.
Телесно тегло
Теглото на тялото е силата, с която даден обект действа върху опора. Казвате, това е силата на гравитацията! Объркването възниква в следното: наистина често теглото на едно тяло е равно на силата на гравитацията, но тези сили са напълно различни. Гравитацията е сила, която възниква в резултат на взаимодействие със Земята. Теглото е резултат от взаимодействие с опора. Силата на гравитацията се прилага в центъра на тежестта на обекта, докато теглото е силата, която се прилага към опората (не към обекта)!
Няма формула за определяне на теглото. Тази сила се обозначава с буквата.
Реакционната сила на опората или еластичната сила възниква в отговор на удара на предмет върху окачването или опората, следователно теглото на тялото винаги е числово същото като еластичната сила, но има противоположна посока.
Реакционната сила на опората и тежестта са сили от едно и също естество; според 3-тия закон на Нютон те са равни и противоположно насочени. Тежестта е сила, която действа върху опората, а не върху тялото. Върху тялото действа силата на гравитацията.
Теглото на тялото може да не е равно на гравитацията. Може да е повече или по-малко, или може да се окаже, че теглото е нула. Това състояние се нарича безтегловност. Безтегловността е състояние, когато обект не взаимодейства с опора, например състояние на полет: има гравитация, но теглото е нула!
Възможно е да определите посоката на ускорението, ако определите къде е насочена резултантната сила
Моля, обърнете внимание, че теглото е сила, измерена в нютони. Как да отговорите правилно на въпроса: „Колко тежите“? Отговаряме 50 кг, като не назоваваме теглото си, а масата! В този пример нашето тегло е равно на гравитацията, тоест приблизително 500N!
Претоварване- отношение на теглото към гравитацията
Силата на Архимед
Силата възниква в резултат на взаимодействието на тялото с течност (газ), когато то е потопено в течност (или газ). Тази сила изтласква тялото от водата (газа). Следователно, той е насочен вертикално нагоре (бута). Определя се по формулата:
Във въздуха пренебрегваме силата на Архимед.
Ако силата на Архимед е равна на силата на гравитацията, тялото плава. Ако силата на Архимед е по-голяма, тогава тя се издига до повърхността на течността, ако е по-малка, тя потъва.
Електрически сили
Има сили от електрически произход. Възниква при наличие на електрически заряд. Тези сили, като силата на Кулон, силата на Ампер, силата на Лоренц, са разгледани подробно в раздела Електричество.
Схематично обозначение на силите, действащи върху тялото
Често тялото се моделира като материална точка. Следователно в диаграмите различни точки на приложение се прехвърлят в една точка - в центъра, а тялото се изобразява схематично като кръг или правоъгълник.
За да се обозначат правилно силите, е необходимо да се изброят всички тела, с които взаимодейства изследваното тяло. Определете какво се случва в резултат на взаимодействие с всеки: триене, деформация, привличане или може би отблъскване. Определете вида на силата и правилно посочете посоката. внимание! Количеството на силите ще съвпадне с броя на телата, с които се осъществява взаимодействието.
Основното нещо, което трябва да запомните
1) Силите и тяхната природа;
2) Посока на силите;
3) Да може да идентифицира действащите сили
Има външно (сухо) и вътрешно (вискозно) триене. Външно триене възниква между контактиращи твърди повърхности, вътрешно триене възниква между слоеве течност или газ по време на тяхното относително движение. Има три вида външно триене: статично триене, плъзгащо триене и триене при търкаляне.
Триенето при търкаляне се определя по формулата
Силата на съпротивление възниква, когато тялото се движи в течност или газ. Големината на съпротивителната сила зависи от размера и формата на тялото, скоростта на неговото движение и свойствата на течността или газа. При ниски скорости на движение съпротивителната сила е пропорционална на скоростта на тялото
При високи скорости тя е пропорционална на квадрата на скоростта
Нека разгледаме взаимното привличане на обект и Земята. Между тях, според закона на гравитацията, възниква сила 
Сега нека сравним закона за гравитацията и силата на гравитацията 
Големината на гравитационното ускорение зависи от масата на Земята и нейния радиус! По този начин е възможно да се изчисли с какво ускорение ще паднат обекти на Луната или на която и да е друга планета, като се използва масата и радиуса на тази планета.
Разстоянието от центъра на Земята до полюсите е по-малко, отколкото до екватора. Следователно ускорението на гравитацията на екватора е малко по-малко, отколкото на полюсите. В същото време трябва да се отбележи, че основната причина за зависимостта на ускорението на гравитацията от географската ширина на района е фактът на въртенето на Земята около оста си.
Докато се отдалечаваме от повърхността на Земята, силата на гравитацията и ускорението на гравитацията се променят обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до центъра на Земята.
Думата „власт“ е толкова изчерпателна, че даването на ясна концепция е почти невъзможна задача. Разнообразието от мускулна сила до умствена сила не покрива целия спектър от понятия, включени в него. Силата, разглеждана като физическа величина, има ясно дефинирано значение и определение. Формулата на силата определя математически модел: зависимостта на силата от основните параметри.
Историята на изучаването на силите включва определяне на зависимостта от параметрите и експериментално доказателство на зависимостта.
Сила във физиката
Силата е мярка за взаимодействието на телата. Взаимното действие на телата едно върху друго напълно описва процесите, свързани с промените в скоростта или деформацията на телата.
Като физическа величина силата има мерна единица (в системата SI - нютон) и уред за измерването й - динамометър. Принципът на действие на силомера се основава на сравняване на силата, действаща върху тялото, с еластичната сила на пружината на динамометъра.
За сила от 1 нютон се приема силата, при която тяло с тегло 1 kg променя скоростта си с 1 m за 1 секунда.
Сила, както е дефинирана:
- посока на действие;
- точка на приложение;
- модул, абсолютна стойност.
Когато описвате взаимодействието, не забравяйте да посочите тези параметри.
Видове естествени взаимодействия: гравитационни, електромагнитни, силни, слаби. Гравитационната универсална гравитация с нейната разновидност - гравитация) съществува поради влиянието на гравитационните полета, заобикалящи всяко тяло, което има маса. Изследването на гравитационните полета все още не е завършено. Все още не е възможно да се намери източникът на полето.
По-голям брой сили възникват поради електромагнитното взаимодействие на атомите, които изграждат веществото.
Сила на натиск
Когато едно тяло взаимодейства със Земята, то упражнява натиск върху повърхността. Силата, която има формата: P = mg, се определя от телесната маса (m). Гравитационното ускорение (g) има различни стойности на различни географски ширини на Земята.
Вертикалната сила на натиск е равна по големина и противоположна по посока на еластичната сила, възникваща в опората. Формулата на силата се променя в зависимост от движението на тялото.
Промяна в телесното тегло
Действието на тялото върху опората поради взаимодействие със Земята често се нарича телесно тегло. Интересното е, че размерът на телесното тегло зависи от ускорението на движение във вертикална посока. В случай, че посоката на ускорението е противоположна на ускорението на гравитацията, се наблюдава увеличение на теглото. Ако ускорението на тялото съвпада с посоката на свободно падане, тогава теглото на тялото намалява. Например, намирайки се във възходящ асансьор, в началото на изкачването човек усеща увеличаване на теглото за известно време. Няма нужда да казваме, че масата му се променя. В същото време разделяме понятията „телесно тегло“ и неговата „маса“.
Еластична сила
Когато формата на тялото се промени (деформира се), се появява сила, която се стреми да върне тялото в първоначалната му форма. Тази сила е наречена "сила на еластичност". Възниква в резултат на електрическото взаимодействие на частиците, изграждащи тялото.
Нека разгледаме най-простата деформация: напрежение и компресия. Напрежението се придружава от увеличаване на линейните размери на телата, компресията - от тяхното намаляване. Величината, характеризираща тези процеси, се нарича удължение на тялото. Нека го обозначим с "х". Формулата за еластичната сила е пряко свързана с удължението. Всяко тяло, подложено на деформация, има свои геометрични и физически параметри. Зависимостта на еластичното съпротивление на деформация от свойствата на тялото и материала, от който е изработено, се определя от коефициента на еластичност, нека го наречем твърдост (k).
Математическият модел на еластичното взаимодействие се описва от закона на Хук.
Силата, възникваща при деформация на тялото, е насочена срещу посоката на изместване на отделните части на тялото и е право пропорционална на неговото удължение:
- F y = -kx (във векторна нотация).
Знакът "-" показва обратната посока на деформация и сила.
В скаларна форма няма отрицателен знак. Еластичната сила, чиято формула има следната форма F y = kx, се използва само за еластични деформации.
Взаимодействие на магнитното поле с тока
Описано е въздействието на магнитното поле върху постоянен ток. В този случай силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток, се нарича сила на Ампер.
Взаимодействието на магнитното поле с предизвиква проява на сила. Силата на Ампер, чиято формула е F = IBlsinα, зависи от (B), дължината на активната част на проводника (l), (I) в проводника и ъгъла между посоката на тока и магнитната индукция .
Благодарение на последната зависимост може да се твърди, че векторът на действие на магнитното поле може да се промени, когато проводникът се върти или посоката на тока се промени. Правилото на лявата ръка ви позволява да установите посоката на действие. Ако лявата ръка е разположена по такъв начин, че векторът на магнитната индукция да влиза в дланта, четирите пръста са насочени по протежение на тока в проводника, тогава палецът, огънат на 90 °, ще покаже посоката на магнитното поле.
Човечеството е намерило приложения за този ефект, например, в електродвигателите. Въртенето на ротора се причинява от магнитно поле, създадено от мощен електромагнит. Формулата на силата ви позволява да прецените възможността за промяна на мощността на двигателя. С увеличаване на силата на тока или полето, въртящият момент се увеличава, което води до увеличаване на мощността на двигателя.
Траектории на частиците
Взаимодействието на магнитно поле със заряд се използва широко в масспектрографите при изследване на елементарни частици.
Действието на полето в този случай предизвиква появата на сила, наречена сила на Лоренц. Когато заредена частица, движеща се с определена скорост, навлезе в магнитно поле, чиято формула е F = vBqsinα, кара частицата да се движи в кръг.
В този математически модел v е модулът на скоростта на частица, чийто електрически заряд е q, B е магнитната индукция на полето, α е ъгълът между посоките на скоростта и магнитната индукция.
Частицата се движи в кръг (или дъга на кръг), тъй като силата и скоростта са насочени под ъгъл от 90 ° една спрямо друга. Промяната на посоката на линейната скорост води до появата на ускорение.
Правилото на лявата ръка, обсъдено по-горе, също се среща при изучаване на силата на Лоренц: ако лявата ръка е позиционирана по такъв начин, че векторът на магнитната индукция да влиза в дланта, четири пръста, протегнати в една линия, са насочени по скоростта на положително заредена частица, след което огънатият на 90 ° палец ще покаже посоката на силата.
Проблеми с плазмата
В циклотроните се използва взаимодействието на магнитно поле и материя. Проблемите, свързани с лабораторното изследване на плазмата, не позволяват тя да се съхранява в затворени съдове. Високото може да съществува само при високи температури. Плазмата може да се държи на едно място в космоса с помощта на магнитни полета, усукващи газа под формата на пръстен. Контролираните също могат да бъдат изследвани чрез усукване на високотемпературна плазма във въже с помощта на магнитни полета.
Пример за ефекта на магнитно поле в естествени условия върху йонизирания газ е Aurora Borealis. Това величествено зрелище се наблюдава над Полярния кръг на височина 100 км над земната повърхност. Мистериозното цветно сияние на газа може да бъде обяснено едва през 20 век. Магнитното поле на Земята в близост до полюсите не може да попречи на слънчевия вятър да навлезе в атмосферата. Най-активното лъчение, насочено по линиите на магнитната индукция, предизвиква йонизация на атмосферата.
Явления, свързани с движението на заряда
Исторически основното количество, характеризиращо протичането на ток в проводник, се нарича сила на тока. Интересно е, че тази концепция няма нищо общо със силата във физиката. Силата на тока, чиято формула включва заряда, протичащ за единица време през напречното сечение на проводника, има формата:
- I = q/t, където t е времето на протичане на заряда q.
Всъщност токът е количеството заряд. Неговата мерна единица е ампер (A), за разлика от N.
Определение за работа на силата
Силата, упражнена върху дадено вещество, е придружена от извършване на работа. Работата на силата е физическа величина, числено равна на произведението на силата и преместването, преминало под нейното действие, и косинуса на ъгъла между посоките на силата и преместването.
Необходимата работа на силата, чиято формула е A = FScosα, включва величината на силата.
Действието на тялото е придружено от промяна в скоростта на тялото или деформация, което показва едновременни промени в енергията. Работата, извършена от сила, зависи пряко от големината.
>>Физика: Връзка между ускорение и сила
След като се научихме да измерваме силата и знаем как да определим ускорението, можем да отговорим на основния въпрос: как ускорението на тялото зависи от силите, действащи върху него?
Експериментално определяне на зависимостта на ускорението от силата.Невъзможно е експериментално да се установи връзката между ускорението и силата с абсолютна точност, тъй като всяко измерване дава само приблизителна стойност на измерената стойност. Но можете да забележите естеството на зависимостта на ускорението от силата с помощта на прости експерименти. Вече простите наблюдения показват, че колкото по-голяма е силата, толкова по-бързо се променя скоростта на тялото, т.е. толкова по-голямо е неговото ускорение. Естествено е да се приеме, че ускорението е правопропорционално на силата. Ускорението, разбира се, може да зависи от силата по много по-сложен начин, но първо трябва да видим дали най-простото предположение не е вярно.
Най-лесният начин е да се изследва постъпателното движение на тяло, например метален прът, тъй като само по време на постъпателното движение ускорението на всички точки е еднакво и можем да говорим за определено ускорение на тялото като цяло. В този случай обаче силата на триене върху масата е доста голяма и най-важното е, че е трудно да се измери точно. Затова нека вземем количка, монтирана на релси с леки колела. Тогава силата на триене ще бъде сравнително малка и масата на колелата може да бъде пренебрегната в сравнение с масата на количката ( Фиг.3.8).
Нека върху количката се упражнява постоянна сила от нишка, към края на която е прикрепен товар. Модулът на силата се измерва с пружинен динамометър. Тази сила е постоянна, но по време на движение не е равна на силата на гравитацията, действаща върху окачения товар. Много е трудно да се измери директно ускорението на количка чрез определяне на промяната в нейната скорост за кратък интервал от време. Но може да се оцени чрез измерване на времето, необходимо на количката да измине пътя с.
Ако приемем, че под действието на постоянна сила ускорениесъщо е константа, тъй като се определя еднозначно от силата, можем да използваме кинематични формули за равномерно ускорено движение. С начална скорост нула,
Където х 0И х 1- начални и крайни координати на тялото. Оттук
Внимателните измервания на величините на силите и ускоренията показват пряка пропорционалност между тях: 
. Векторите и са насочени по една права линия в една и съща посока.
Ако върху едно тяло действат няколко сили едновременно, тогава ускорението на тялото ще бъде пропорционално на геометричната сума на всички тези сили. С други думи, ако:
Че 
Тази позиция понякога се нарича принципът на суперпозиция (налагане) на силите. Имайте предвид, че действието на всяка сила не зависи от присъствието на други сили.
Какво е инерция?Така че, според механиката на Нютон, силата еднозначно определя ускорението на тялото, но не и неговата скорост. Трябва да си представите това много ясно. Силата не се определя от скоростта, а от това колко бързо се променя. Следователно тялото в покой придобива забележима скорост под въздействието на сила само за определен интервал от време.
Ускорението настъпва незабавно, едновременно с началото на силата, но скоростта нараства постепенно. Дори много силна сила не е в състояние веднага да придаде значителна скорост на тялото. Това отнема време. За спиране на тялото отново е необходимо спирачната сила, колкото и голяма да е тя, да действа известно време.
Именно тези факти се имат предвид, когато се казва, че телата инертен. Нека дадем примери за прости експерименти, в които инерцията на телата се проявява много ясно.
1. Фигура 3.9 показва масивна топка, окачена на тънка нишка. Точно същата нишка е завързана за топката отдолу. Ако бавно издърпате долната нишка, тогава, както бихте очаквали, горната нишка ще се скъса: в края на краищата, както теглото на топката, така и силата, с която дърпаме топката надолу, действат върху нея. Ако обаче дръпнете много бързо долната нишка, тя ще се скъса, което на пръв поглед е доста странно.
Но е лесно за обяснение. Когато дърпаме бавно конеца, топката постепенно се спуска, разтягайки горната нишка, докато се скъса. При бързо издърпване с голяма сила долната нишка се къса. Топката получава голямо ускорение, но скоростта й няма време да се увеличи значително през този кратък период от време, през който долната нишка е силно разтегната и се скъсва. Следователно горната нишка се разтяга малко и остава непокътната.
2. Интересен експеримент е с дълга пръчка, окачена на хартиени пръстени ( Фиг.3.10). Ако ударите пръчката рязко с желязна пръчка, пръчката се счупва, но хартиените пръстени остават невредими. Вие сами ще обясните това преживяване.
3. И накрая, може би най-зрелищното изживяване. Ако стреляте по празен пластмасов контейнер, куршумът ще остави правилни дупки в стените, но контейнерът ще остане непокътнат. Ако стреляте по същия съд, пълен с вода, съдът ще се разпадне на малки парчета. Това се обяснява с факта, че водата е слабо компресируема и малка промяна в нейния обем води до рязко повишаване на налягането. Когато куршум навлезе много бързо във водата, пробивайки стената на съда, налягането рязко се увеличава. Поради инерцията на водата нивото му няма време да се повиши и повишеното налягане разкъсва съда на парчета.
Законите на механиката и ежедневния опит.Основното твърдение на механиката е съвсем ясно и просто. В края на краищата, от раждането си живеем в свят на тела, чието движение се подчинява на законите на Нютоновата механика.
Но понякога идеите, придобити от житейски опит, могат да се провалят. По този начин идеята, че скоростта на едно тяло винаги е насочена в същата посока, в която е насочена силата, приложена към него, е твърде силно вкоренена. Всъщност това не е така. Например, когато тялото се движи под произволен ъгъл спрямо хоризонта, силата на гравитацията е насочена надолу, а скоростта, допирателна към траекторията, образува определен ъгъл със сила, която се променя по време на полета на тялото.
Силата е причина за ускорението на тялото, а не неговата скорост. Във всички случаи посоката на ускорението съвпада с посоката на силата, но не и посоката на скоростта.
Основният факт за динамиката е установен: ускорението на тялото е правопропорционално на силата, действаща върху него.
???
1. Как е свързано ускорението на тялото със силата?
2. Какво е инерция! Дайте примери, демонстриращи инертността на тела, които не са посочени в текста.
3. В какви случаи посоката на скоростта съвпада с посоката на силата?
Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцки, Физика 10 клас
Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашна работа въпроси за дискусия риторични въпроси от ученици Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината; методически препоръки; Интегрирани уроциАко имате корекции или предложения за този урок,
Основната задача на механиката е да търси законите на механичното движение на тялото под въздействието на приложените върху него сили. Експериментално е установено, че при скорости vc, Където ° С- скоростта на светлината във вакуум, под въздействието на сила Есвободно тяло променя скоростта на транслационното си движение, движейки се с ускорение а, и силовата връзка Еи ускорение алинеен:
а = к 1 Е,
Където к 1 - положителен коефициент на пропорционалност в зависимост от избора на единици за сила и ускорение, постоянен за всяко конкретно тяло, но различен за различните тела.
Свойството на инерцията на тялото се проявява във факта, че под въздействието на сила скоростта на транслационното движение не се променя мигновено, а постепенно със съответната промяна в крайното ускорение а. Като мярка за инерция се въвежда скаларна величина м, Наречен телесно тегло. Колкото по-висока е инерцията на тялото, толкова по-малко ускорение се придобива под въздействието на определена сила. Експериментално е установено, че ускорението зависи от масата обратно пропорционално на к 1 =к/м:
където е коефициентът на пропорционалност кзависи само от избора на системата от единици за ускорение, сила и маса и е еднаква за различните тела. Ако единиците за измерване на количествата принадлежат към една и съща система (например SI), тогава коеф. k=1.
По този начин ускорението на тялото е право пропорционално на силата, която го причинява, съвпада с него по посока и е обратно пропорционално на масата на тялото:
Извиква се уравнение (). основно уравнение на динамиката. Телесна маса ме постоянно количество, което не зависи нито от състоянието на движение на тялото, нито от неговото положение в пространството, следователно, за да се сравнят масите, е достатъчно да се сравнят ускоренията, придобити от телата под въздействието на същата сила:
м 2 / м 1 = а 1 / а 2 .
Ако разделите тялото на нтегло на части м, тогава експериментално е установено, че под въздействието на една и съща сила цялото тяло придобива ускорение от нпъти по-малко, отколкото когато силата действа върху всяка част поотделно. Следователно масата на тялото е адитивна величина - масата на тялото е равна на сбора от масите на частите му. Масата на система от тела е равна на сумата от масите на всички тела, включени в системата. Често при динамични изчисления едно тяло мислено се разделя на система от материални точки с маса. Масата на цялото тяло ще бъде равна на сумата от масите на всичките му материални точки.
За измерване на телесното тегло може да се използва лостова везна. Принципът на тяхното действие е следният. Тъй като ускорението на гравитацията жна едно и също място на повърхността на Земята е еднаква за всички тела, тогава силата на гравитацията ще действа върху тялото Пзадоволяване на отношението
За две различни маси
При претегляне на тяло на лостова везна измерената маса м 1 се балансира с еталонни маси на тежести м 2. В баланс П 1 =П 2, и следователно м 1 =м 2 .
В стандартната система от единици масата се измерва в килограми (kg).
Уравнение () описва движението на тялото само ако то се движи постъпателно и не се деформира. В противен случай ускорението на различните точки на тялото ще бъде различно. Материална точка не може да се деформира или върти, така че уравнението () винаги ще бъде валидно за нея.
Ако върху една материална точка действат няколко сили Еаз( i=1, …, н) с полученото Е, тогава ускорението на материалната точка ще бъде:
Където а i - ускорение на материална точка под действието на една сила върху нея Е i , тоест действа принцип на независимо действие на силите- ако няколко сили действат едновременно върху материална точка, тогава всяка от тях придава същото ускорение на материалната точка, както ако няма други сили.
Като всеки вектор, векторът на резултантната сила може да се разложи на два компонента: допирателна към траекторията на точката Еτ и нормала към него Ен:
Е = Е τ + Ен.
Сравнявайки с разлагането на вектора на ускорението в тангенциалните и нормалните компоненти и използвайки основното уравнение на динамиката (), получаваме:
нормална сила Е n променя само посоката на вектора v, насочен към центъра на кривината на радиуса на траекторията Ри се нарича центробежна сила:
Тангенциалната сила променя величината на скоростта v: положителна стойност Еτ ускорява тялото, а отрицателното го забавя; при Еτ =0 тялото се движи равномерно с постоянна скорост. Ако по време на равномерно движение нормалната сила е нула, тогава траекторията ще бъде праволинейна; ако нормалната сила е постоянна и различна от нула, тогава траекторията ще има постоянен радиус на кривина (т.е. окръжност в равнина или спирална линия в пространството):
Ориз. 1 Опит в демонстрирането на инертност
Нека поставим лист хартия върху хоризонталната повърхност на масата и върху него да поставим тяло (например чаша). В началото листът и стъклото са в покой. Ако бавно издърпате лист хартия със сила Е, тогава стъклото ще остане неподвижно спрямо листа, но ще започне да се движи с ускорение спрямо масата, тоест стъклото ще се движи със същото ускорение като листа хартия. Ако издърпате рязко лист хартия, той ще бъде изваден изпод стъклото и стъклото почти няма да се движи спрямо масата.
За да се движи стъклото, върху него трябва да действа сила, а единствената сила, която възниква в хоризонтална посока, е силата на триене Е tr, възникващи между листа и стъклото. Ако ускорението на лист хартия е а, тогава в посоката на това ускорение възниква сила Е=ма, силата на триене е насочена в обратна посока и е равна на Е tr =- маза ниска мощност Е, тоест ако дърпате бавно лист хартия, силите ще се компенсират и стъклото ще бъде неподвижно спрямо листа хартия. С увеличаване на силата Есилата на триене достига максималната си стойност Е tr =μ мгНаречен сила на триене при плъзгане, където μ е коефициентът на триене между лист хартия и стъкло. Ако приложите сила Е<μмг, тогава силата на триене вече няма да може да я компенсира напълно и стъклото ще се движи спрямо листа под въздействието на сила Е-Е tr с ускорение а 1 =а-μ ж, а спрямо масата с ускорение а 2 =а-а 1 =μ ж. Тъй като времето, необходимо на лист хартия да бъде изваден изпод чаша, е малко, стъклото ще измине малко разстояние.
Имайте предвид, че след издърпване на лист хартия стъклото има ускорение а 2спрямо масата и тогава ще спре поради силата на триене между стъклото и масата. Ако извършите същия експеримент не на маса, а например върху лед, където коефициентът на триене е много по-нисък (и следователно силата на триене при плъзгане е много по-малка), тогава стъклото ще се движи по инерция под въздействието на с по-малка сила и ще се движи на по-голямо разстояние.
Препратки
- А.А. Детлаф, Б.М. Яворски, Л.Б. Милковская. Курс по физика. М.: Висше училище. 1973 г.
Нашият бутон:
Мнението на редакторите на сайта може да не съвпада с мнението на авторите.
Copyright 2006-2013 сайт. Когато използвате материали на сайта, е необходима активна хипервръзка към „сайта“.
Страницата е генерирана за 0.0039 секунди. Хостинг
Сега, когато са определени свойствата на силата и методите за нейното измерване, нека се върнем към втория експериментален резултат (§ 43) и да определим количествената връзка между сила и ускорение.
Грубо казано, такава връзка може да се установи с помощта на вече познатия опит с количка, задвижвана от товар (фиг. 2.28). За да определим ускоренията, ще инсталираме капкомер на количката, който ще ни позволи да маркираме позициите на количката на равни интервали.
За да променим силата, действаща върху цялата движеща се система, ще направим няколко еднакви натоварвания, които могат да се разглеждат като сложно тяло, състоящо се от няколко части.
движещи се с равни по големина ускорения (количка с капкомер и товар) За да сме сигурни, че инертните свойства на системата са еднакви при всички експерименти, ще поставим част от товарите върху чашата, а останалите върху количката.
Ако върху чашата се постави само една тежест, тогава цялата система ще се задвижи от сила, равна на силата на гравитацията, действаща върху нея. Ако две или три такива тежести се поставят върху чашата, тогава силата, предизвикваща движение, ще се увеличи съответно два или три пъти. Чрез измерване на разстоянията между следите, оставени от капкомера по време на всеки такъв експеримент, е възможно за всички случаи да се изчислят ускоренията, които възникват в тялото под въздействието на различни сили.
След като направихме такива експерименти, ще се убедим, че ускорението на количката нараства правопропорционално на действащите сили, т.е.
Разбира се, нашият опит е много груб, но подобни експерименти, проведени с много точни измервания на сили и ускорения, неизменно потвърждават установения резултат: ускоренията в движението на телата са правопропорционални на силите, действащи върху тях:
посоките на получените ускорения съвпадат с посоките на действащите сили 1).
В нашия експеримент количката се движеше по права линия. Силата, предизвикваща промяна в модула на скоростта, създава само тангенциално ускорение. Използвайки прости експерименти, човек може да се убеди, че същата връзка между сила и ускорение остава вярна и за нормалните ускорения.
Поставяме топката в жлеб, монтиран на оста на центробежна машина, и я свързваме с товар с резба (фиг. 2.29). Нека накараме колата да се върти с постоянен брой обороти в секунда. В този случай топката, ако се намира на разстояние от оста на въртене,
ще придобие известна скорост и нормално ускорение
За да задържи топката върху този кръг, нишката трябва да се разтегне и да действа върху нея с известна сила. Силата на опън ще бъде създадена от товар, който е прикрепен към края на нишката, прекаран през тръба по оста на центробежната. машина. Именно тази сила ще създаде нормално (центростремително) ускорение, карайки топката да се движи в кръг. Дадената скорост на топката при движение в кръг ще съответства на много определена сила, ако увеличите броя на оборотите, т.е. увеличите нормалното ускорение, тогава, за да задържите топката върху даден кръг, трябва съответно да увеличите напрежението. сила на нишката.
