Pitanja.

1. Koji je razlog ubrzanog kretanja tijela?

Ako na tijelo djeluje sila, onda se kao rezultat tijelo kreće ubrzano.

2. Navedite primjere iz života koji pokazuju da što je veća sila primijenjena na tijelo, to je veće ubrzanje koje daje ova sila.

Lopta koja je jače udarena će letjeti dalje, jer će se kretati većom brzinom, jer je pri udaru dobila više ubrzanja.

3. Koristeći sliku 20, opišite kako su eksperimenti postavljeni i koji zaključci slijede iz ovih eksperimenata.

4. Kako se čita Njutnov drugi zakon? Koja je matematička formula za to?

5. Šta se može reći o smjeru vektora ubrzanja i vektoru rezultantnih sila primijenjenih na tijelo?

Vektor ubrzanja a i vektor rezultantnih sila F su kousmjereni.

6. Izrazite jedinicu sile u jedinicama mase i ubrzanja.

Iz formule F = am, dobijamo 1H = 1kg * 1m / s 2 = 1 kg / s 2.

Vježbe.

1. Odredite silu pod kojom se biciklista kotrlja niz brdo ubrzanjem od 0,8 m/s 2 ako je masa bicikliste zajedno sa biciklom 50 kg.

2. Nakon 20 s nakon početka kretanja, električna lokomotiva je razvila brzinu od 4 m/s. Nađite silu koja daje ubrzanje ako je masa električne lokomotive 184 tone.

3. Dva tijela jednake mase kreću se ubrzanjima od 0,08 m/s 2 i 0,64 m/s 2, respektivno. Jesu li moduli sila koje djeluju na tijela jednaki? Kolika je sila koja djeluje na drugo tijelo ako na prvo djeluje sila od 1,2 N?

4. Sa kojim ubrzanjem će lopta teška 0,5 kg pod vodom isplivati ​​ako je sila gravitacije koja na nju djeluje 5N, Arhimedova sila 10N, a prosječna sila otpora kretanju 2N?

5. Košarkaška lopta, nakon što je prošla kroz obruč i mrežu, pod uticajem gravitacije, prvo se kreće nadole sa rastućom brzinom, a nakon što udari o pod, gore sa opadajućom brzinom. Kako su vektori ubrzanja, brzine i pomaka lopte u odnosu na silu gravitacije kada se ona kreće prema dolje? gore?

Kada se kreće gore, vektori brzine i pomaka lopte usmjereni su suprotno gravitaciji, a vektor ubrzanja je u istom smjeru. Prilikom kretanja prema dolje, vektori brzine, pomaka i ubrzanja su u istom smjeru.

6. Tijelo se kreće pravolinijski sa stalnim ubrzanjem. Koja je veličina koja karakterizira kretanje ovog tijela uvijek kousmjerena s rezultantom sila primijenjenih na tijelo, a koje veličine mogu biti usmjerene suprotno rezultanti?

Vektor ubrzanja je uvijek kosmjeran s rezultantom primijenjenih sila, a vektori brzine i pomaka mogu biti usmjereni i suprotno i u istom smjeru.

OPŠTINSKA DRŽAVNA OBRAZOVNA USTANOVA

"GIMNAZIJA br. 4, Ust-Dzheguty"

Abstract otvorena lekcija u 7. razredu fizike na temu:

„Telesna težina. bestežinsko stanje"

Pripremila: Urusova S.I.

Ust-Dzheguta

2016-2017

Svrha lekcije:

edukativni: konsolidovati znanja o temama „Snaga“, „Gravitacija“, „Elastičnost“, upoznati pojam telesne težine, upoznati se sa njenim karakteristikama, naučiti kako odrediti težinu;

razvijanje: razvijati kognitivni interes, logičko i maštovito mišljenje, sposobnost primjene stečenih teorijskih znanja u praksi za rješavanje problema;

njegovanje: negovati samostalnost u traženju rješenja problema, formiranje vaspitne saradnje, njegovati samostalnost u pripremi za čas i sposobnost govora pred razredom.

Oprema:"Fizika - knjiga zadataka 7" D.A. Artemenkov, udžbenik "Fizika 7 razred" V.V. Belaga, laboratorijski dinamometar, set tegova, tekst za fizički diktat, kreda, školska tabla, platno, projektor, prezentacija.

Tokom nastave

Organiziranje vremena.

Zdravo. Sjedni.

2. Analiza izvođenja laboratorijskih radova, ocjenjivanje u dnevnicima.

3.Ponavljanje obrađenog materijala.

Ljudi, koje smo snage već sreli?

Šta je gravitacija? Kuda je krenula? Za šta je vezan?

Šta je sa elastičnom silom? A kada nastaje sila elastičnosti?

Šta je deformacija?

Koje su to dvije vrste?

Danas ćemo nastaviti proučavanje sila. Ali prvo, hajde da provjerimo znanje o obrađenom materijalu - napisat ćemo fizički diktat.

4. Provjera asimilacije materijala.

Fizički diktat za 7 razred.

1. Koje slovo označava silu elastičnosti i kako se ta sila mjeri?

2. Kako se zove uređaj za mjerenje sile?

3. Koje je slovo označeno i koje je ubrzanje slobodan pad?

4. Zapišite formulu za izračunavanje gravitacije.

5. Krutost opruge dobijena na laboratorijski rad?

Dobro urađeno. Sada počnimo sa učenjem novog materijala.

5. Učenje novog gradiva.

Zapišite temu lekcije:

Tjelesna težina. bestežinsko stanje.

Zapamtite, rekli smo da je radnja uvijek obostrana: Zemlja privlači tijelo k sebi, a tijelo privlači Zemlju sebi. Kako se zove?

Onda ako oslonac djeluje na nas (kojom silom?) silom elastičnosti, onda i mi djelujemo na oslonac. Koja sila djeluje na oslonac?

Na tijelo sa strane Zemlje djeluje sila gravitacije, a sa strane tijela na oslonac djeluje druga sila koja se naziva težina tijela.

Zapišite:

Težina je sila kojom tijelo, zbog privlačenja prema Zemlji, djeluje na oslonac ili ovjes.

Opterećenje, zbog privlačenja prema Zemlji, rasteže oprugu silom koja se zove težina.

Dakle, težina je sila, a ne masa, kako smo govorili. To je sila kojom tijelo djeluje, pritiska na oslonac ili ovjes.

Ako je oslonac nepomičan, onda je težina tijela brojčana jednaka snazi gravitacija:

I foto:

Tijelo djeluje na oslonac ili ovjes na mjestu dodira, usmjerava se pod djelovanjem gravitacije okomito na oslonac.

A šta se događa ako tijelo ne pritisne oslonac? Ne djeluje na oslonac ili ovjes, što znači da mu je težina 0. Ovo stanje se zove bestežinsko stanje. Gdje se javlja bestežinsko stanje? U svemiru privlačnost prema Zemlji slabi s povećanjem udaljenosti, težina se smanjuje, tijelo se uzdiže i više ne djeluje na oslonac. Njegova težina je 0.

Sada svako od vas ima jedinstvenu priliku da se osjeća kao astronaut. Skoči gore. Kada ste bili u vazduhu, niste pritiskali oslonac, pa je vaša težina bila 0.

Zapišite:

Bestežinsko stanje je stanje kada tijelo ne djeluje na oslonac ili ovjes.

Dakle, sada smo se nakratko osjećali kao astronauti – praktično smo otišli u svemir.

A prostor je prepun mnogih misterija.

5. Konsolidacija proučenog materijala.

a) Uključeno mali dječak, koji stoji na stolici i čita poeziju gostima, sila gravitacije je 200 N. Kolika je težina ovog dječaka? (200N)

b) Provjerite sami

Uspostavite korespondenciju između fizičke veličine i njene oznake. (slovni broj)

A) Gravitacija 1. g

B) Tjelesna težina 2. F teška

C) Tjelesna težina 3. P

D) Ubrzanje 4. k

besplatno 5. m

odgovor:

Koja je sila prikazana na slici? (broj - slovo)

A) tjelesna težina

B) Reakciona sila podrške

B) gravitacija

odgovor:

6. Zadaća.§26 (čitaj. biti u stanju da odgovori na pitanja)

Dodatni zadaci

Jaje afričkog noja razlikuje se od kokošijeg: njegova ljuska debljine 1,5 cm može izdržati opterećenje od 1270 N. Za kuhanje je potrebno 40 minuta, a težina mu je 18 N. Kolika je njegova masa? (1,8 kg)

Kamila može nositi teret čija masa ne prelazi 320 kg. Kolika je sila dizanja kamile?

Teret djeluje na kamilu svojom težinom, da bi je nosila, kamila mora primijeniti istu silu. To se zove dizanje. (3200 N)

7. Sažetak lekcije. Refleksija.

Lekcija se bliži kraju. Vrijeme je da provjerite šta ste naučili. Ocijenite sebe u razredu: Na ekranu se prikazuju slike koje karakterišu stanje osobe. Odaberite sliku koja odgovara vašem stanju nakon ove lekcije.

Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije jedna je od centralnih tema u dinamičkoj fizici. Čak i običan školarac zna da se dio dinamike zasniva na tri. Pokušajmo temeljito razumjeti ovu temu, a članak koji detaljno opisuje svaki primjer pomoći će nam da proučavanje kretanja tijela pod utjecajem gravitacije učinimo što korisnijim.

Malo istorije

Od pamtivijeka ljudi su sa radoznalošću posmatrali različite pojave koje se dešavaju u našim životima. Čovječanstvo dugo nije moglo razumjeti principe i strukturu mnogih sistema, ali dug put proučavanja svijeta oko nas doveo je naše pretke do naučne revolucije. Danas, kada se tehnologija razvija nevjerovatnom brzinom, ljudi jedva razmišljaju o tome kako određeni mehanizmi funkcioniraju.

U međuvremenu, naši preci su oduvijek bili zainteresirani za misterije prirodnih procesa i strukture svijeta, tražeći odgovore na najteža pitanja i nisu prestajali proučavati sve dok nisu pronašli odgovore na njih. Tako je, na primjer, poznati naučnik Galileo Galilei još u 16. vijeku postavljao sebi pitanja: "Zašto tijela uvijek padaju, kakva ih sila privlači na zemlju?" Godine 1589. postavio je niz eksperimenata, čiji su se rezultati pokazali vrlo vrijednim. Detaljno je proučavao obrasce slobodnog pada raznih tijela, bacajući predmete sa čuvene kule u gradu Pizi. Zakone koje je izveo poboljšao je i detaljnije opisao formulama još jedan poznati engleski naučnik - Sir Isaac Newton. On je taj koji posjeduje tri zakona na kojima se zasniva gotovo sva moderna fizika.

Činjenica da su zakoni kretanja tijela, opisani prije više od 500 godina, i danas relevantni, znači da je naša planeta podložna nepromjenjivim zakonima. Moderan čovek potrebno je barem površno proučiti osnovne principe uređenja svijeta.

Osnovni i pomoćni pojmovi dinamike

Da biste u potpunosti razumjeli principe takvog pokreta, prvo se morate upoznati s nekim konceptima. Dakle, najpotrebniji teorijski pojmovi:

• Interakcija je djelovanje tijela jedno na drugo, pri čemu dolazi do promjene ili početka njihovog kretanja jedno u odnosu na drugo. Postoje četiri vrste interakcije: elektromagnetna, slaba, jaka i gravitaciona.
• Brzina je fizička količina označava brzinu kojom se tijelo kreće. Brzina je vektor, što znači da ima ne samo vrijednost, već i smjer.
• Ubrzanje je vrijednost koja nam pokazuje brzinu promjene brzine tijela u određenom vremenskom periodu. Ona je takođe
• Putanja puta je kriva, a ponekad i prava linija, koju tijelo ocrtava prilikom kretanja. Kod ravnomjernog pravolinijskog kretanja, putanja se može podudarati s vrijednošću pomaka.
• Put je dužina putanje, odnosno tačno onoliko koliko je tijelo prešlo u određenom vremenu.
• Inercijalni referentni okvir je okruženje u kojem je ispunjen prvi Newtonov zakon, odnosno tijelo zadržava svoju inerciju, pod uvjetom da su sve vanjske sile potpuno odsutne.

Gore navedeni koncepti sasvim su dovoljni da ispravno nacrtate ili zamislite u svojoj glavi simulaciju kretanja tijela pod utjecajem gravitacije.

Šta znači snaga?

Pređimo na glavni koncept naše teme. Dakle, sila je veličina, čije značenje je kvantitativni uticaj ili uticaj jednog tela na drugo. A gravitacija je sila koja djeluje na apsolutno svako tijelo koje se nalazi na površini ili blizu naše planete. Postavlja se pitanje: odakle ta moć? Odgovor leži u zakonu gravitacije.

Šta je gravitacija?

Bilo koje tijelo sa strane Zemlje pod utjecajem je gravitacijske sile, koja mu daje određeno ubrzanje. Gravitacija uvijek ima vertikalni smjer naniže, prema centru planete. Drugim riječima, gravitacija vuče predmete prema zemlji, zbog čega predmeti uvijek padaju. Ispostavilo se da je gravitacija poseban slučaj sila gravitacije. Newton je izveo jednu od glavnih formula za pronalaženje sile privlačenja između dva tijela. Izgleda ovako: F \u003d G * (m 1 x m 2) / R 2.

Koliko je ubrzanje slobodnog pada?

Tijelo oslobođeno sa određene visine uvijek leti naniže pod uticajem gravitacije. Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije vertikalno gore-dolje može se opisati jednadžbama, gdje će glavna konstanta biti vrijednost ubrzanja "g". Ova vrijednost je posljedica isključivo djelovanja sile privlačenja, a njena vrijednost je približno 9,8 m/s 2 . Ispostavilo se da će se tijelo bačeno s visine bez početne brzine kretati dolje s ubrzanjem jednaka vrijednosti"g".

Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije: formule za rješavanje problema

Osnovna formula za pronalaženje sile gravitacije je sljedeća: F gravitacija \u003d m x g, gdje je m masa tijela na koje djeluje sila, a "g" je ubrzanje gravitacije (da bismo pojednostavili zadatke, smatra se da bude jednako 10 m/s 2) .

Postoji još nekoliko formula koje se koriste za pronalaženje jednog ili drugog nepoznatog vremena slobodno kretanje tijelo. Tako, na primjer, da bi se izračunala putanja koju tijelo pređe, potrebno je zamijeniti poznate vrijednosti u ovu formulu: S \u003d V 0 x t + a x t 2 / 2 (put jednak je zbiru produkti početne brzine puta vremena i ubrzanja puta kvadrata vremena podijeljenog sa 2).

Jednačine za opisivanje vertikalnog kretanja tijela

Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije duž vertikale može se opisati jednadžbom koja izgleda ovako: x \u003d x 0 + v 0 x t + a x t 2 / 2. Koristeći ovaj izraz, možete pronaći koordinate tijelo u poznatom trenutku. Samo trebate zamijeniti vrijednosti poznate u zadatku: početnu lokaciju, početnu brzinu (ako tijelo nije samo pušteno, već gurnuto nekom silom) i ubrzanje, u našem slučaju će biti jednako ubrzanje g.

Na isti način možete pronaći brzinu tijela koje se kreće pod utjecajem gravitacije. Izraz za pronalaženje nepoznate vrijednosti u bilo kojem trenutku: v \u003d v 0 + g x t (vrijednost početne brzine može biti jednaka nuli, tada će brzina biti jednaka proizvodu ubrzanja slobodnog pada za vremensku vrijednost za koje telo pokreće).

Kretanje tijela pod dejstvom gravitacije: zadaci i metode za njihovo rješavanje

Za mnoge probleme koji uključuju gravitaciju, preporučujemo korištenje sljedećeg plana:

1. Da biste sami odredili pogodan inercijski referentni okvir, obično je uobičajeno odabrati Zemlju, jer ona ispunjava mnoge zahtjeve za ISO.
2. Nacrtajte mali crtež ili crtež koji prikazuje glavne sile koje djeluju na tijelo. Kretanje tijela pod utjecajem gravitacije podrazumijeva skicu ili dijagram koji pokazuje u kom smjeru se tijelo kreće ako je podvrgnuto ubrzanju jednakom g.
3. Zatim treba odabrati smjer za projektovanje sila i rezultirajućih ubrzanja.
4. burn nepoznate količine i odrediti njihov pravac.
5. Konačno, koristeći gornje formule za rješavanje problema, izračunajte sve nepoznanice zamjenom podataka u jednadžbe da biste pronašli ubrzanje ili prijeđeni put.

Spremno rješenje za lak zadatak

Kada mi pričamo o takvoj pojavi kao što je kretanje tijela pod utjecajem gravitacije, može biti teško odrediti koji je način praktičniji za rješavanje problema. Međutim, postoji nekoliko trikova pomoću kojih možete lako riješiti i većinu težak zadatak. Dakle, pogledajmo žive primjere kako riješiti određeni problem. Počnimo s lako razumljivim problemom.

Tijelo je pušteno s visine od 20 m bez početne brzine. Odredite koliko će vremena trebati da stigne do površine Zemlje.

Rješenje: znamo put koji pređe tijelo, znamo da je početna brzina bila jednaka 0. Možemo utvrditi i da na tijelo djeluje samo gravitacija, ispada da je to kretanje tijela pod utjecajem gravitacije , te stoga trebamo koristiti ovu formulu: S = V 0 x t + a x t 2 /2. Budući da u našem slučaju a = g, nakon nekih transformacija dobijamo sljedeću jednačinu: S = g x t 2 / 2. Sada ostaje samo izraziti vrijeme kroz ovu formulu, dobivamo da je t 2 = 2S / g. Zamijenimo poznate vrijednosti​​(pretpostavljamo da je g = 10 m / s 2) t 2 = 2 x 20 / 10 = 4. Dakle, t = 2 s.

Dakle, naš odgovor je: tijelo će pasti na tlo za 2 sekunde.

Trik koji vam omogućava da brzo riješite problem je sljedeći: možete primijetiti da se opisano kretanje tijela u gornjem problemu događa u jednom smjeru (vertikalno prema dolje). Vrlo je slično ravnomjerno ubrzanom kretanju, jer na tijelo ne djeluje nikakva sila, osim gravitacije (zanemarujemo silu otpora zraka). Zahvaljujući tome, možete koristiti jednostavnu formulu za pronalaženje puta s ravnomjerno ubrzanim kretanjem, zaobilazeći slike crteža s rasporedom sila koje djeluju na tijelo.

Primjer rješavanja složenijeg problema

A sada da vidimo kako je bolje riješiti probleme za kretanje tijela pod utjecajem gravitacije, ako se tijelo ne kreće okomito, već ima složeniju prirodu kretanja.

Na primjer, sljedeći zadatak. Predmet mase m kreće se nepoznatim ubrzanjem niz kosoj ravni, čiji je koeficijent trenja jednak k. Odrediti vrijednost ubrzanja koja je prisutna kada se dato tijelo kreće, ako je poznat ugao nagiba α.

Rješenje: Trebali biste koristiti gore opisani plan. Prije svega nacrtajte crtež nagnute ravni sa slikom tijela i svih sila koje na njega djeluju. Ispostavilo se da na njega djeluju tri komponente: sila gravitacije, trenja i sila reakcije oslonca. izgleda opšta jednačina rezultantne sile kao što sledi: F trenje + N + mg = ma.

Glavni vrhunac problema je stanje nagiba pod uglom a. Prilikom projektovanja sila na osovinu vola i os oy, ovaj uslov se mora uzeti u obzir, tada ćemo dobiti sledeći izraz: mg x sin α - F trenje = ma (za x osu) i N - mg x cos α = F trenje (za os oy).

F trenje je lako izračunati po formuli za pronalaženje sile trenja, jednako je k x mg (koeficijent trenja pomnožen proizvodom mase tijela i ubrzanja slobodnog pada). Nakon svih proračuna, ostaje samo zamijeniti pronađene vrijednosti u formuli, dobit će se pojednostavljena jednadžba za izračunavanje ubrzanja s kojim se tijelo kreće duž nagnute ravnine.

Šta je razlog za kretanje tela? Odgovor na ovo pitanje daje grana mehanike koja se zove dinamika.
Kako možete promijeniti brzinu tijela, natjerati ga da se kreće brže ili sporije? Samo u interakciji sa drugim telima. U interakciji, tijela mogu mijenjati ne samo brzinu, već i smjer kretanja i deformacije, mijenjajući oblik i volumen. U dinamici, za kvantitativnu mjeru interakcije tijela jedno na drugo, uvodi se veličina koja se zove sila. A promjenu brzine tijekom djelovanja sile karakterizira ubrzanje. Sila je uzrok ubrzanja.

Koncept snage

Sila je vektorska fizička veličina koja karakterizira djelovanje jednog tijela na drugo, što se očituje u deformaciji tijela ili promjeni njegovog kretanja u odnosu na druga tijela.

Sila se označava slovom F. Jedinica mjere u SI sistemu je Njutn (N), što je jednako sili pod čijom djelovanjem tijelo teško jedan kilogram dobije ubrzanje od jednog metra u sekundi na kvadrat. Sila F je potpuno određena ako su dati njen modul, smjer u prostoru i tačka primjene.
Za mjerenje sila koristi se poseban uređaj koji se zove dinamometar.

Koliko sila postoji u prirodi?

Sile se mogu podijeliti u dvije vrste:

1. Djeluju direktnom interakcijom, kontaktom (sile elastičnosti, sile trenja);
2. Djeluju na daljinu, dalekosežni (privlačni, gravitacijski, magnetski, električni).

U direktnoj interakciji, na primjer, hitac iz pištolja igračke, tijela doživljavaju promjenu oblika i volumena u odnosu na prvobitno stanje, odnosno deformaciju kompresije, istezanja, savijanja. Opruga pištolja je komprimirana prije pucanja, metak se deformiše kada udari u oprugu. U tom slučaju sile djeluju u trenutku deformacije i nestaju zajedno s njom. Takve sile se nazivaju elastičnim. Sile trenja nastaju iz direktne interakcije tijela, kada se kotrljaju, klize jedno u odnosu na drugo.

Primjer sila koje djeluju na daljinu je kamen izbačen, zbog gravitacije će pasti na Zemlju, oseke i oseke koje se javljaju na obalama okeana. Kako se udaljenost povećava, ove sile se smanjuju.
U zavisnosti od fizičke prirode interakcije, sile se mogu podeliti u četiri grupe:

• slab;
• jaka;
• gravitacija;
• elektromagnetna.

Sve vrste ovih sila susrećemo u prirodi.
Gravitacijske ili gravitacijske sile su najuniverzalnije, sve što ima masu sposobno je doživjeti te interakcije. Oni su sveprisutni i sveprožimajući, ali vrlo slabi, pa ih ne primjećujemo, pogotovo na velikim udaljenostima. Gravitacijske sile su dugog dometa i vezuju sva tijela u svemiru.

Elektromagnetne interakcije se javljaju između nabijenih tijela ili čestica, kroz djelovanje elektromagnetno polje. Elektromagnetne sile nam omogućavaju da vidimo objekte, budući da je svjetlost jedan od oblika elektromagnetnih interakcija.

Slabe i jake interakcije postale su poznate zahvaljujući proučavanju strukture atoma i atomsko jezgro. Snažne interakcije se javljaju između čestica u jezgrima. Slabi karakteriziraju međusobne transformacije jedni u druge elementarne čestice, djeluju u reakcijama termonuklearne fuzije i radioaktivnim raspadima jezgara.

Šta ako na tijelo djeluje više sila?

Kada više sila djeluje na tijelo, ovo djelovanje se istovremeno zamjenjuje jednom silom jednakom njihovom geometrijskom zbroju. Sila koja se dobije u ovom slučaju naziva se rezultantna sila. On tijelu daje isto ubrzanje kao i sile koje istovremeno djeluju na tijelo. To je takozvani princip superpozicije sila.

Koncept sile je veoma važan za svu fiziku, jer je sila uzrok koji menja kretanje. fizička tijela. Iako vrlo često na sebi osjećamo djelovanje raznih sila, prilično je teško odrediti što je to sila. Mehanika proučava različite sile uglavnom njihovim djelovanjem na tijela. Ako primijetimo da je neko tijelo promijenilo brzinu ili smjer kretanja, onda kažemo da je na njega djelovala sila. Stoga je najčešća definicija: sila je djelovanje jednog tijela na drugo. Ali u ovoj formulaciji ima vrlo malo pozitivnog sadržaja, jer ne otkriva mehanizam djelovanja.

Činjenica da sile imaju drugačiju prirodu može se vidjeti barem iz sljedećih primjera. Mišićnim naporom pomičemo natovarena kolica i, postižući određenu brzinu, ona se ravnomjerno kotrlja. Ovdje se manifestira jedna radnja tela(naših ruku) drugome(kolica). Sila trenja postepeno zaustavlja vagon koji se kreće po inerciji.

Ali evo primjera druge sile: kamen pada na tlo ravnomjernim ubrzanjem. To utiče na njega gravitacije. Ova sila je pomalo neobična jer ovdje jedno tijelo (Zemlja) djeluje na drugo (kamen) na udaljenosti bez ikakvog međukontakta. Sile univerzalne gravitacije protežu se na cijeli Univerzum i djeluju između svih materijalnih tijela, bez obzira koliko su udaljena jedno od drugog. Sile elektrostatičke i magnetske privlačnosti slično sili gravitacije jer te sile djeluju i na daljinu.

Postoji i treća vrsta sile, zove se sila inercije. Posebno dobro to osjećamo kada autobus snažno koči ili naglo skrene.

Već smo rekli da su sile koje djeluju između različitih tijela iste u odnosu na inercijski sistemi referenca. Ovdje je prikladno reći nekoliko riječi o neinercijalnim referentnim okvirima. Možemo zamisliti posmatrača koji se ne kreće jednoliko, već ubrzano. Tada će mu se cijeli fizički svijet činiti potpuno drugačijim i otkriće da na tijela djeluju sile, kojih u stvari nema.

Neka, na primjer, neko provodi svoja zapažanja kroz staklene zidove kabine lifta, koja slobodno pada u dubok bunar. Sa takvim padom, posmatrač će biti u bestežinskom stanju; stoga može pretpostaviti da sila gravitacije ne djeluje na njega! Mjereći brzinu kretanja različitih tijela u odnosu na sebe (na primjer, brzinu zida rudnika u koji dolazi do pada), on će ustanoviti da se zid kreće jednoliko ubrzano i da se, prema Newtonovom zakonu, sila mora djelovati na to.

Ali zdrav razum govori padobrancu u skoku u dalj da mu se Zemlja približava sve brže i brže, a ne zato što joj neka sila daje ubrzanje. On zna da Newtonov zakon ovdje treba shvatiti na sljedeći način: on, padobranac, pada ravnomjernim ubrzanjem.

U zemaljskim uslovima relativno je lako odrediti na koje se tijelo primjenjuje sila. Ali zamislite sebe u svemiru. Gledamo neku daleku zvijezdu i otkrivamo da ubrzava prema nama. Pretpostavimo da znamo njegovu masu. Zatim određujemo silu koja djeluje na njega i na osnovu toga možemo napraviti nekoliko različitih pretpostavki:

1. Zvijezda je nepomična, na nju ne djeluje nikakva sila i mi padamo na njenu površinu.
2. Krećemo se ravnomjerno i pravolinijski, a zvijezda je džinovski svemirski brod koji ubrzava.
3. I mi i zvezda se krećemo pod uticajem različitih sila. Možda zvijezdu privlači sebi neko ogromno, nevidljivo materijalno tijelo.

Odlučiti koja je od pretpostavki tačna vrlo je teško dok se ne sprovedu dodatna istraživanja. Ove poteškoće nastaju jer u neinercijalnim referentnim okvirima, pored „običnih“ sila, postoje i „fiktivne“ sile kako unutar referentnog okvira tako i izvan njega. Primjer djelovanja fiktivne sile je ubrzano kretanje zidova okna, promatrano iz kabine lifta koja slobodno pada. Fiktivne sile definišemo samo na osnovu merenja. Međutim, unutar neinercijalnog sistema, obične, nefiktivne sile nisu ništa manje stvarne nego izvan ovog sistema.

Podsjetimo, npr. sila preopterećenja, koju astronaut doživljava na aktivnom dijelu putanje svemirski brod. Krećući se ubrzano protiv sile gravitacije, moguće je stvoriti preopterećenje nekoliko puta veće od sile gravitacije na površini Zemlje. Ne bez razloga, preopterećenja se obično mjere u jedinicama g (g je ubrzanje gravitacije na površini Zemlje). Ako astronaut doživi preopterećenje od 5g, to znači da njegova težina postaje pet puta veća nego na Zemlji.

Ove sile su uzrokovane inercijom: tijelo, u skladu s prvim Newtonovim zakonom, teži održavanju stanja mirovanja ili ravnomjernog i pravolinijskog kretanja. Promjena ovog stanja dovodi, prema zakonu akcije i reakcije, do "otpora" tijela. Zato ponekad zakon akcije i reakcije su napisane u obliku:

gdje je F sila koja djeluje, a ma inercijalna sila. Sila inercije je proporcionalna masi tijela.
U mehanici se, u suštini, mora suočiti s dvije vrste mase. Da bismo ovo razumeli, pišemo Njutnov drugi zakon i zakon gravitacije:

f = γmM / R 2 .

Druga formula izražava silu međusobnog privlačenja između masa m i M, R je udaljenost između tijela, a γ je takozvana gravitacijska konstanta. U jednom slučaju tijelo je pod djelovanjem sile F, au drugom pod djelovanjem privlačne sile f. Treba li istu količinu razumjeti pod masom m u oba slučaja?

Vjeruje se da su obje mase iste, iako u klasičnoj mehanici to ne slijedi niotkuda i nije dokazano ni na koji način. Zaista, u drugom Newtonovom zakonu, masa m je mjera "otpora" tijela djelovanju sile ili mjera inercije. Što je masa veća, to se više odupire djelovanju sile, a samim tim i iste vrijednosti operativna snaga postiže manje ubrzanje.

U zakonu univerzalne gravitacije, međutim, masa m sudjeluje u nekoj "misteriozni" interakciji s drugom masom odvojenom od nje rastojanjem R. Ovdje je masa "aktivna" u svom djelovanju na drugu masu, za razliku od " pasivno", odupirući se masi inercije. Ova aktivna masa naziva se gravitaciona.

Ona "ima pravo" da se razlikuje od inercijalne mase. Ajnštajn je univerzalnu gravitaciju posmatrao ne kao svojstvo svojstveno materijalnim tijelima, već kao svojstvo prostora u blizini materijalnih tijela. On je polazio od toga da gravitaciono privlačenje ne zavisi od unutrašnje strukture supstance.

A u prirodi postoje sile za koje unutrašnja struktura tijela nije ravnodušna. Magnet, na primjer, ne privlači svako tijelo. Dijamagnetne supstance se čak odbijaju od magnetnog polja. Razlog za to je u dubokim karakteristikama atomske i molekularne strukture.

Gravitaciono privlačenje masa ne zavisi od njihove hemijske i fizičke prirode. Osim toga, i eksperimentalno i teoretski je dokazano da brzina pada različitih tijela na Zemlju ne ovisi o njihovoj masi. U vakuumu će puh i uteg od kilograma pasti sa bilo koje visine istom brzinom.

Traženje pravde Galilejeve transformacije , postavili smo hipotezu o izotropnom i homogenom prostoru. Ova hipoteza je tačna ako pretpostavimo da svojstva prostora ne zavise od prisustva materijalnih tijela u njemu. Ajnštajn je, polazeći od identičnosti inercijalnih i gravitacionih masa, sugerisao da prostor menja svoja svojstva u blizini materijalnih tela, da prestaje da bude homogen i izotropan, a da su putanje kretanja drugih tela u takvom prostoru zakrivljene. Posmatrač takvu promjenu prostornih svojstava doživljava kao djelovanje zakona univerzalne gravitacije. Ajnštajnova pretpostavka je kasnije više puta potvrđena u eksperimentima.

Da bismo završili priču o silama, razmotrićemo jednu zanimljivu klasu sila koje deluju ne u pravcu kretanja tela.

Brzina i ubrzanje tijela i udaljenost do njega od početne referentne točke su vektorske veličine, odnosno imaju smjer. Ako se tijelo slobodno kreće u prostoru, smjer njegovog kretanja poklapa se sa smjerom sile.

Međutim, to se događa drugačije ako je kretanje tijela "spregnuto". Na primjer, kretanje po kružnoj stazi ima izvanredno svojstvo: smjer brzine kretanja i smjer djelovanja centripetalna sila međusobno okomite. Planete, koje se kreću po eliptičnim orbitama oko Sunca, doživljavaju djelovanje centripetalnih sila koje su usmjerene pod uglom u odnosu na vektor njihovog kretanja. Centripetalna sila je uravnotežena silom privlačenja prema Suncu, tako da je neto sila nula i planete se kreću po inerciji.

Rice. "Frisov točak".

Rice. 5. Rotacija Zemlje uzrokuje da voda ispere desnu obalu rijeka koje teku sa sjevera na jug i s juga na sjever..

Može izgledati čudno da govorimo o inerciji u krivolinijskoj orbiti, jer je inercijalno kretanje, prema Newtonu, moguće samo duž pravih linija. Upravo tu ima efekta Ajnštajnova tvrdnja da prave linije, duž kojih se tela mogu kretati po inerciji, postaju zakrivljene u blizini materijalnih tela. Eksperimenti su pokazali da čak i svjetlost savija svoj put u blizini Sunca. Ali njegova pravolinijska distribucija ranije nije bila upitna.

Postoji inercijalna sila čije se djelovanje ne ispoljava dok je tijelo nepomično, ali se odmah otkriva čim se tijelo počne kretati. Tijelo se kreće duž polumjera rotirajućeg diska („ferris točka“) u vremenu t od tačke A do tačke B. Ako se tačka A nalazi na udaljenosti R 1 od centra, a tačka B na udaljenosti R 2, tada će linearna brzina rotacije ovih tačaka biti ωR 1 i ωR 2 , gdje je ω kružna brzina disk. To znači da će se za vrijeme t brzina tijela u smjeru okomitom na radijus promijeniti za vrijednost ω(R 2 - R 1). Stoga će se ubrzati

a \u003d ω (R 2 - R 1) / t,

ili sila F = mωV.

Ako je brzina tijela V duž polumjera diska nula, sila F je također nula. Ova sila djeluje okomito na kretanje tijela na disku. Zove se Coriolisova sila. Na Zemlji se ova sila, na primjer, manifestira kada rijeke teku duž meridijana (slika 5). Ako rijeka teče od sjevera prema jugu, tada zbog rotacije Zemlje od zapada prema istoku djeluje Coriolisova sila i voda ispire zapadnu obalu; ako od juga prema sjeveru, onda na istok. AT južna hemisfera sve se dešava obrnuto.