Pyetje.

1. Cila është arsyeja e lëvizjes së përshpejtuar të trupave?

Nëse një forcë vepron në trup, atëherë si rezultat trupi lëviz me nxitim.

2. Jepni shembuj nga jeta, duke treguar se sa më e madhe të jetë forca e aplikuar në trup, aq më i madh është nxitimi që jep kjo forcë.

Topi që goditet më fort do të fluturojë më larg, pasi do të lëvizë me një shpejtësi më të madhe, sepse i është dhënë më shumë nxitim kur goditet.

3. Duke përdorur figurën 20, përshkruani se si u krijuan eksperimentet dhe çfarë përfundimesh rrjedhin nga këto eksperimente.

4. Si lexohet ligji i dytë i Njutonit? Cila është formula matematikore për të?

5. Çfarë mund të thuhet për drejtimin e vektorit të nxitimit dhe vektorin e forcave rezultante të aplikuara në trup?

Vektori i nxitimit a dhe vektori i forcave rezultante F janë të bashkëdrejtuar.

6. Shprehni njësinë e forcës me njësi të masës dhe nxitimit.

Nga formula F \u003d am, marrim 1H \u003d 1kg * 1m / s 2 \u003d 1kg / s 2.

Ushtrime.

1. Përcaktoni forcën nën të cilën çiklisti rrokulliset poshtë kodrës me një nxitim të barabartë me 0,8 m / s 2 nëse masa e çiklistit së bashku me biçikletën është 50 kg.

2. Pas 20 s pas fillimit të lëvizjes, lokomotiva elektrike zhvilloi një shpejtësi prej 4 m/s. Gjeni forcën që jep nxitimin nëse masa e lokomotivës elektrike është 184 tonë.

3. Dy trupa me masë të barabartë lëvizin me nxitime përkatësisht 0,08 m/s 2 dhe 0,64 m/s 2. A janë të barabarta moduli i forcave që veprojnë në trupa? Cila është forca që vepron në trupin e dytë nëse mbi të parin vepron një forcë prej 1,2 N?

4. Me çfarë nxitimi do të notojë lart një top me masë 0,5 kg nën ujë nëse forca e gravitetit që vepron mbi të është 5N, forca e Arkimedit është 10N dhe forca mesatare e rezistencës së lëvizjes është 2N?

5. Basketbolli, pasi ka kaluar nëpër ring dhe rrjetë, nën ndikimin e gravitetit, fillimisht lëviz poshtë me shpejtësi në rritje, dhe pasi godet dyshemenë, lart me shpejtësi në rënie. Si janë vektorët e nxitimit, shpejtësisë dhe zhvendosjes së topit në raport me forcën e gravitetit kur ai lëviz poshtë? lart?

Kur lëvizni lart, vektorët e shpejtësisë dhe zhvendosjes së topit drejtohen kundër gravitetit, dhe vektori i nxitimit është në të njëjtin drejtim. Kur lëvizni poshtë, vektorët e shpejtësisë, zhvendosjes dhe nxitimit janë në të njëjtin drejtim.

6. Trupi lëviz në vijë të drejtë me nxitim të vazhdueshëm. Cila sasi që karakterizon lëvizjen e këtij trupi është gjithmonë e bashkëdrejtuar me rezultanten e forcave të aplikuara në trup dhe cilat sasi mund të drejtohen në të kundërt me rezultanten?

Vektori i nxitimit është gjithmonë në bashkëdrejtim me rezultantën e forcave të aplikuara, dhe vektorët e shpejtësisë dhe zhvendosjes mund të drejtohen si në të kundërt ashtu edhe në të njëjtin drejtim.

INSTITUCIONI ARSIMOR SHTETËROR KOMUNAL

"GYMNASIUM Nr. 4, Ust-Dzheguty"

Abstrakt mësim i hapur në klasën e 7-të të fizikës me temën:

"Pesha e trupit. pa peshë"

Përgatiti: Urusova S.I.

Ust-Dzheguta

2016-2017

Qëllimi i mësimit:

arsimore: konsolidoni njohuritë për temat "Forca", "Graviteti", "Elasticiteti", prezantoni konceptin e peshës trupore, njiheni me karakteristikat e tij, mësoni se si të përcaktoni peshën;

duke zhvilluar: zhvilloni interesin njohës, të menduarit logjik dhe imagjinativ, aftësinë për të zbatuar njohuritë e fituara teorike në praktikë për të zgjidhur problemet;

duke edukuar: të kultivojë pavarësinë në kërkimin e një zgjidhjeje të problemit, formimin e bashkëpunimit arsimor, të kultivojë pavarësinë në përgatitjen e mësimit dhe aftësinë për të folur para klasës.

Pajisjet:"Fizika - libër me probleme 7" D.A. Artemenkov, teksti "Fizikë klasa 7" V.V. Belaga, dinamometër laboratori, komplet peshash, tekst për diktim fizik, shkumës, tabela shkollore, ekran, projektor, prezantim.

Gjatë orëve të mësimit

Koha e organizimit.

Përshëndetje. Uluni.

2. Analiza e kryerjes së punës laboratorike, notimi në ditarë.

3.Përsëritja e materialit të mbuluar.

Djema, çfarë forcash kemi takuar tashmë?

Çfarë është graviteti? Ku po shkon ajo? Me çfarë është e lidhur?

Po në lidhje me forcën elastike? Dhe kur lind forca e elasticitetit?

Çfarë është deformimi?

Cilat janë dy llojet?

Sot do të vazhdojmë studimin e forcave. Por së pari, le të kontrollojmë njohuritë për materialin e mbuluar - do të shkruajmë një diktim fizik.

4. Kontrollimi i asimilimit të materialit.

Diktim fizik për klasën e 7-të.

1. Cila shkronjë tregon forcën e elasticitetit dhe si matet forca?

2. Si quhet aparati për matjen e forcës?

3. Cila germë tregohet dhe sa është nxitimi renie e lire?

4. Shkruani formulën për llogaritjen e gravitetit.

5. Ngurtësia e pranverës e marrë në punë laboratorike?

Te lumte. Tani le të fillojmë të mësojmë materiale të reja.

5. Mësimi i materialit të ri.

Shkruani temën e mësimit:

Pesha e trupit. Papeshë.

Mos harroni, ne thamë se veprimi është gjithmonë i ndërsjellë: Toka e tërheq trupin drejt vetes dhe trupi e tërheq Tokën drejt vetes. Si quhet?

Atëherë nëse mbështetja vepron mbi ne (me çfarë force?) me forcën e elasticitetit, atëherë ne veprojmë edhe në mbështetje. Çfarë force po vepron në mbështetje?

Forca e gravitetit vepron në trup nga ana e Tokës, dhe një forcë tjetër vepron në mbështetje nga ana e trupit, e cila quhet pesha e trupit.

Shkruani:

Pesha është forca me të cilën një trup, për shkak të tërheqjes ndaj Tokës, vepron në një mbështetje ose pezullim.

Ngarkesa, për shkak të tërheqjes ndaj Tokës, e shtrin sustën me një forcë të quajtur peshë.

Pra, pesha është një forcë, dhe aspak masë, siç thoshim. Kjo është forca me të cilën trupi vepron, shtyp mbi suportin ose pezullimin.

Nëse mbështetja është e palëvizshme, atëherë pesha e trupit është numerikisht e barabartë me forcën graviteti:

Dhe Foto:

Trupi vepron në një mbështetje ose pezullim në pikën e kontaktit, drejtohet nën veprimin e gravitetit pingul me mbështetësin.

Dhe çfarë ndodh nëse trupi nuk shtyp në mbështetje? Nuk vepron mbi suportin apo pezullimin, që do të thotë se pesha e tij është 0. Kjo gjendje quhet pa peshë. Ku shfaqet mungesa e peshës? Në hapësirë, tërheqja ndaj Tokës dobësohet me rritjen e distancës, pesha zvogëlohet, trupi ngrihet lart dhe nuk vepron më në mbështetje. Pesha e saj është 0.

Tani secilit prej jush i jepet një mundësi unike për t'u ndjerë si një astronaut. Hidhen lart. Kur ishe në ajër, nuk e shtypje mbështetësen, dhe për këtë arsye pesha juaj ishte 0.

Shkruani:

Papeshë është një gjendje kur trupi nuk vepron mbi një mbështetje ose pezullim.

Pra, tani për një kohë të shkurtër u ndjemë si astronautë - praktikisht shkuam në hapësirë.

Dhe hapësira është e mbushur me shumë mistere.

5. Konsolidimi i materialit të studiuar.

a) Në djale i vogel, i cili qëndron në një karrige dhe lexon poezi për të ftuarit, forca e gravitetit është 200 N. Sa është pesha e këtij djali? (200 N)

b) Kontrolloni veten

Vendosni një korrespondencë midis një sasie fizike dhe përcaktimit të saj. (letër-numër)

A) Graviteti 1. g

B) Pesha trupore 2. F rëndë

C) Pesha trupore 3. P

D) Nxitimi 4. k

pa pagesë 5. m

Përgjigje:

Çfarë force tregohet në foto? (numër - shkronjë)

A) peshën trupore

B) Forca e reagimit mbështetës

B) gravitetit

Përgjigje:

6. Detyre shtepie.§26 (lexo. të jetë në gjendje t'u përgjigjet pyetjeve)

Detyra shtesë

Një vezë e strucit afrikan është e ndryshme nga një vezë pule: lëvozhga e saj 1,5 cm e trashë mund të përballojë një ngarkesë prej 1270 N. Duhen 40 minuta për ta gatuar atë dhe pesha e saj është 18 N. Sa është masa e saj? (1.8 kg)

Një deve mund të mbajë një ngarkesë, masa e së cilës nuk i kalon 320 kg. Cila është forca ngritëse e një deveje?

Ngarkesa vepron mbi devenë me peshën e saj, për ta mbajtur atë, deveja duhet të ushtrojë të njëjtën forcë. Quhet ngritje. (3200 N)

7. Përmbledhje e mësimit. Reflektimi.

Mësimi po i vjen fundi. Është koha për të kontrolluar atë që keni mësuar. Vlerësoni veten në klasë: Ekrani shfaq imazhe që karakterizojnë gjendjen e një personi. Zgjidhni imazhin që përputhet me gjendjen tuaj pas këtij mësimi.

Lëvizja e një trupi nën veprimin e gravitetit është një nga temat kryesore në fizikën dinamike. Edhe një nxënës i zakonshëm e di që seksioni i dinamikës bazohet në tre. Le të përpiqemi ta kuptojmë plotësisht këtë temë dhe një artikull që përshkruan çdo shembull në detaje do të na ndihmojë ta bëjmë sa më të dobishëm studimin e lëvizjes së një trupi nën ndikimin e gravitetit.

Pak histori

Që nga kohra të lashta, njerëzit kanë vëzhguar me kuriozitet fenomenet e ndryshme që ndodhin në jetën tonë. Njerëzimi për një kohë të gjatë nuk mund të kuptonte parimet dhe strukturën e shumë sistemeve, por një rrugë e gjatë e studimit të botës përreth nesh i çoi paraardhësit tanë drejt një revolucioni shkencor. Në ditët e sotme, kur teknologjia po zhvillohet me një shpejtësi të jashtëzakonshme, njerëzit vështirë se mendojnë se si funksionojnë disa mekanizma.

Ndërkohë, paraardhësit tanë kanë qenë gjithmonë të interesuar për misteret e proceseve natyrore dhe strukturën e botës, duke kërkuar përgjigje për pyetjet më të vështira dhe nuk kanë pushuar së studiuari derisa të gjejnë përgjigje për to. Kështu, për shembull, shkencëtari i famshëm Galileo Galilei, në shekullin e 16-të, i bëri vetes pyetje: "Pse trupat bien gjithmonë poshtë, çfarë lloj force i tërheq ata në tokë?" Në 1589, ai ngriti një seri eksperimentesh, rezultatet e të cilave rezultuan shumë të vlefshme. Ai studioi në detaje modelet e rënies së lirë të trupave të ndryshëm, duke hedhur objekte nga kulla e famshme në qytetin e Pizës. Ligjet që ai nxori u përmirësuan dhe u përshkruan më në detaje nga formula nga një shkencëtar tjetër i famshëm anglez - Sir Isaac Newton. Është ai që zotëron tre ligjet mbi të cilat bazohet pothuajse e gjithë fizika moderne.

Fakti që ligjet e lëvizjes së trupave, të përshkruara më shumë se 500 vjet më parë, janë ende të rëndësishme edhe sot e kësaj dite, do të thotë se planeti ynë i nënshtrohet ligjeve të pandryshueshme. Njeriu modernështë e nevojshme që të paktën sipërfaqësisht të studiohen parimet bazë të rregullimit të botës.

Konceptet bazë dhe ndihmëse të dinamikës

Për të kuptuar plotësisht parimet e një lëvizjeje të tillë, së pari duhet të njiheni me disa koncepte. Pra, termat teorikë më të nevojshëm:

• Ndërveprimi është veprimi i trupave mbi njëri-tjetrin, në të cilin ka një ndryshim ose fillimin e lëvizjes së tyre në raport me njëri-tjetrin. Ekzistojnë katër lloje të ndërveprimit: elektromagnetik, i dobët, i fortë dhe gravitacional.
• Shpejtësia është sasi fizike që tregon shpejtësinë me të cilën lëviz trupi. Shpejtësia është një vektor, që do të thotë se ka jo vetëm një vlerë, por edhe një drejtim.
• Nxitimi është vlera që na tregon shkallën e ndryshimit të shpejtësisë së një trupi në një periudhë kohore. Ajo është gjithashtu
• Trajektorja e shtegut është një kurbë, dhe nganjëherë një vijë e drejtë, të cilën trupi e përshkruan kur lëviz. Me lëvizje drejtvizore uniforme, trajektorja mund të përkojë me vlerën e zhvendosjes.
• Rruga është gjatësia e trajektores, domethënë saktësisht aq sa trupi ka udhëtuar në një kohë të caktuar.
• Një kornizë inerciale e referencës është një mjedis në të cilin përmbushet ligji i parë i Njutonit, domethënë trupi ruan inercinë e tij, me kusht që të gjitha forcat e jashtme të mungojnë plotësisht.

Konceptet e mësipërme janë mjaft të mjaftueshme për të vizatuar ose imagjinuar saktë në kokë një simulim të lëvizjes së një trupi nën ndikimin e gravitetit.

Çfarë do të thotë forcë?

Le të kalojmë në konceptin kryesor të temës sonë. Pra, forca është një sasi, kuptimi i së cilës është ndikimi ose ndikimi i një trupi në një tjetër në mënyrë sasiore. Dhe graviteti është forca që vepron në absolutisht çdo trup që ndodhet në sipërfaqe ose afër planetit tonë. Lind pyetja: nga vjen kjo fuqi? Përgjigja qëndron në ligj gravitetit.

Çfarë është graviteti?

Çdo trup nga ana e Tokës ndikohet nga forca gravitacionale, e cila i jep atij një përshpejtim. Graviteti ka gjithmonë një drejtim vertikal poshtë, drejt qendrës së planetit. Me fjalë të tjera, graviteti i tërheq objektet drejt tokës, prandaj objektet bien gjithmonë poshtë. Rezulton se graviteti është rast i veçantë forca e gravitetit. Njutoni nxori një nga formulat kryesore për gjetjen e forcës së tërheqjes midis dy trupave. Duket kështu: F \u003d G * (m 1 x m 2) / R 2.

Cili është nxitimi i rënies së lirë?

Një trup i çliruar nga një lartësi e caktuar fluturon gjithmonë poshtë nën ndikimin e gravitetit. Lëvizja e një trupi nën veprimin e gravitetit vertikalisht lart e poshtë mund të përshkruhet me ekuacione, ku konstanta kryesore do të jetë vlera e nxitimit "g". Kjo vlerë është vetëm për shkak të veprimit të forcës tërheqëse, dhe vlera e saj është afërsisht 9.8 m/s 2 . Rezulton se një trup i hedhur nga një lartësi pa një shpejtësi fillestare do të lëvizë poshtë me nxitim e barabartë me vlerën"g".

Lëvizja e një trupi nën veprimin e gravitetit: formula për zgjidhjen e problemeve

Formula bazë për gjetjen e forcës së gravitetit është si më poshtë: F graviteti \u003d m x g, ku m është masa e trupit mbi të cilin vepron forca, dhe "g" është nxitimi i gravitetit (për të thjeshtuar detyrat, konsiderohet të jetë e barabartë me 10 m/s 2) .

Ka disa formula të tjera të përdorura për të gjetur një ose një tjetër të panjohur kur lëvizjen e lirë trupi. Kështu, për shembull, për të llogaritur rrugën e përshkuar nga trupi, është e nevojshme të zëvendësohen vlerat e njohura në këtë formulë: S \u003d V 0 x t + a x t 2 / 2 (rruga është e barabartë me shumën prodhimet e shpejtësisë fillestare në kohë dhe të nxitimit me katrorin e kohës pjesëtuar me 2).

Ekuacionet për përshkrimin e lëvizjes vertikale të një trupi

Lëvizja e një trupi nën veprimin e gravitetit përgjatë vertikale mund të përshkruhet nga një ekuacion që duket si ky: x \u003d x 0 + v 0 x t + a x t 2 / 2. Duke përdorur këtë shprehje, mund të gjeni koordinatat e trup në një moment të njohur kohor. Thjesht duhet të zëvendësoni vlerat e njohura në problem: vendndodhjen fillestare, shpejtësinë fillestare (nëse trupi nuk është lëshuar thjesht, por është shtyrë me njëfarë force) dhe nxitimi, në rastin tonë do të jetë i barabartë me nxitimi g.

Në të njëjtën mënyrë, ju mund të gjeni shpejtësinë e një trupi që lëviz nën ndikimin e gravitetit. Shprehja për gjetjen e një vlere të panjohur në çdo kohë: v \u003d v 0 + g x t (vlera e shpejtësisë fillestare mund të jetë e barabartë me zero, atëherë shpejtësia do të jetë e barabartë me produktin e nxitimit të rënies së lirë nga vlera kohore për të cilat trupi lëviz).

Lëvizja e trupave nën veprimin e gravitetit: detyra dhe metoda për zgjidhjen e tyre

Për shumë probleme që përfshijnë gravitetin, ne rekomandojmë përdorimin e planit të mëposhtëm:

1. Për të përcaktuar për veten tuaj një kornizë të përshtatshme referimi inerciale, zakonisht është zakon të zgjidhni Tokën, sepse ajo plotëson shumë nga kërkesat për ISO.
2. Vizatoni një vizatim ose vizatim të vogël që tregon forcat kryesore që veprojnë në trup. Lëvizja e një trupi nën ndikimin e gravitetit nënkupton një skicë ose diagram që tregon se në cilin drejtim lëviz trupi nëse i nënshtrohet një nxitimi të barabartë me g.
3. Pastaj ju duhet të zgjidhni drejtimin për projektimin e forcave dhe përshpejtimet që rezultojnë.
4. djeg sasi të panjohura dhe përcaktoni drejtimin e tyre.
5. Së fundi, duke përdorur formulat e mësipërme për të zgjidhur problemet, llogaritni të gjitha të panjohurat duke zëvendësuar të dhënat në ekuacione për të gjetur nxitimin ose distancën e përshkuar.

Zgjidhje e gatshme për një detyrë të lehtë

Kur po flasim në lidhje me një fenomen të tillë si lëvizja e një trupi nën ndikimin e gravitetit, përcaktimi se cila mënyrë është më praktike për të zgjidhur problemin në fjalë mund të jetë e vështirë. Megjithatë, ka disa truke, duke përdorur të cilat mund t'i zgjidhni lehtësisht edhe më shumë detyrë e vështirë. Pra, le të hedhim një vështrim në shembuj të drejtpërdrejtë se si të zgjidhet një problem i veçantë. Le të fillojmë me një problem të lehtë për t'u kuptuar.

Një trup u lëshua nga një lartësi prej 20 m pa shpejtësi fillestare. Përcaktoni se sa kohë do të duhet për të arritur në sipërfaqen e tokës.

Zgjidhja: ne e dimë rrugën e përshkuar nga trupi, ne e dimë se shpejtësia fillestare ishte e barabartë me 0. Ne gjithashtu mund të përcaktojmë se vetëm graviteti vepron në trup, rezulton se kjo është lëvizja e trupit nën ndikimin e gravitetit. , dhe prandaj duhet të përdorim këtë formulë: S = V 0 x t + a x t 2 /2. Meqenëse në rastin tonë a \u003d g, pas disa transformimeve marrim ekuacionin e mëposhtëm: S \u003d g x t 2 / 2. Tani mbetet vetëm të shprehim kohën përmes kësaj formule, marrim që t 2 \u003d 2S / g. Le të zëvendësojmë vlerat e njohura (supozojmë se g \u003d 10 m / s 2) t 2 \u003d 2 x 20 / 10 \u003d 4. Prandaj, t \u003d 2 s.

Pra përgjigja jonë është: trupi do të bjerë në tokë për 2 sekonda.

Një truk që ju lejon të zgjidhni shpejt problemin është si më poshtë: mund të vëreni se lëvizja e përshkruar e trupit në problemin e mësipërm ndodh në një drejtim (vertikalisht poshtë). Është shumë e ngjashme me lëvizjen e përshpejtuar në mënyrë uniforme, pasi asnjë forcë nuk vepron në trup, përveç gravitetit (ne neglizhojmë forcën e rezistencës së ajrit). Falë kësaj, ju mund të përdorni një formulë të lehtë për të gjetur një shteg me lëvizje të përshpejtuar në mënyrë uniforme, duke anashkaluar imazhet e vizatimeve me rregullimin e forcave që veprojnë në trup.

Një shembull i zgjidhjes së një problemi më kompleks

Dhe tani le të shohim se si është më mirë të zgjidhen problemet për lëvizjen e një trupi nën ndikimin e gravitetit, nëse trupi nuk lëviz vertikalisht, por ka një natyrë më komplekse të lëvizjes.

Për shembull, detyra e mëposhtme. Një objekt me masë m po lëviz me nxitim të panjohur poshtë plan i pjerrët, koeficienti i fërkimit të të cilit është i barabartë me k. Përcaktoni vlerën e nxitimit që është i pranishëm kur trupi i caktuar lëviz, nëse dihet këndi i prirjes α.

Zgjidhja: Duhet të përdorni planin e përshkruar më sipër. Para së gjithash, vizatoni një vizatim të një plani të pjerrët me imazhin e trupit dhe të gjitha forcat që veprojnë mbi të. Rezulton se tre komponentë veprojnë mbi të: forca e gravitetit, fërkimi dhe forca e reagimit të mbështetjes. Duket ekuacioni i përgjithshëm forcat rezultante si më poshtë: F fërkimi + N + mg = ma.

Pika kryesore e problemit është gjendja e pjerrësisë në një kënd a. Kur projektojmë forca në boshtin e kaut dhe në boshtin oy, kjo gjendje duhet të merret parasysh, atëherë do të marrim shprehja e mëposhtme: mg x sin α - F fërkimi = ma (për boshtin x) dhe N - mg x cos α = F fërkimi (për boshtin oy).

Fërkimi F është i lehtë për t'u llogaritur me formulën për gjetjen e forcës së fërkimit, është i barabartë me k x mg (koeficienti i fërkimit shumëzuar me produktin e masës trupore dhe nxitimin e rënies së lirë). Pas të gjitha llogaritjeve, mbetet vetëm për të zëvendësuar vlerat e gjetura në formulë, do të merret një ekuacion i thjeshtuar për llogaritjen e nxitimit me të cilin trupi lëviz përgjatë një plani të pjerrët.

Cila është arsyeja e lëvizjes së trupave? Përgjigjen për këtë pyetje e jep dega e mekanikës e quajtur dinamikë.
Si mund ta ndryshoni shpejtësinë e një trupi, ta bëni atë të lëvizë më shpejt apo më ngadalë? Vetëm kur ndërveproni me trupa të tjerë. Kur ndërveprojnë, trupat mund të ndryshojnë jo vetëm shpejtësinë, por edhe drejtimin e lëvizjes dhe deformimin, ndërsa ndryshojnë formën dhe vëllimin. Në dinamikë, për një masë sasiore të bashkëveprimit të trupave me njëri-tjetrin, futet një sasi e quajtur forcë. Dhe ndryshimi i shpejtësisë gjatë veprimit të forcës karakterizohet nga nxitimi. Forca është shkaku i nxitimit.

Koncepti i forcës

Forca është një sasi fizike vektoriale që karakterizon veprimin e një trupi mbi një tjetër, i manifestuar në deformimin e trupit ose një ndryshim në lëvizjen e tij në raport me trupat e tjerë.

Forca shënohet me shkronjën F. Njësia matëse në sistemin SI është Njutoni (N), e cila është e barabartë me forcën nën veprimin e së cilës një trup me peshë një kilogram merr një nxitim prej një metër për sekondë në katror. Forca F përcaktohet plotësisht nëse jepen moduli i saj, drejtimi në hapësirë ​​dhe pika e zbatimit.
Për të matur forcat, përdoret një pajisje speciale e quajtur dinamometër.

Sa forca ka në natyrë?

Forcat mund të ndahen në dy lloje:

1. Ato veprojnë me ndërveprim të drejtpërdrejtë, kontakt (forcat elastike, forcat e fërkimit);
2. Ato veprojnë në distancë, me rreze të gjatë (tërheqje, gravitacion, magnetik, elektrik).

Në ndërveprim të drejtpërdrejtë, për shembull, një goditje nga një armë lodër, trupat përjetojnë një ndryshim në formë dhe vëllim në krahasim me gjendjen origjinale, domethënë deformim të ngjeshjes, shtrirjes, përkuljes. Susta e pistoletës ngjeshet para se të shkrepë, plumbi deformohet kur godet sustin. Në këtë rast, forcat veprojnë në momentin e deformimit dhe zhduken bashkë me të. Forca të tilla quhen elastike. Forcat e fërkimit lindin nga bashkëveprimi i drejtpërdrejtë i trupave, kur ato rrotullohen, rrëshqasin në lidhje me njëri-tjetrin.

Një shembull i forcave që veprojnë në distancë është një gur i hedhur lart, për shkak të gravitetit, ai do të bjerë në Tokë, zbaticat dhe rrjedhat që ndodhin në brigjet e oqeanit. Me rritjen e distancës, këto forca zvogëlohen.
Në varësi të natyrës fizike të ndërveprimit, forcat mund të ndahen në katër grupe:

• i dobët;
• i fortë;
• graviteti;
• elektromagnetike.

Të gjitha llojet e këtyre forcave i ndeshim në natyrë.
Forcat gravitacionale ose të gravitetit janë më universalet, çdo gjë që ka masë është në gjendje të përjetojë këto ndërveprime. Ata janë të gjithëpranishëm dhe gjithëpërfshirës, ​​por shumë të dobët, kështu që ne nuk i vëmë re, veçanërisht në distanca të mëdha. Forcat gravitacionale janë me rreze të gjatë, që lidhin të gjithë trupat në Univers.

Ndërveprimet elektromagnetike ndodhin ndërmjet trupave ose grimcave të ngarkuara, nëpërmjet veprimit fushë elektromagnetike. Forcat elektromagnetike na lejojnë të shohim objekte, pasi drita është një nga format e ndërveprimeve elektromagnetike.

Ndërveprimet e dobëta dhe të forta u bënë të njohura falë studimit të strukturës së atomit dhe bërthama atomike. Ndërveprime të forta ndodhin midis grimcave në bërthama. Të dobëtit karakterizojnë transformimet e ndërsjella në njëri-tjetrin grimcat elementare, veprojnë në reaksionet e shkrirjes termonukleare dhe zbërthimet radioaktive të bërthamave.

Po sikur disa forca të veprojnë në trup?

Kur në një trup veprojnë disa forca, ky veprim zëvendësohet njëkohësisht nga një forcë e barabartë me shumën e tyre gjeometrike. Forca e fituar në këtë rast quhet forcë rezultante. Ai i jep trupit të njëjtin nxitim si forcat që veprojnë njëkohësisht në trup. Ky është i ashtuquajturi parim i mbivendosjes së forcave.

Koncepti i forcës është shumë i rëndësishëm për të gjithë fizikën, sepse është forca që është shkaku që ndryshon lëvizjet. trupat fizikë. Edhe pse shumë shpesh ndiejmë veprimin e forcave të ndryshme mbi veten tonë, është mjaft e vështirë të përcaktohet se çfarë është një forcë. Mekanika studion forca të ndryshme kryesisht nga veprimi i tyre mbi trupa. Nëse vërejmë se ndonjë trup ka ndryshuar shpejtësinë ose drejtimin e lëvizjes, atëherë themi se mbi të ka vepruar një forcë. Prandaj, përkufizimi më i zakonshëm është: forca është veprimi i një trupi mbi një tjetër. Por ka shumë pak përmbajtje pozitive në këtë formulim, pasi nuk zbulon mekanizmin e veprimit.

Fakti që forcat kanë një natyrë të ndryshme mund të shihet të paktën nga shembujt e mëposhtëm. Me përpjekje muskulore, ne lëvizim karrocën e ngarkuar dhe, pasi të ketë arritur një shpejtësi të caktuar, ajo rrotullohet në mënyrë të barabartë. Këtu manifestohet një veprim trupor(e duarve tona) tek një tjetër(karrocë). Forca e fërkimit gradualisht ndalon vagonin hekurudhor, i cili lëviz me inerci.

Por këtu është një shembull i një force tjetër: një gur bie në tokë me nxitim uniform. Ajo ndikon tek ai gravitetit. Kjo forcë është disi e pazakontë sepse këtu një trup (Tokë) vepron mbi një tjetër (gur) në një distancë pa asnjë kontakt të ndërmjetëm. Forcat e gravitetit universal shtrihen në të gjithë Universin dhe veprojnë midis të gjithë trupave materialë, pavarësisht sa larg janë ata nga njëri-tjetri. Forcat e tërheqjes elektrostatike dhe magnetike të ngjashme me forcën e gravitetit sepse këto forca veprojnë edhe në distancë.

Ekziston një lloj i tretë i forcës, quhet forca e inercisë. E ndjejmë veçanërisht mirë kur autobusi frenon fort ose bën një kthesë të fortë.

Ne kemi thënë tashmë se forcat që veprojnë ndërmjet trupave të ndryshëm janë të njëjta në lidhje me sistemet inerciale referencë. Këtu është e përshtatshme të themi disa fjalë për kornizat jo-inerciale të referencës. Mund të imagjinohet një vëzhgues që nuk lëviz në mënyrë uniforme, por me nxitim. Atëherë e gjithë bota fizike do t'i duket krejtësisht ndryshe dhe ai do të zbulojë se mbi trupat veprojnë forca, të cilat në fakt nuk ekzistojnë.

Le të, për shembull, dikush të kryejë vëzhgimet e tij përmes mureve të xhamit të një kabine ashensori, i cili lirshëm bie në një pus të thellë. Me një rënie të tillë, vëzhguesi do të jetë në një gjendje pa peshë; prandaj, ai mund të supozojë se forca e gravitetit nuk vepron mbi të! Duke matur shpejtësinë e lëvizjes së trupave të ndryshëm në lidhje me veten e tyre (për shembull, shpejtësia e murit të minierës në të cilën ndodh rënia), ai do të konstatojë se muri lëviz në mënyrë të njëtrajtshme të përshpejtuar dhe, për rrjedhojë, sipas ligjit të Njutonit, një forca duhet të veprojë mbi të.

Por arsyeja e shëndoshë i thotë një parashutisti në një kërcim të gjatë se Toka po i afrohet atij gjithnjë e më shpejt, jo sepse ndonjë forcë i jep përshpejtimin. Ai e di që ligji i Njutonit këtu duhet kuptuar kështu: është ai, parashutisti, që bie me nxitim uniform.

Në kushte tokësore, është relativisht e lehtë të përcaktohet se në cilin trup zbatohet forca. Por imagjinoni veten në hapësirën e jashtme. Ne shikojmë një yll të largët dhe zbulojmë se ai po lëviz drejt nesh me një ritëm të përshpejtuar. Le të supozojmë se e dimë masën e tij. Pastaj përcaktojmë forcën që vepron mbi të dhe bazuar në këtë mund të bëjmë disa supozime të ndryshme:

1. Ylli është i palëvizshëm, asnjë forcë nuk vepron mbi të dhe ne biem në sipërfaqen e tij.
2. Ne lëvizim në mënyrë të barabartë dhe në një vijë të drejtë, dhe ylli është një anije kozmike gjigante që merr shpejtësi.
3. Si ne ashtu edhe ylli lëvizim nën ndikimin e forcave të ndryshme. Ndoshta ylli tërhiqet nga vetvetja nga ndonjë trup material i madh e i padukshëm.

Të vendosësh se cili nga supozimet është i saktë është shumë i vështirë derisa të bëhen më shumë kërkime. Këto vështirësi lindin sepse në kornizat jo-inerciale të referencës, përveç forcave "të zakonshme", ka edhe forca "fiktive" si brenda kuadrit të referencës ashtu edhe jashtë tij. Një shembull i veprimit të një force fiktive është lëvizja e përshpejtuar e mureve të boshtit, e vërejtur nga një kabinë ashensori që bie lirshëm. Forcat fiktive i përcaktojmë vetëm në bazë të matjeve. Megjithatë, brenda një sistemi joinercial, forcat e zakonshme, jo fiktive nuk janë më pak reale sesa jashtë këtij sistemi.

Kujtoni, për shembull, forca e mbingarkesës, të cilën astronauti e përjeton në pjesën aktive të trajektores anije kozmike. Duke lëvizur të përshpejtuar kundër forcës së gravitetit, është e mundur të krijohet një mbingarkesë disa herë më e madhe se forca e gravitetit në sipërfaqen e Tokës. Jo pa arsye, mbingarkesat zakonisht maten në njësi g (g është nxitimi i gravitetit në sipërfaqen e Tokës). Nëse një astronaut përjeton një mbingarkesë prej 5 g, atëherë kjo do të thotë se pesha e tij bëhet pesë herë më shumë se në Tokë.

Këto forca shkaktohen nga inercia: trupi, në përputhje me ligjin e parë të Njutonit, priret të mbajë një gjendje pushimi ose lëvizje uniforme dhe drejtvizore. Një ndryshim në këtë gjendje çon, sipas ligjit të veprimit dhe reagimit, në "rezistencën" e trupit. Kjo është arsyeja pse ndonjëherë ligji i veprimit dhe reagimit shkruhen në formën:

ku F është forca vepruese dhe ma është forca inerciale. Forca e inercisë është proporcionale me masën e trupit.
Në mekanikë, në thelb, njeriu duhet të merret me dy lloje masash. Për ta kuptuar këtë, ne shkruajmë Ligji i dytë i Njutonit dhe ligji i gravitetit:

f = γmM / R2.

Formula e dytë shpreh forcën e tërheqjes së ndërsjellë midis masave m dhe M, R është distanca midis trupave dhe γ është e ashtuquajtura konstante gravitacionale. Në një rast, trupi është nën veprimin e një force F, dhe në rastin e dytë, nën veprimin e një force tërheqëse f. A duhet të kuptojmë të njëjtën sasi me masën m në të dyja rastet?

Besohet se të dyja masat janë të njëjta, megjithëse në mekanikën klasike kjo nuk rrjedh nga askund dhe nuk vërtetohet në asnjë mënyrë. Në të vërtetë, në ligjin e dytë të Njutonit, masa m është një masë e "rezistencës" së një trupi ndaj veprimit të një force ose masë e inercisë. Sa më e madhe të jetë masa, aq më shumë i reziston veprimit të forcës, dhe për rrjedhojë, me të njëjtën vlerë forcë operative fiton më pak nxitim.

Në ligjin e gravitetit universal, megjithatë, masa m merr pjesë në një ndërveprim "misterioz" me një masë tjetër të ndarë prej saj nga një distancë R. Këtu, masa është "aktive" në veprimin e saj në një masë tjetër, ndryshe nga " pasive", rezistente ndaj masës së inercisë. Kjo masë aktive quhet gravitacionale.

Ajo "ka të drejtë" të dallohet nga masa inerciale. Ajnshtajni e konsideroi gravitetin universal jo si një veti të natyrshme në trupat materialë, por si një veti të hapësirës pranë trupave materialë. Ai ka dalë nga fakti se tërheqje gravitacionale nuk varet nga struktura e brendshme e substancës.

Dhe në natyrë ka forca për të cilat struktura e brendshme e trupave nuk është indiferente. Një magnet, për shembull, nuk tërheq çdo trup. Madje substancat diamagnetike zmbrapsen nga një fushë magnetike. Arsyeja për këtë është në tiparet e thella të strukturës atomike dhe molekulare.

Tërheqja gravitacionale e masave nuk varet nga natyra e tyre kimike dhe fizike. Përveç kësaj, është vërtetuar si eksperimentalisht ashtu edhe teorikisht se shpejtësia e rënies së trupave të ndryshëm në Tokë nuk varet nga masa e tyre. Në vakum, një push dhe një kilogram peshë do të bien nga çdo lartësi me të njëjtën shpejtësi.

Duke kërkuar drejtësi Transformimet galilease , ne parashtruam një hipotezë për një hapësirë ​​izotropike dhe homogjene. Një hipotezë e tillë është e saktë nëse supozojmë se vetitë e hapësirës nuk varen nga prania e trupave materialë në të. Ajnshtajni, duke u nisur nga identiteti i masave inerciale dhe gravitacionale, sugjeroi që hapësira ndryshon vetitë e saj pranë trupave materialë, se ajo pushon së qeni homogjene dhe izotropike dhe trajektoret e lëvizjes së trupave të tjerë në një hapësirë ​​të tillë janë të lakuara. Vëzhguesi e percepton një ndryshim të tillë në vetitë hapësinore si funksionimi i ligjit të gravitetit universal. Supozimi i Ajnshtajnit u konfirmua më pas në mënyrë të përsëritur në eksperimente.

Për të përfunduar historinë e forcave, ne do të shqyrtojmë një klasë interesante të forcave që nuk veprojnë në drejtimin e lëvizjes së trupave.

Shpejtësia dhe nxitimi i trupit dhe distanca në të nga pika fillestare e referencës janë të gjitha sasi vektoriale, domethënë ato kanë një drejtim. Nëse trupi lëviz lirshëm në hapësirë, drejtimi i lëvizjes së tij përkon me drejtimin e forcës.

Megjithatë, kjo ndodh ndryshe nëse lëvizja e trupit është e "bashkuar". Për shembull, lëvizja përgjatë një rruge rrethore ka një veti të jashtëzakonshme: drejtimin e shpejtësisë së lëvizjes dhe drejtimin e veprimit. forcë centripetale reciprokisht pingul. Planetët, duke lëvizur në orbita eliptike rreth Diellit, përjetojnë veprimin e forcave centripetale, të cilat drejtohen në një kënd me vektorin e lëvizjes së tyre. Forca centripetale balancohet nga forca e gravitetit drejt Diellit, kështu që forca neto është zero dhe planetët lëvizin me inerci.

Oriz. "Rrota e Ferrisit".

Oriz. 5. Rrotullimi i Tokës bën që uji të largojë bregun e djathtë të lumenjve që rrjedhin nga veriu në jug dhe nga jugu në veri..

Mund të duket e çuditshme që po flasim për inercinë në një orbitë lakuar, sepse lëvizja inerciale, sipas Njutonit, është e mundur vetëm përgjatë vijave të drejta. Pikërisht këtu ka një efekt propozimi i Ajnshtajnit se linjat e drejta, përgjatë të cilave trupat mund të lëvizin me inerci, bëhen të lakuara pranë trupave materialë. Eksperimentet kanë treguar se edhe drita e përkul rrugën e saj pranë Diellit. Por shpërndarja e saj drejtvizore nuk ishte në dyshim më parë.

Ekziston një forcë inerciale, veprimi i së cilës nuk manifestohet ndërsa trupi është i palëvizshëm, por ajo shfaqet menjëherë sapo trupi fillon të lëvizë. Një trup lëviz përgjatë rrezes së një disku rrotullues (“rrota e ferisit”) në kohën t nga pika A në pikën B. Nëse pika A ndodhet në një distancë R1 nga qendra dhe pika B është në një distancë R2, atëherë shpejtësia lineare e rrotullimit të këtyre pikave do të jetë ωR 1 dhe ωR 2 , ku ω është shpejtësi rrethore disk. Kjo do të thotë se gjatë kohës t shpejtësia e trupit në drejtim pingul me rreze do të ndryshojë me vlerën ω(R 2 - R 1). Prandaj, do të përshpejtohet

a \u003d ω (R 2 - R 1) / t,

ose forca F = mωV.

Nëse shpejtësia e trupit V përgjatë rrezes së diskut është zero, forca F është gjithashtu zero. Kjo forcë vepron pingul me lëvizjen e trupit në disk. Ajo quhet forca Coriolis. Në Tokë, kjo forcë, për shembull, manifestohet kur lumenjtë rrjedhin përgjatë meridianëve (Fig. 5). Nëse lumi rrjedh nga veriu në jug, atëherë për shkak të rrotullimit të Tokës nga perëndimi në lindje, vepron forca Coriolis dhe uji shpërndan bregun perëndimor; nëse nga jugu në veri, atëherë në lindje. AT hemisfera jugore gjithçka ndodh në të kundërt.