Sorular.

1. Vücutların hızlandırılmış hareketinin nedeni nedir?

Vücuda bir kuvvet etki ederse, sonuç olarak vücut ivme ile hareket eder.

2. Vücuda uygulanan kuvvet ne kadar büyükse, bu kuvvetin verdiği ivmenin o kadar büyük olduğunu gösteren yaşamdan örnekler verin.

Daha sert vurulan top, vurulduğunda daha fazla ivme kazandığı için daha yüksek hızda hareket edeceğinden daha uzağa uçacaktır.

3. Şekil 20'yi kullanarak deneylerin nasıl kurulduğunu ve bu deneylerden hangi sonuçların çıkarıldığını açıklayın.

4. Newton'un ikinci yasası nasıl okunur? Bunun matematiksel formülü nedir?

5. İvme vektörünün yönü ve cisme uygulanan bileşke kuvvetlerin vektörü hakkında ne söylenebilir?

hızlanma vektörü a ve bileşke F kuvvetlerinin vektörü birlikte yönlendirilir.

6. Kuvvet birimini kütle ve ivme birimi cinsinden ifade edin.

F \u003d am formülünden 1H \u003d 1kg * 1m / s 2 \u003d 1kg / s 2 alıyoruz.

Egzersizler.

1. Bisikletle birlikte bisikletçinin kütlesi 50 kg ise, bisikletçinin 0,8 m/s2'ye eşit bir ivmeyle yokuş aşağı yuvarlandığı kuvveti belirleyin.

2. Hareketin başlamasından 20 s sonra, elektrikli lokomotif 4 m/s'lik bir hız geliştirdi. Elektrikli lokomotifin kütlesi 184 ton ise ivme veren kuvveti bulun.

3. Eşit kütleli iki cisim sırasıyla 0,08 m/s 2 ve 0,64 m/s 2 ivme ile hareket etmektedir. Cisimlere etki eden kuvvetlerin modülleri eşit midir? Birinci cisme 1,2 N'luk bir kuvvet etki ederse, ikinci cisme etki eden kuvvet nedir?

4. Üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti 5N, Arşimet kuvveti 10N ve harekete karşı ortalama direnç 2N ise, 0,5 kg ağırlığındaki bir top su altında hangi ivmeyle yüzer?

5. Bir basketbol çemberi ve fileyi geçerek yerçekimi etkisi altında önce artan hızla aşağı iner, yere çarptıktan sonra azalan hızla yukarı çıkar. Aşağı doğru hareket ederken topun yerçekimi kuvvetine göre ivme, hız ve yer değiştirme vektörleri nasıldır? yukarı?

Yukarı hareket ederken, topun hız ve yer değiştirme vektörleri yerçekimine zıt yöndedir ve ivme vektörü aynı yöndedir. Aşağı doğru hareket ederken hız, yer değiştirme ve ivme vektörleri aynı yöndedir.

6. Vücut, sabit ivme ile düz bir çizgide hareket eder. Bu cismin hareketini karakterize eden hangi nicelik, cisme uygulanan kuvvetlerin bileşkesi ile her zaman birlikte yönlendirilir ve bileşiğe zıt olarak hangi nicelikler yönlendirilebilir?

İvme vektörü her zaman uygulanan kuvvetlerin bileşkesi ile eş yönlüdür ve hız ve yer değiştirme vektörleri hem zıt hem de aynı yönde yönlendirilebilir.

BELEDİYE DEVLET EĞİTİM KURULUŞU

"GYMNASIUM No. 4, Ust-Dzheguty"

Soyut açık ders konuyla ilgili fizik 7. sınıfta:

"Vücut ağırlığı. ağırlıksızlık"

Hazırlayan: Urusova S.I.

Ust-Dzheguta

2016-2017

Dersin amacı:

eğitici:“Güç”, “Yerçekimi”, “Elastikiyet” konularındaki bilgileri pekiştirmek, vücut ağırlığı kavramını tanıtmak, özelliklerini tanımak, ağırlığın nasıl belirleneceğini öğretmek;

gelişmekte: bilişsel ilgi, mantıksal ve yaratıcı düşünme, edinilen teorik bilgileri pratikte problemleri çözmek için uygulama becerisi geliştirmek;

beslemek: soruna bir çözüm arayışında bağımsızlığı geliştirmek, eğitim işbirliğinin oluşumunu, derse hazırlanmada bağımsızlığı ve sınıfın önünde konuşma yeteneğini geliştirmek.

Teçhizat:"Fizik - problem kitabı 7" D.A. Artemenkov, ders kitabı "Fizik 7. Sınıf" V.V. Belaga, laboratuvar dinamometresi, ağırlık seti, fiziksel dikte için metin, tebeşir, okul tahtası, ekran, projektör, sunum.

Dersler sırasında

Organizasyon zamanı.

Merhaba. Oturmak.

2. Laboratuvar çalışmasının performansının analizi, günlüklerde derecelendirme.

3.Kapsanan malzemenin tekrarı.

Beyler, daha önce hangi güçlerle karşılaştık?

Yerçekimi nedir? Nereye gidiyor? Neye bağlı?

Peki ya elastik kuvvet? Ve elastikiyet kuvveti ne zaman ortaya çıkar?

deformasyon nedir?

İki tür nedir?

Bugün kuvvetlerin çalışmasına devam edeceğiz. Ama önce, kapsanan materyal hakkındaki bilgileri kontrol edelim - fiziksel bir dikte yazacağız.

4. Malzemenin asimilasyonunun kontrol edilmesi.

7. sınıf için fiziksel dikte.

1. Hangi harf esneklik kuvvetini gösterir ve kuvvet nasıl ölçülür?

2. Kuvvet ölçmeye yarayan aletin adı nedir?

3. Hangi harf belirtilir ve ivme nedir serbest düşüş?

4. Yerçekimi hesaplama formülünü yazın.

5. Elde edilen yay sertliği laboratuvar işi?

Aferin. Şimdi yeni materyal öğrenmeye başlayalım.

5. Yeni materyal öğrenmek.

Dersin konusunu yazın:

Vücut ağırlığı. Ağırlıksızlık.

Unutma, eylem her zaman karşılıklıdır demiştik: Dünya bedeni kendine çeker, beden de Dünyayı kendine çeker. nasıl denir?

O zaman destek bize esneklik kuvvetiyle etki ediyorsa (hangi kuvvetle?), o zaman biz de destek üzerinde hareket ederiz. Desteğe hangi kuvvet etki ediyor?

Yerçekimi kuvveti cisme Dünya tarafından etki eder ve cismin ağırlığı olarak adlandırılan vücudun yanından desteğe başka bir kuvvet etki eder.

Yaz:

Ağırlık, bir cismin Dünya'ya olan çekimi nedeniyle bir destek veya süspansiyon üzerinde hareket ettiği kuvvettir.

Yük, Dünya'nın çekiminden dolayı, yayı ağırlık adı verilen bir kuvvetle gerer.

Yani ağırlık bir kuvvettir ve eskiden söylediğimiz gibi bir kütle değildir. Bu, vücudun hareket ettiği, desteğe veya süspansiyona bastığı kuvvettir.

Destek sabit ise, vücudun ağırlığı sayısal olarak güce eşit Yerçekimi:

Ve Fotoğraf:

Vücut, temas noktasında bir destek veya süspansiyon üzerinde hareket eder, desteğe dik yerçekimi etkisi altında yönlendirilir.

Ve vücut desteğe basmazsa ne olur? Destek veya askı üzerine etki etmez, yani ağırlığı 0'dır. Bu duruma denir. ağırlıksızlık Ağırlıksızlık nerede oluşur? Uzayda, Dünya'ya olan çekim mesafe arttıkça zayıflar, ağırlık azalır, vücut yükselir ve artık destek üzerinde hareket etmez. Ağırlığı 0'dır.

Şimdi her birinize bir astronot gibi hissetmeniz için eşsiz bir fırsat veriliyor. Zıpla. Havadayken desteğe basmıyordunuz ve bu nedenle kilonuz 0 idi.

Yaz:

Ağırlıksızlık, vücudun bir destek veya süspansiyon üzerinde hareket etmediği bir durumdur.

Böylece, kısa bir süreliğine kendimizi astronot gibi hissettik - neredeyse uzaya gittik.

Ve uzay birçok gizemle doludur.

5. İncelenen materyalin konsolidasyonu.

a) Açık küçük çoçuk, bir sandalyede duran ve misafirlere şiir okuyan kim, yerçekimi kuvveti 200 N'dir. Bu çocuğun ağırlığı nedir? (200N)

b) Kendinizi kontrol edin

Fiziksel bir miktar ile tanımı arasında bir yazışma kurun. (mektup numarası)

A) Yerçekimi 1. g

B) Vücut ağırlığı 2. F ağır

C) Vücut ağırlığı 3. P

D) İvme 4. k

serbest 5. m

Cevap:

Resimde gösterilen kuvvet nedir? (sayı - harf)

A) vücut ağırlığı

B) Destek tepki kuvveti

B) yerçekimi

Cevap:

6. Ev ödevi.§26 (okuyun. soruları cevaplayabileceksiniz)

Ekstra görevler

Afrika devekuşu yumurtası tavuk yumurtasından farklıdır: 1,5 cm kalınlığındaki kabuğu 1270 N yüke dayanabilir. Pişirmesi 40 dakika sürer ve ağırlığı 18 N'dir. Kütlesi nedir? (1,8 kg)

Bir deve, kütlesi 320 kg'ı geçmeyen bir yükü taşıyabilir. Bir devenin kaldırma kuvveti nedir?

Yük, ağırlığı ile deveye etki eder, onu taşımak için devenin aynı kuvveti uygulaması gerekir. Kaldırma denir. (3200 K)

7. Dersin özeti. Refleks.

Ders sona eriyor. Öğrendiklerinizi kontrol etme zamanı. Kendinizi sınıfta değerlendirin: Ekran, bir kişinin durumunu karakterize eden görüntüleri görüntüler. Bu dersten sonra durumunuza uygun resmi seçin.

Yerçekimi etkisi altındaki bir cismin hareketi, dinamik fiziğin ana konularından biridir. Sıradan bir okul çocuğu bile dinamikler bölümünün üçe dayandığını bilir. Bu konuyu iyice anlamaya çalışalım ve her bir örneği ayrıntılı olarak açıklayan bir makale, bir cismin yerçekimi etkisi altındaki hareketini mümkün olduğunca yararlı hale getirmemize yardımcı olacaktır.

biraz tarih

Çok eski zamanlardan beri insanlar hayatımızda meydana gelen çeşitli olayları merakla gözlemlemişlerdir. İnsanlık uzun süre birçok sistemin ilkelerini ve yapısını anlayamadı, ancak çevremizdeki dünyayı incelemenin uzun bir yolu atalarımızı bilimsel bir devrime götürdü. Teknolojinin inanılmaz bir hızla geliştiği günümüzde, insanlar belirli mekanizmaların nasıl çalıştığını pek düşünmüyorlar.

Bu arada, atalarımız her zaman doğal süreçlerin ve dünyanın yapısının gizemleriyle ilgilendiler, en zor soruların cevaplarını aradılar ve onlara cevap bulana kadar çalışmayı bırakmadılar. Örneğin, 16. yüzyılda ünlü bilim adamı Galileo Galilei kendi kendine şu soruları sordu: "Cisimler neden hep yere düşer, onları dünyaya ne tür bir kuvvet çeker?" 1589'da, sonuçları çok değerli olduğu kanıtlanan bir dizi deney kurdu. Pisa kentindeki ünlü kuleden nesneler bırakarak çeşitli cisimlerin serbest düşüş modellerini ayrıntılı olarak inceledi. Çıkardığı yasalar, başka bir ünlü İngiliz bilim adamı olan Sir Isaac Newton tarafından formüllerle geliştirildi ve daha ayrıntılı olarak tanımlandı. Neredeyse tüm modern fiziğin dayandığı üç yasanın sahibi odur.

500 yıldan daha uzun bir süre önce açıklanan cisimlerin hareket yasalarının bugün hala geçerli olması, gezegenimizin değişmez yasalara tabi olduğu anlamına gelir. Modern adam dünyayı düzenlemenin temel ilkelerini en azından yüzeysel olarak incelemek gerekir.

Dinamiğin temel ve yardımcı kavramları

Böyle bir hareketin ilkelerini tam olarak anlamak için önce bazı kavramlara aşina olmalısınız. Yani, en gerekli teorik terimler:

• Etkileşim, bedenlerin birbirleri üzerindeki hareketidir, burada bir değişiklik veya birbirlerine göre hareketlerinin başlangıcı vardır. Dört tür etkileşim vardır: elektromanyetik, zayıf, güçlü ve yerçekimi.
• hız fiziksel miktar vücudun hareket ettiği hızı ifade eder. Hız bir vektördür, yani sadece bir değeri değil aynı zamanda bir yönü de vardır.
• İvme, bir cismin belirli bir zaman diliminde hızındaki değişim oranını bize gösteren değerdir. O da
• Yolun yörüngesi bir eğridir ve bazen vücudun hareket ederken ana hatlarını çizdiği düz bir çizgidir. Düzgün doğrusal hareket ile yörünge, yer değiştirme değeri ile çakışabilir.
• Yol, yörüngenin uzunluğudur, yani tam olarak vücudun belirli bir süre içinde kat ettiği kadardır.
• Eylemsizlik referans çerçevesi, Newton'un birinci yasasının yerine getirildiği, yani tüm dış kuvvetlerin tamamen yok olması koşuluyla vücudun eylemsizliğini koruduğu bir ortamdır.

Yukarıdaki kavramlar, kafada yerçekimi etkisi altındaki bir vücudun hareketinin bir simülasyonunu doğru bir şekilde çizmek veya hayal etmek için yeterlidir.

güç ne demek?

Gelelim konumuzdaki ana konsepte. Dolayısıyla kuvvet, anlamı bir cismin diğeri üzerindeki niceliksel olarak etkisi veya etkisi olan bir niceliktir. Ve yerçekimi, yüzeyde veya gezegenimizin yakınında bulunan her bedene kesinlikle etki eden kuvvettir. Soru ortaya çıkıyor: bu güç nereden geliyor? Cevap yasada yatıyor Yerçekimi.

Yerçekimi nedir?

Dünyanın yanından herhangi bir cisim, yerçekimi kuvvetinden etkilenir ve bu da ona biraz ivme kazandırır. Yerçekimi her zaman gezegenin merkezine doğru aşağı doğru dikey bir yöne sahiptir. Başka bir deyişle, yerçekimi nesneleri dünyaya doğru çeker, bu nedenle nesneler her zaman düşer. Yerçekimi olduğu ortaya çıktı özel durum yerçekimi kuvveti. Newton, iki cisim arasındaki çekim kuvvetini bulmak için ana formüllerden birini çıkardı. Şuna benziyor: F \u003d G * (m 1 x m 2) / R 2.

Serbest düşüş ivmesi nedir?

Belli bir yükseklikten serbest bırakılan bir cisim, yerçekiminin etkisiyle daima aşağı doğru uçar. Bir cismin yerçekimi etkisi altında dikey olarak yukarı ve aşağı hareketi, ana sabitin "g" ivmesinin değeri olacağı denklemlerle tanımlanabilir. Bu değer sadece çekim kuvvetinin etkisinden kaynaklanmaktadır ve değeri yaklaşık olarak 9.8 m/s 2'dir. Başlangıç ​​hızı olmayan bir yükseklikten atılan bir cismin ivme ile aşağı doğru hareket edeceği ortaya çıktı. değere eşit"g".

Bir cismin yerçekimi etkisi altında hareketi: problem çözme formülleri

Yerçekimi kuvvetini bulmak için temel formül aşağıdaki gibidir: F yerçekimi \u003d m x g, burada m, kuvvetin etki ettiği vücudun kütlesidir ve "g" yerçekimi ivmesidir (görevleri basitleştirmek için kabul edilir). 10 m/s'ye eşit olmak 2) .

Bilinmeyenleri bulmak için kullanılan birkaç formül daha vardır. serbest dolaşım gövde. Bu nedenle, örneğin, vücudun kat ettiği yolu hesaplamak için, bilinen değerleri bu formülde değiştirmek gerekir: S \u003d V 0 x t + a x t 2 / 2 (yol toplamına eşittir ilk hız çarpı zaman ve ivme çarpı zamanın karesinin 2'ye bölünmesinin çarpımı.

Bir cismin dikey hareketini tanımlayan denklemler

Bir cismin düşey boyunca yerçekimi etkisi altındaki hareketi, şuna benzeyen bir denklemle tanımlanabilir: x \u003d x 0 + v 0 x t + a x t 2 / 2. Bu ifadeyi kullanarak, koordinatlarını bulabilirsiniz. Vücudun bilinen bir zamanda Sadece problemde bilinen değerleri değiştirmeniz gerekiyor: ilk konum, ilk hız (vücut henüz serbest bırakılmamışsa, ancak biraz kuvvetle itilmişse) ve ivme, bizim durumumuzda eşit olacaktır. ivme g.

Aynı şekilde yerçekimi etkisi altında hareket eden bir cismin hızını da bulabilirsiniz. Herhangi bir zamanda bilinmeyen bir değer bulma ifadesi: v \u003d v 0 + g x t (ilk hızın değeri sıfıra eşit olabilir, daha sonra hız, zaman değerine göre serbest düşüş ivmesinin ürününe eşit olacaktır. hangi vücut hareket eder).

Vücutların yerçekimi etkisi altında hareketi: çözümleri için görevler ve yöntemler

Yerçekimi ile ilgili birçok problem için aşağıdaki planı kullanmanızı öneririz:

1. Kendiniz için uygun bir eylemsiz referans çerçevesi belirlemek için, genellikle Dünya'yı seçmek gelenekseldir, çünkü ISO gereksinimlerinin çoğunu karşılar.
2. Vücuda etki eden ana kuvvetleri gösteren küçük bir çizim veya çizim çizin. Yerçekimi etkisi altındaki bir cismin hareketi, cismin g'ye eşit bir ivmeye maruz kalması durumunda hangi yönde hareket ettiğini gösteren bir çizim veya diyagram anlamına gelir.
3. Ardından, kuvvetleri ve sonuçta ortaya çıkan ivmeleri yansıtma yönünü seçmelisiniz.
4. yazmak bilinmeyen miktarlar ve yönünü belirler.
5. Son olarak, problemleri çözmek için yukarıdaki formülleri kullanarak, ivmeyi veya kat edilen mesafeyi bulmak için verileri denklemlerde değiştirerek tüm bilinmeyenleri hesaplayın.

Kolay bir görev için hazır çözüm

Ne zaman Konuşuyoruz Bir cismin yerçekimi etkisi altında hareketi gibi bir fenomen hakkında, eldeki sorunu çözmek için hangi yolun daha pratik olduğunu belirlemek zor olabilir. Bununla birlikte, en sık kullanılanları bile kolayca çözebileceğiniz birkaç püf noktası vardır. zor görev. Öyleyse, belirli bir sorunun nasıl çözüleceğine dair canlı örneklere bir göz atalım. Anlaşılması kolay bir problemle başlayalım.

Bazı cisimler 20 m yükseklikten başlangıç ​​hızı olmadan serbest bırakıldı. Dünya yüzeyine ulaşmanın ne kadar süreceğini belirleyin.

Çözüm: cismin kat ettiği yolu biliyoruz, başlangıç ​​hızının 0'a eşit olduğunu biliyoruz. Ayrıca cisme sadece yerçekiminin etki ettiğini de belirleyebiliriz, bunun yerçekimi etkisi altındaki cismin hareketi olduğu ortaya çıkıyor. , ve bu nedenle şu formülü kullanmalıyız: S = V 0 x t + a x t 2/2. Bizim durumumuzda a \u003d g olduğundan, bazı dönüşümlerden sonra aşağıdaki denklemi elde ederiz: S \u003d g x t 2 / 2. Şimdi sadece bu formülle zamanı ifade etmek kalır, t 2 \u003d 2S / g elde ederiz. Bilinen değerleri değiştirelim (g \u003d 10 m / s 2 olduğunu varsayıyoruz) t 2 \u003d 2 x 20 / 10 \u003d 4. Bu nedenle, t \u003d 2 s.

Yani cevabımız: vücut 2 saniye içinde yere düşecek.

Sorunu hızlı bir şekilde çözmenizi sağlayan bir numara şu şekildedir: Vücudun yukarıdaki problemde açıklanan hareketinin bir yönde (dikey olarak aşağı) gerçekleştiğini fark edebilirsiniz. Düzgün ivmeli harekete çok benzer, çünkü vücuda yerçekimi dışında hiçbir kuvvet etki etmez (hava direncinin kuvvetini ihmal ederiz). Bu sayede, vücuda etki eden kuvvetlerin düzenlenmesi ile çizimlerin görüntülerini atlayarak, düzgün bir şekilde hızlandırılmış harekete sahip bir yol bulmak için kolay bir formül kullanabilirsiniz.

Daha karmaşık bir problem çözme örneği

Ve şimdi, vücut dikey olarak hareket etmiyorsa, ancak daha karmaşık bir hareket doğasına sahipse, yerçekimi etkisi altında bir cismin hareketi için problemleri çözmenin nasıl daha iyi olduğunu görelim.

Örneğin, aşağıdaki görev. Kütlesi m olan bir cisim bilinmeyen bir ivmeyle aşağıya doğru hareket ediyor. eğik düzlem, sürtünme katsayısı k'ye eşit. Eğim açısı α biliniyorsa, verilen cisim hareket ettiğinde mevcut olan ivmenin değerini belirleyin.

Çözüm: Yukarıda açıklanan planı kullanmalısınız. Her şeyden önce, vücudun ve ona etki eden tüm kuvvetlerin görüntüsü ile eğik bir düzlemin bir çizimini çizin. Üç bileşenin üzerinde etkili olduğu ortaya çıktı: yerçekimi kuvveti, sürtünme ve desteğin tepki kuvveti. Görünüyor genel denklem ortaya çıkan kuvvetler aşağıdaki gibidir: F sürtünme + N + mg = ma.

Sorunun ana vurgusu, bir açıda eğim durumudur. a. Öküz eksenine ve oy eksenine kuvvetler yansıtırken, bu koşul dikkate alınmalıdır, o zaman aşağıdaki ifade: mg x sin α - F sürtünme = ma (x ekseni için) ve N - mg x cos α = F sürtünme (oy ekseni için).

F sürtünmeyi, sürtünme kuvvetini bulmak için formülle hesaplamak kolaydır, k x mg'a eşittir (sürtünme katsayısı, vücut kütlesinin çarpımı ve serbest düşme ivmesi ile çarpılır). Tüm hesaplamalardan sonra, sadece bulunan değerleri formülde değiştirmek için kalır, vücudun eğimli bir düzlem boyunca hareket ettiği ivmeyi hesaplamak için basitleştirilmiş bir denklem elde edilir.

Cisimlerin hareket etmesinin nedeni nedir? Bu sorunun cevabı, mekaniğin dinamik adı verilen bölümü tarafından verilmektedir.
Bir cismin hızını nasıl değiştirebilir, daha hızlı veya daha yavaş hareket etmesini sağlayabilirsiniz? Sadece diğer bedenlerle etkileşime girdiğinde. Etkileşimdeyken, cisimler sadece hızı değil, aynı zamanda hareketin yönünü ve deforme olurken, şekil ve hacmi de değiştirebilirler. Dinamikte, cisimlerin birbirleri üzerindeki etkileşiminin nicel bir ölçümü için kuvvet adı verilen bir nicelik tanıtılır. Ve kuvvetin etkisi sırasında hızdaki değişiklik, hızlanma ile karakterize edilir. Hızlanmanın nedeni kuvvettir.

güç kavramı

Kuvvet, bir cismin diğeri üzerindeki hareketini karakterize eden, vücudun deformasyonunda veya diğer cisimlere göre hareketindeki bir değişiklikte kendini gösteren bir vektör fiziksel niceliğidir.

Kuvvet F harfi ile gösterilir. SI sistemindeki ölçü birimi Newton'dur (N), bu, etkisi altında bir kilogram ağırlığındaki bir cismin saniyede bir metre kare ivme aldığı kuvvete eşittir. Modülü, uzaydaki yönü ve uygulama noktası verildiğinde F kuvveti tamamen belirlenir.
Kuvvetleri ölçmek için dinamometre adı verilen özel bir cihaz kullanılır.

Doğada kaç kuvvet vardır?

Kuvvetler iki türe ayrılabilir:

1. Doğrudan etkileşim, temas (elastik kuvvetler, sürtünme kuvvetleri);
2. Uzak, uzun menzilli (çekim, yerçekimi, manyetik, elektrik) hareket ederler.

Doğrudan etkileşimde, örneğin bir oyuncak tabancadan yapılan atışta, vücutlar orijinal duruma kıyasla şekil ve hacimde bir değişiklik, yani sıkıştırma deformasyonu, gerilme, bükülme yaşarlar. Tabanca yayı, ateşlemeden önce sıkıştırılır, mermi yaya çarptığında deforme olur. Bu durumda kuvvetler deformasyon anında etki eder ve onunla birlikte kaybolur. Bu tür kuvvetlere elastik denir. Sürtünme kuvvetleri, yuvarlandıklarında birbirlerine göre kayan cisimlerin doğrudan etkileşiminden kaynaklanır.

Uzakta hareket eden kuvvetlere bir örnek, yerçekimi nedeniyle fırlatılan bir taş, Dünya'ya düşecek, okyanus kıyılarında meydana gelen gelgitler ve akışlardır. Mesafe arttıkça bu kuvvetler azalır.
Etkileşimin fiziksel doğasına bağlı olarak, kuvvetler dört gruba ayrılabilir:

• güçsüz;
• kuvvetli;
• Yerçekimi;
• elektromanyetik.

Doğada bu kuvvetlerin her türlüsüyle karşılaşırız.
Yerçekimi veya yerçekimi kuvvetleri en evrensel olanlardır, kütlesi olan her şey bu etkileşimleri deneyimleyebilir. Her yerde bulunurlar ve her yere yayılırlar, ancak çok zayıflar, bu yüzden özellikle uzak mesafelerde onları fark etmeyiz. Yerçekimi kuvvetleri uzun menzillidir ve evrendeki tüm cisimleri bağlar.

Etki yoluyla, yüklü cisimler veya parçacıklar arasında elektromanyetik etkileşimler meydana gelir. elektromanyetik alan. Elektromanyetik kuvvetler nesneleri görmemizi sağlar, çünkü ışık elektromanyetik etkileşim biçimlerinden biridir.

Atomun yapısının incelenmesi sayesinde zayıf ve güçlü etkileşimler bilinir hale geldi ve atom çekirdeği. Çekirdekteki parçacıklar arasında güçlü etkileşimler meydana gelir. Zayıf olanlar, birbirlerine karşılıklı dönüşümleri karakterize eder. temel parçacıklar, termonükleer füzyon reaksiyonlarında ve çekirdeklerin radyoaktif bozunmalarında hareket eder.

Ya vücuda birkaç kuvvet etki ederse?

Bir cisme birkaç kuvvet etki ettiğinde, bu hareket aynı anda geometrik toplamlarına eşit bir kuvvetle değiştirilir. Bu durumda elde edilen kuvvete bileşke kuvvet denir. Vücuda aynı anda etki eden kuvvetlerle aynı ivmeyi vücuda verir. Bu, sözde kuvvetlerin üst üste gelmesi ilkesidir.

Kuvvet kavramı tüm fizik için çok önemlidir, çünkü hareketleri değiştiren sebep kuvvettir. fiziksel bedenler. Çeşitli kuvvetlerin etkisini kendi üzerimizde çok sık hissetmemize rağmen, bir kuvvetin ne olduğunu belirlemek oldukça zordur. Mekanik, çeşitli kuvvetleri esas olarak cisimler üzerindeki etkileriyle inceler. Herhangi bir cismin hareket hızını veya yönünü değiştirdiğini fark edersek, ona bir kuvvetin etki ettiğini söyleriz. Bu nedenle, en yaygın tanım şudur: kuvvet, bir cismin diğeri üzerindeki etkisidir. Ancak bu formülasyonda, etki mekanizmasını ortaya koymadığı için çok az olumlu içerik vardır.

Kuvvetlerin farklı bir yapıya sahip olduğu en azından aşağıdaki örneklerden görülebilir. Kas gücüyle yüklü arabayı hareket ettiririz ve belirli bir hıza ulaştıktan sonra eşit olarak yuvarlanır. Burada kendini gösterir tek vücut hareketi(ellerimizden) başka bir(araba). Sürtünme kuvveti ataletle hareket eden vagonu yavaş yavaş durdurur.

Ama işte başka bir kuvvete bir örnek: Bir taş düzgün ivme ile yere düşüyor. onu etkiler Yerçekimi. Bu kuvvet biraz olağandışıdır çünkü burada bir cisim (Dünya) herhangi bir ara temas olmaksızın bir mesafeden diğerine (taş) etki eder. Evrensel yerçekimi kuvvetleri tüm Evrene uzanır ve birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsunlar tüm maddi cisimler arasında hareket eder. Elektrostatik ve manyetik çekim kuvvetleri yerçekimi kuvvetine benzer çünkü bu kuvvetler de belli bir mesafede etki eder.

Üçüncü tür bir kuvvet vardır, buna eylemsizlik kuvveti denir. Otobüs sert fren yaptığında veya keskin bir dönüş yaptığında bunu özellikle iyi hissediyoruz.

Farklı cisimler arasında etkiyen kuvvetlerin birbirine göre aynı olduğunu daha önce söylemiştik. atalet sistemleri referans. Burada eylemsiz olmayan referans çerçeveleri hakkında birkaç söz söylemek uygun olur. Tekdüze hareket etmeyen, ancak ivme ile hareket eden bir gözlemci hayal edilebilir. O zaman tüm fiziksel dünya ona tamamen farklı görünecek ve aslında var olmayan cisimler üzerinde kuvvetlerin etki ettiğini keşfedecektir.

Örneğin, birisi, serbestçe derin bir kuyuya düşen bir asansör kabininin cam duvarlarından gözlemlerini yapsın. Böyle bir düşüşle, gözlemci ağırlıksız bir durumda olacaktır; bu nedenle, yerçekimi kuvvetinin kendisine etki etmediğini varsayabilir! Çeşitli cisimlerin kendilerine göre hareket hızlarını ölçerek (örneğin, düşüşün meydana geldiği madenin duvarının hızı), duvarın düzgün bir şekilde hızlandığını ve bu nedenle Newton yasasına göre, bir kuvvet ona etki etmelidir.

Ancak sağduyu, uzun bir atlamada bir paraşütçüye, Dünya'nın ona ivme kazandırdığı için değil, daha hızlı ve daha hızlı yaklaştığını söyler. Buradaki Newton yasasının şu şekilde anlaşılması gerektiğini biliyor: düzgün bir ivmeyle düşen o, paraşütçü.

Karasal koşullarda, kuvvetin hangi cisme uygulandığını belirlemek nispeten kolaydır. Ama kendinizi uzayda hayal edin. Uzaktaki bir yıldızı izliyoruz ve bize doğru ivmeli bir hızla hareket ettiğini görüyoruz. Kütlesini bildiğimizi varsayalım. Sonra ona etki eden kuvveti belirleriz ve buna dayanarak birkaç farklı varsayımda bulunabiliriz:

1. Yıldız hareketsizdir, üzerine hiçbir kuvvet etki etmez ve biz onun yüzeyine düşeriz.
2. Eşit ve düz bir çizgide hareket ediyoruz ve yıldız, hız kazanan dev bir uzay gemisi.
3. Hem biz hem de yıldız farklı güçlerin etkisi altında hareket ederiz. Belki de yıldız, devasa, görünmez bir maddi beden tarafından kendisine çekilmektedir.

Daha fazla araştırma yapılıncaya kadar varsayımlardan hangisinin doğru olduğuna karar vermek çok zordur. Bu zorluklar, eylemsiz olmayan referans çerçevelerinde "sıradan" kuvvetlere ek olarak, hem referans çerçevesinin içinde hem de dışında "hayali" kuvvetlerin bulunmasından kaynaklanmaktadır. Hayali bir kuvvetin eyleminin bir örneği, serbestçe düşen bir asansör kabininden gözlemlenen şaft duvarlarının hızlandırılmış hareketidir. Hayali güçleri yalnızca ölçümlere dayanarak tanımlarız. Bununla birlikte, eylemsiz olmayan bir sistemin içinde, sıradan, hayali olmayan kuvvetler, bu sistemin dışından daha az gerçek değildir.

Örneğin, hatırlayın, aşırı yük kuvveti astronotun yörüngenin aktif kısmında deneyimlediği uzay gemisi. Yerçekimi kuvvetine karşı hızlandırılmış hareket ederek, Dünya yüzeyinde yerçekimi kuvvetinden birkaç kat daha fazla aşırı yük oluşturmak mümkündür. Sebepsiz değil, aşırı yükler genellikle g biriminde ölçülür (g, Dünya yüzeyindeki yerçekimi ivmesidir). Bir astronot 5 g'lık bir aşırı yük yaşarsa, bu, ağırlığının Dünya'dan beş kat daha fazla olduğu anlamına gelir.

Bu kuvvetlere atalet neden olur: Newton'un birinci yasasına göre vücut, bir dinlenme veya düzgün ve doğrusal hareket durumunu sürdürme eğilimindedir. Bu durumdaki bir değişiklik, etki ve tepki yasasına göre vücudun "direncine" yol açar. Bu yüzden bazen etki ve tepki kanunuşeklinde yazılır:

burada F etki eden kuvvet ve ma eylemsizlik kuvvetidir. Eylemsizlik kuvveti cismin kütlesi ile orantılıdır.
Mekanikte, özünde iki tür kütle ile uğraşmak gerekir. Bunu anlamak için yazıyoruz Newton'un ikinci yasası ve yerçekimi kanunu:

f = ymM / R2 .

İkinci formül, m ve M kütleleri arasındaki karşılıklı çekim kuvvetini ifade eder, R, cisimler arasındaki mesafedir ve γ, yerçekimi sabitidir. Bir durumda, vücut bir F kuvvetinin etkisi altındadır ve ikinci durumda, çekici bir f kuvvetinin etkisi altındadır. Her iki durumda da aynı miktarı kütle m ile mi anlamalıyız?

Her iki kütlenin de aynı olduğuna inanılır, ancak klasik mekanikte bu hiçbir yerden gelmez ve hiçbir şekilde kanıtlanmaz. Gerçekten de, Newton'un ikinci yasasında, kütle m, bir cismin bir kuvvetin veya eylemsizlik ölçüsü. Kütle ne kadar büyük olursa, kuvvetin etkisine o kadar çok direnir ve bu nedenle aynı değerde operasyon gücü daha az ivme kazanır.

Evrensel yerçekimi yasasında, m kütlesi, kendisinden R mesafesi ile ayrılmış başka bir kütle ile bazı "gizemli" etkileşime girer. Burada kütle, "pasif" olanın aksine, başka bir kütle üzerindeki eyleminde "aktif"tir. , direnen atalet kütlesi. Bu aktif kütleye yerçekimi denir.

Eylemsizlik kütlesinden ayırt edilebilme "hakkına sahiptir". Einstein, evrensel yerçekimini maddi cisimlere özgü bir özellik olarak değil, maddi cisimlere yakın uzayın bir özelliği olarak değerlendirdi. O gerçeğinden hareket etti yerçekimi çekiciliği maddenin iç yapısına bağlı değildir.

Ve doğada, bedenlerin iç yapısının kayıtsız olmadığı kuvvetler vardır. Örneğin bir mıknatıs her cismi çekmez. Diamanyetik maddeler bile bir manyetik alan tarafından itilir. Bunun nedeni, atomik ve moleküler yapının derin özelliklerinde yatmaktadır.

Kütlelerin yerçekimi, kimyasal ve fiziksel doğasına bağlı değildir. Ayrıca, çeşitli cisimlerin Dünya'ya düşme hızlarının kütlelerine bağlı olmadığı hem deneysel hem de teorik olarak kanıtlanmıştır. Bir boşlukta, bir tüy ve bir kilogram ağırlık, herhangi bir yükseklikten aynı hızda düşecektir.

adalet talep etmek Galile dönüşümleri , izotropik ve homojen bir uzay hakkında bir hipotez ortaya koyduk. Uzayın özelliklerinin, içindeki maddi cisimlerin varlığına bağlı olmadığını varsayarsak, böyle bir hipotez doğrudur. Einstein, eylemsizlik ve yerçekimi kütlelerinin özdeşliğinden yola çıkarak, uzayın maddi cisimlerin yakınında özelliklerini değiştirdiğini, homojen ve izotropik olmaktan çıktığını ve bu tür uzaydaki diğer cisimlerin hareket yörüngelerinin eğri olduğunu öne sürdü. Gözlemci, uzaysal özelliklerde böyle bir değişikliği evrensel yerçekimi yasasının işleyişi olarak algılar. Einstein'ın varsayımı daha sonra deneylerde tekrar tekrar doğrulandı.

Kuvvetler hakkındaki hikayeyi bitirmek için cisimlerin hareketi yönünde hareket etmeyen ilginç bir kuvvet sınıfını ele alacağız.

Cismin hızı ve ivmesi ile başlangıç ​​noktasına olan uzaklığı vektörel niceliklerdir, yani bir yönü vardır. Cisim uzayda serbestçe hareket ederse, hareket yönü kuvvetin yönü ile çakışır.

Bununla birlikte, vücudun hareketi "birleşik" ise bu farklı şekilde gerçekleşir. Örneğin, dairesel bir yol boyunca hareketin dikkate değer bir özelliği vardır: hareket hızının yönü ve hareketin yönü. merkezcil kuvvet karşılıklı olarak dik. Güneş etrafında eliptik yörüngelerde hareket eden gezegenler, hareketlerinin vektörüne bir açıyla yönlendirilen merkezcil kuvvetlerin etkisini yaşarlar. Merkezcil kuvvet, yerçekimi kuvveti ile Güneş'e doğru dengelenir, böylece net kuvvet sıfır olur ve gezegenler atalet ile hareket eder.

Pirinç. "Dönme dolap".

Pirinç. 5. Dünyanın dönüşü, suyun kuzeyden güneye ve güneyden kuzeye akan nehirlerin sağ kıyısını yıkamasına neden olur..

Eğrisel bir yörüngede ataletten söz etmemiz garip görünebilir, çünkü Newton'un öğretisine göre atalet hareketi sadece düz çizgiler boyunca mümkündür. Einstein'ın cisimlerin eylemsizlikle hareket edebildiği düz çizgilerin maddi cisimlerin yakınında kavisli hale geldiği önermesi tam da burada etkilidir. Deneyler, ışığın bile Güneş'in yakınında yolunu büktüğünü göstermiştir. Ancak doğrusal dağılımı daha önce şüphesizdi.

Vücut hareketsizken eylemi tezahür etmeyen bir eylemsizlik kuvveti vardır, ancak vücut hareket etmeye başlar başlamaz hemen kendini gösterir. Bir cisim, t zamanında A noktasından B noktasına dönen bir diskin (“dönme dolap”) yarıçapı boyunca hareket eder. A noktası merkezden R 1 mesafesinde ve B noktası R 2 mesafesinde ise, o zaman bu noktaların doğrusal dönüş hızı ωR 1 ve ωR 2 olacaktır, burada ω dairesel hız disk. Bu, t süresi boyunca cismin yarıçapa dik doğrultudaki hızının ω(R 2 - R 1) değeri kadar değişeceği anlamına gelir. Bu nedenle hızlandırılacak

a \u003d ω (R 2 - R 1) / t,

veya F = mωV kuvveti.

V cismin diskin yarıçapı boyunca hızı sıfırsa, F kuvveti de sıfırdır. Bu kuvvet, cismin disk üzerindeki hareketine dik etki eder. Coriolis kuvveti denir. Örneğin Dünya'da bu kuvvet, nehirler meridyenler boyunca aktığında kendini gösterir (Şekil 5). Nehir kuzeyden güneye doğru akıyorsa, o zaman Dünya'nın batıdan doğuya dönmesi nedeniyle Coriolis kuvveti etki eder ve su batı yakasını yıkar; güneyden kuzeye, o zaman doğuya. AT Güney Yarımküre her şey tersten oluyor.