Savollar.

1. Jismlarning tezlashgan harakatining sababi nima?

Agar tanaga kuch ta'sir etsa, natijada tana tezlanish bilan harakat qiladi.

2. Jismga qancha kuch ta’sir etsa, bu kuchning tezlanishi shunchalik katta bo‘lishini ko‘rsatuvchi hayotdan misollar keltiring.

Qattiqroq urilgan to'p uzoqroqqa uchadi, chunki u yuqori tezlikda harakatlanadi, chunki unga zarba berilganda ko'proq tezlanish berilgan.

3. 20-rasmdan foydalanib, tajribalar qanday tashkil etilganligi va bu tajribalardan qanday xulosalar kelib chiqishini tasvirlab bering.

4. Nyutonning ikkinchi qonuni qanday o‘qiladi? Buning matematik formulasi nima?

5. Tezlanish vektorining yo'nalishi va jismga ta'sir etuvchi natijaviy kuchlar vektori haqida nima deyish mumkin?

Tezlanish vektori a va natijaviy kuchlarning F vektori birgalikda yo'naltiriladi.

6. Kuch birligini massa va tezlanish birliklarida ifodalang.

F \u003d am formulasidan biz 1H \u003d 1kg * 1m / s 2 \u003d 1kg / s 2 ni olamiz.

Mashqlar.

1. Velosipedchining massasi velosiped bilan birga 50 kg bo'lsa, velosipedchi 0,8 m/s 2 ga teng tezlanish bilan tepadan pastga dumalab tushadigan kuchni aniqlang.

2. Harakat boshlanganidan 20 s o'tgach, elektrovoz 4 m/s tezlikni rivojlantirdi. Agar elektrovozning massasi 184 t bo'lsa, tezlanishni beruvchi kuchni toping.

3. Massalari teng boʻlgan ikkita jism mos ravishda 0,08 m/s 2 va 0,64 m/s 2 tezlanishlar bilan harakatlanadi. Jismlarga ta'sir etuvchi kuchlarning modullari tengmi? Agar ikkinchi jismga 1,2 N kuch ta’sir etsa, ikkinchi jismga qanday kuch ta’sir qiladi?

4. Og'irligi 0,5 kg bo'lgan shar suv ostida qanday tezlanish bilan yuqoriga suzadi, agar unga ta'sir qiluvchi tortishish kuchi 5N, Arximed kuchi 10N, harakatga qarshilik kuchi o'rtacha 2N bo'lsa?

5. Basketbol to‘pi halqa va to‘rdan o‘tib, tortishish kuchi ta’sirida avval ortib borayotgan tezlik bilan pastga, polga urilgandan keyin esa pasaygan tezlik bilan yuqoriga harakatlanadi. To‘p pastga tushganda uning tezlanish, tezlik va siljish vektorlari tortishish kuchiga nisbatan qanday bo‘ladi? yuqoriga?

Yuqoriga ko'tarilayotganda to'pning tezligi va siljish vektorlari tortishish kuchiga qarama-qarshi, tezlanish vektori esa bir xil yo'nalishda bo'ladi. Pastga qarab harakatlanayotganda tezlik, siljish va tezlanish vektorlari bir xil yo‘nalishda bo‘ladi.

6. Tana to'g'ri chiziq bo'ylab doimiy tezlanish bilan harakat qiladi. Bu jismning harakatini tavsiflovchi qaysi miqdor har doim jismga qo'llaniladigan kuchlarning natijasi bilan birga yo'naltiriladi va qanday miqdorlar natijaga qarama-qarshi yo'naltirilishi mumkin?

Tezlanish vektori har doim qo'llaniladigan kuchlarning natijasi bilan ko'proq yo'nalishda bo'ladi va tezlik va siljish vektorlari ham qarama-qarshi, ham bir yo'nalishda yo'naltirilishi mumkin.

MUNISPAL DAVLAT TA’LIM MASSASI

"Ust-Jeguti, 4-son GIMNAZIYASI"

Abstrakt ochiq dars fizikadan 7-sinfda mavzu bo'yicha:

"Tana vazni. Og'irliksizlik"

Tayyorlagan: Urusova S.I.

Ust-Jeguta

2016-2017 yillar

Darsning maqsadi:

tarbiyaviy:"Kuch", "Og'irlik", "Elastiklik" mavzulari bo'yicha bilimlarni mustahkamlash, tana vazni tushunchasi bilan tanishtirish, uning xususiyatlari bilan tanishish, vaznni aniqlashni o'rgatish;

rivojlanmoqda: kognitiv qiziqishni, mantiqiy va xayoliy fikrlashni, olingan nazariy bilimlarni muammolarni hal qilishda amaliyotda qo'llash qobiliyatini rivojlantirish;

tarbiyalash: muammoning yechimini izlashda mustaqillikni tarbiyalash, tarbiyaviy hamkorlikni shakllantirish, darsga tayyorgarlik ko'rishda mustaqillikni va sinf oldida nutq so'zlash qobiliyatini tarbiyalash.

Uskunalar:“Fizika – muammoli kitob 7” D.A.Artemenkov, “Fizika 7-sinf” darsligi V.V. Belaga, laboratoriya dinamometri, og'irliklar to'plami, fizik diktant uchun matn, bo'r, maktab doskasi, ekran, proyektor, taqdimot.

Darslar davomida

Tashkiliy vaqt.

Salom. O'tir.

2. Laboratoriya ishining bajarilishini tahlil qilish, kundaliklarda baholash.

3.O'tilgan materialni takrorlash.

Bolalar, biz qanday kuchlarni uchratdik?

Gravitatsiya nima? U qayoqqa ketyapti? U nimaga biriktirilgan?

Elastik kuch haqida nima deyish mumkin? Va elastiklik kuchi qachon paydo bo'ladi?

Deformatsiya nima?

Ikki tur qanday?

Bugun biz kuchlarni o'rganishni davom ettiramiz. Lekin birinchi navbatda, o'tilgan material bo'yicha bilimlarni tekshirib ko'ramiz - biz jismoniy diktant yozamiz.

4. Materialning assimilyatsiyasini tekshirish.

7-sinf uchun jismoniy diktant.

1. Qaysi harf elastiklik kuchini bildiradi va kuch qanday o‘lchanadi?

2. Quvvatni o'lchaydigan asbob qanday nomlanadi?

3. Qanday harf ko'rsatilgan va tezlanish nima erkin tushish?

4. Gravitatsiyani hisoblash formulasini yozing.

5. Olingan bahorning qattiqligi laboratoriya ishi?

Barakalla. Endi yangi materialni o'rganishni boshlaylik.

5. Yangi materialni o'rganish.

Dars mavzusini yozing:

Tana vazni. Og'irliksizlik.

Yodingizda bo'lsin, biz harakat har doim o'zaro ekanligini aytdik: Yer tanani o'ziga tortadi, tana esa Yerni o'ziga tortadi. Bu qanday nomlanadi?

Keyin tayanch bizga (qanday kuch bilan?) elastiklik kuchi bilan ta'sir qilsa, biz ham tayanchga ta'sir qilamiz. Tayanchga qanday kuch ta'sir qiladi?

Og'irlik kuchi jismga Yer tomonidan ta'sir qiladi va boshqa kuch tananing og'irligi deb ataladigan tananing yon tomonidagi tayanchga ta'sir qiladi.

Yozing:

Og'irlik - bu jismning Yerga tortilishi tufayli tayanch yoki osma ustida harakat qiladigan kuch.

Yuk, Yerga tortish tufayli, og'irlik deb ataladigan kuch bilan bahorni cho'zadi.

Demak, og‘irlik – bu kuch va biz ilgari aytganimizdek massa emas. Bu tananing harakat qiladigan kuchi, tayanch yoki suspenziyani bosadi.

Agar qo'llab-quvvatlash statsionar bo'lsa, u holda tananing og'irligi raqamli bo'ladi kuchga teng tortishish:

Va surat:

Tana aloqa nuqtasida tayanch yoki suspenziya ustida ishlaydi, tayanchga perpendikulyar tortishish ta'siri ostida yo'naltiriladi.

Va agar tana tayanchga bosilmasa nima bo'ladi? U tayanch yoki suspenziyaga ta'sir qilmaydi, ya'ni uning og'irligi 0. Bu holat deyiladi vaznsizlik. Og'irliksizlik qayerda paydo bo'ladi? Kosmosda masofa ortib borishi bilan Yerga tortishish zaiflashadi, vazn kamayadi, tana ko'tariladi va endi tayanchga ta'sir qilmaydi. Uning og'irligi 0 ga teng.

Endi har biringizga o'zingizni astronavt kabi his qilish uchun noyob imkoniyat beriladi. Yuqoriga sakrab chiqing. Havoda bo'lganingizda, siz tayanchni bosmadingiz va shuning uchun sizning vazningiz 0 ga teng edi.

Yozing:

Vaznsizlik - bu tananing tayanch yoki suspenziyaga ta'sir qilmagan holati.

Shunday qilib, qisqa vaqt ichida biz o'zimizni astronavtlardek his qildik - biz amalda kosmosga chiqdik.

Va kosmos juda ko'p sirlarga to'la.

5. O'rganilgan materialni birlashtirish.

a) yoqilgan kichkina bola, stulda turadi va mehmonlarga she'r o'qiydi, tortishish kuchi 200 N. Bu bolaning vazni qancha? (200N)

b) O'zingizni tekshiring

Jismoniy miqdor va uning belgilanishi o'rtasidagi yozishmalarni o'rnating. (harf raqami)

A) Gravitatsiya 1. g

B) Tana vazni 2. F og'ir

C) Tana vazni 3. P

D) Tezlanish 4. k

bepul 5. m

Javob:

Rasmda qanday kuch ko'rsatilgan? (raqam - harf)

A) tana vazni

B) Tayanch reaksiya kuchi

B) tortishish kuchi

Javob:

6. Uy vazifasi.§26 (o'qing. savollarga javob bera olish)

Qo'shimcha vazifalar

Afrika tuyaqush tuxumi tovuq tuxumidan farq qiladi: uning 1,5 sm qalinlikdagi qobig'i 1270 N yukga bardosh bera oladi. Uni pishirish uchun 40 daqiqa vaqt ketadi, og'irligi esa 18 N. Uning massasi qancha? (1,8 kg)

Tuya og'irligi 320 kg dan oshmaydigan yukni ko'tarishi mumkin. Tuyaning ko'tarish kuchi qanday?

Yuk o'z og'irligi bilan tuyaga ta'sir qiladi, uni ko'tarish uchun tuya ham xuddi shunday kuchni qo'llashi kerak. Bu ko'tarish deb ataladi. (3200 N)

7. Darsning qisqacha mazmuni. Reflektsiya.

Dars yakuniga etib bormoqda. O'rganganlaringizni tekshirish vaqti keldi. Sinfda o'zingizni baholang: Ekranda insonning holatini tavsiflovchi tasvirlar ko'rsatiladi. Ushbu darsdan keyin sizning holatingizga mos keladigan rasmni tanlang.

Jismning tortishish kuchi ta'sirida harakati dinamik fizikaning markaziy mavzularidan biridir. Hatto oddiy maktab o'quvchisi ham dinamika bo'limi uchtaga asoslanganligini biladi. Keling, ushbu mavzuni yaxshilab tushunishga harakat qilaylik va har bir misolni batafsil tavsiflovchi maqola tortishish ta'siri ostida tananing harakatini o'rganishni iloji boricha foydali qilishga yordam beradi.

Biroz tarix

Qadim zamonlardan beri odamlar hayotimizda sodir bo'layotgan turli hodisalarni qiziqish bilan kuzatishgan. Insoniyat uzoq vaqt davomida ko'plab tizimlarning tamoyillari va tuzilishini tushuna olmadi, ammo atrofimizdagi dunyoni o'rganishning uzoq yo'li ajdodlarimizni ilmiy inqilobga olib keldi. Hozirgi kunda texnologiya aql bovar qilmaydigan tezlikda rivojlanayotgan bir paytda, odamlar ma'lum mexanizmlar qanday ishlashi haqida deyarli o'ylamaydilar.

Ayni paytda ajdodlarimiz tabiat jarayonlari, dunyo tuzilishi sirlari bilan doimo qiziqib, eng qiyin savollarga javob izlaganlar va ularga javob topmaguncha o‘rganishni to‘xtatmaganlar. Masalan, mashhur olim Galileo Galiley 16-asrda o'ziga shunday savollarni bergan: "Nima uchun jismlar doimo yiqilib tushadilar, ularni erga qanday kuch jalb qiladi?" 1589 yilda u bir qator tajribalar o'tkazdi, ularning natijalari juda qimmatli bo'ldi. U Piza shahridagi mashhur minoradan narsalarni tashlab, turli jismlarning erkin tushishi naqshlarini batafsil o'rgangan. U chiqargan qonunlar yana bir mashhur ingliz olimi - ser Isaak Nyuton tomonidan formulalar bilan takomillashtirildi va batafsilroq tavsiflangan. Aynan u deyarli barcha zamonaviy fizikaga asoslangan uchta qonunning egasidir.

Bundan 500 yil muqaddam tasvirlangan jismlarning harakat qonunlari bugungi kungacha ham dolzarbligi, sayyoramizning o‘zgarmas qonunlarga bo‘ysunishini bildiradi. Zamonaviy odam dunyoni tartibga solishning asosiy tamoyillarini hech bo'lmaganda yuzaki o'rganish kerak.

Dinamikaning asosiy va yordamchi tushunchalari

Bunday harakat tamoyillarini to'liq tushunish uchun siz avval ba'zi tushunchalar bilan tanishishingiz kerak. Shunday qilib, eng zarur nazariy atamalar:

• O'zaro ta'sir - bu jismlarning bir-biriga ta'siri bo'lib, unda bir-biriga nisbatan o'zgarish yoki ularning harakatining boshlanishi mavjud. O'zaro ta'sirning to'rt turi mavjud: elektromagnit, kuchsiz, kuchli va tortishish.
• Tezlik jismoniy miqdor jismning harakat tezligini bildiradi. Tezlik vektor, ya'ni u nafaqat qiymatga, balki yo'nalishga ham ega.
• Tezlashtirish - bu bizga ma'lum bir vaqt ichida tananing tezligining o'zgarish tezligini ko'rsatadigan qiymat. U ham
• Yo'lning traektoriyasi egri chiziq, ba'zan esa to'g'ri chiziq bo'lib, u harakatlanayotganda tanani belgilaydi. Bir tekis to'g'ri chiziqli harakatda traektoriya siljish qiymatiga to'g'ri kelishi mumkin.
• Yo'l - bu traektoriyaning uzunligi, ya'ni tananing ma'lum bir vaqt ichida bosib o'tgan uzunligi.
• Inertial sanoq sistemasi deb Nyutonning birinchi qonuni bajariladigan, ya’ni barcha tashqi kuchlar to’liq bo’lmagan taqdirda jism o’z inertsiyasini saqlab qoladigan muhitdir.

Yuqoridagi tushunchalar sizning boshingizda tortishish kuchi ta'sirida jismning harakatini simulyatsiya qilishni to'g'ri chizish yoki tasavvur qilish uchun etarli.

Kuch nimani anglatadi?

Keling, mavzuimizning asosiy tushunchasiga o'tamiz. Demak, kuch - bu miqdor bo'lib, uning ma'nosi bir jismning boshqasiga miqdoriy ta'siri yoki ta'siridir. Va tortishish - bu sayyoramiz yuzasida yoki yaqinida joylashgan har bir jismga ta'sir qiluvchi kuch. Savol tug'iladi: bu kuch qayerdan keladi? Javob qonunda tortishish kuchi.

Gravitatsiya nima?

Yerning yon tomonidagi har qanday jismga tortishish kuchi ta'sir qiladi, bu unga biroz tezlanishni beradi. Gravitatsiya har doim vertikal pastga, sayyoraning markaziga qarab yo'nalishga ega. Boshqacha qilib aytganda, tortishish kuchi jismlarni yerga tortadi, shuning uchun ham jismlar doimo pastga tushadi. Ma'lum bo'lishicha, tortishish kuchi maxsus holat tortishish kuchi. Nyuton ikki jism orasidagi tortishish kuchini topishning asosiy formulalaridan birini chiqardi. Bu shunday ko'rinadi: F \u003d G * (m 1 x m 2) / R 2.

Erkin tushish tezlashuvi nima?

Muayyan balandlikdan chiqarilgan jism tortishish kuchi ta'sirida doimo pastga qarab uchadi. Jismning tortishish kuchi ta'sirida vertikal yuqoriga va pastga harakatini tenglamalar bilan tasvirlash mumkin, bu erda asosiy doimiy tezlanishning "g" qiymati bo'ladi. Bu qiymat faqat tortishish kuchining ta'siridan kelib chiqadi va uning qiymati taxminan 9,8 m / s 2 ni tashkil qiladi. Ma’lum bo‘lishicha, balandlikdan boshlang‘ich tezliksiz uloqtirilgan jism tezlanish bilan pastga siljiydi qiymatiga teng"g".

Jismning tortishish kuchi ta'sirida harakati: masalalarni yechish formulalari

Og'irlik kuchini topishning asosiy formulasi quyidagicha: F tortishish \u003d m x g, bu erda m - kuch ta'sir qiladigan jismning massasi va "g" - tortishish tezlashishi (vazifani soddalashtirish uchun u ko'rib chiqiladi) 10 m / s ga teng bo'lishi 2) .

Qachon noma'lum bo'lganini topish uchun yana bir nechta formulalar qo'llaniladi erkin harakat tanasi. Shunday qilib, masalan, tana bosib o'tgan yo'lni hisoblash uchun ushbu formulaga ma'lum qiymatlarni almashtirish kerak: S \u003d V 0 x t + a x t 2/2 (yo'l). summasiga teng boshlang'ich tezlik ko'paytmalari vaqt va tezlanish ko'paytmalari vaqt kvadrati 2 ga bo'linadi).

Jismning vertikal harakatini tavsiflash uchun tenglamalar

Jismning tortishish kuchi taʼsirida vertikal boʻylab harakatini quyidagi tenglama bilan tasvirlash mumkin: x \u003d x 0 + v 0 x t + a x t 2 / 2. Ushbu ifodadan foydalanib, siz jismning koordinatalarini topishingiz mumkin. tananing ma'lum bir vaqtning o'zida. Siz shunchaki muammoda ma'lum bo'lgan qiymatlarni almashtirishingiz kerak: boshlang'ich joylashuvi, boshlang'ich tezligi (agar tana shunchaki qo'yib yuborilmasa, balki biron bir kuch bilan itarilgan bo'lsa) va tezlanish, bizning holatlarimizda u teng bo'ladi tezlashuv g.

Xuddi shu tarzda siz tortishish kuchi ta'sirida harakatlanadigan jismning tezligini topishingiz mumkin. Har qanday vaqtda noma'lum qiymatni topish ifodasi: v \u003d v 0 + g x t (boshlang'ich tezlikning qiymati nolga teng bo'lishi mumkin, keyin tezlik erkin tushish tezlashuvining vaqt qiymati bo'yicha mahsulotiga teng bo'ladi. tana harakat qiladi).

Jismlarning tortishish kuchi ta'sirida harakati: vazifalar va ularni hal qilish usullari

Gravitatsiya bilan bog'liq ko'plab muammolar uchun quyidagi rejadan foydalanishni tavsiya etamiz:

1. O'zingiz uchun qulay inertial mos yozuvlar tizimini aniqlash uchun odatda Yerni tanlash odatiy holdir, chunki u ISO uchun ko'plab talablarga javob beradi.
2. Vujudga ta'sir qiluvchi asosiy kuchlarni ko'rsatadigan kichik rasm yoki chizmani chizing. Jismning tortishish kuchi ta'sirida harakati, agar u g ga teng tezlanishga duchor bo'lsa, jismning qaysi yo'nalishda harakatlanishini ko'rsatadigan eskiz yoki diagrammani nazarda tutadi.
3. Keyin siz kuchlarni proektsiyalash yo'nalishini va natijada tezlashuvni tanlashingiz kerak.
4. kuyish noma'lum miqdorlar va ularning yo'nalishini belgilaydi.
5. Nihoyat, muammolarni hal qilish uchun yuqoridagi formulalardan foydalanib, tezlanish yoki bosib o'tgan masofani topish uchun ma'lumotlarni tenglamalarga almashtirish orqali barcha noma'lumlarni hisoblang.

Oson vazifa uchun tayyor yechim

Qachon gaplashamiz Jismning tortishish kuchi ta'sirida harakati kabi hodisa haqida, muammoni hal qilish uchun qaysi yo'l amaliyroq ekanligini aniqlash qiyin bo'lishi mumkin. Biroq, bir nechta fokuslar mavjud bo'lib, ulardan foydalanib, siz hatto eng ko'pini osongina hal qilishingiz mumkin qiyin vazifa. Shunday qilib, keling, muayyan muammoni qanday hal qilishning jonli misollarini ko'rib chiqaylik. Keling, tushunarli muammodan boshlaylik.

Jism 20 m balandlikdan boshlang'ich tezligisiz qo'yib yuborildi. Yer yuzasiga chiqish uchun qancha vaqt ketishini aniqlang.

Yechish: jismning bosib o'tgan yo'lini bilamiz, boshlang'ich tezligi 0 ga teng ekanligini bilamiz.Jismga faqat tortishish kuchi ta'sir qilishini ham aniqlashimiz mumkin, bu jismning tortishish kuchi ta'sirida harakatlanishi ekani ma'lum bo'ladi. , va shuning uchun biz ushbu formuladan foydalanishimiz kerak: S = V 0 x t + a x t 2 /2. Bizning holatimizda a \u003d g bo'lgani uchun, ba'zi o'zgarishlardan keyin biz quyidagi tenglamani olamiz: S \u003d g x t 2 / 2. Endi bu formula orqali vaqtni ifodalashgina qoladi, biz t 2 \u003d 2S / g ni olamiz. Keling, ma'lum qiymatlarni almashtiramiz

Shunday qilib, bizning javobimiz: tana 2 soniya ichida erga tushadi.

Muammoni tezda hal qilishga imkon beruvchi hiyla quyidagicha: yuqoridagi muammoda tananing tasvirlangan harakati bir yo'nalishda (vertikal pastga) sodir bo'lishini sezishingiz mumkin. Bu bir xil tezlashtirilgan harakatga juda o'xshaydi, chunki tortishish kuchidan tashqari tanaga hech qanday kuch ta'sir qilmaydi (biz havo qarshiligi kuchini e'tiborsiz qoldiramiz). Buning yordamida siz tanaga ta'sir qiluvchi kuchlarning joylashuvi bilan chizmalar tasvirlarini chetlab o'tib, bir tekis tezlashtirilgan harakat bilan yo'lni topish uchun oson formuladan foydalanishingiz mumkin.

Murakkabroq masalani yechish misoli

Va endi, agar tana vertikal ravishda harakatlanmasa, lekin harakatning yanada murakkab tabiatiga ega bo'lsa, tortishish ta'sirida jismning harakati uchun muammolarni qanday hal qilish yaxshiroq ekanligini ko'rib chiqamiz.

Masalan, quyidagi vazifa. Massasi m bo'lgan jism noma'lum tezlanish bilan pastga siljiydi eğimli tekislik, uning ishqalanish koeffitsienti k ga teng. Agar qiyalik burchagi a ma'lum bo'lsa, berilgan jism harakatlanayotganda mavjud bo'lgan tezlanishning qiymatini aniqlang.

Yechim: Yuqorida tavsiflangan rejadan foydalanishingiz kerak. Avvalo, jismning tasviri va unga ta'sir qiluvchi barcha kuchlar bilan eğimli tekislikning rasmini chizing. Ma'lum bo'lishicha, unga uchta komponent ta'sir qiladi: tortishish kuchi, ishqalanish va tayanchning reaktsiya kuchi. Ko'rinish umumiy tenglama natijaviy kuchlar quyidagicha: F ishqalanish + N + mg = ma.

Muammoning asosiy jihati - burchak ostida moyillik holati a. Kuchlarni ho'kiz o'qiga va oy o'qiga proyeksiya qilishda ushbu shartni hisobga olish kerak, keyin biz olamiz quyidagi ifoda: mg x sin a - F ishqalanish = ma (x o'qi uchun) va N - mg x cos a = F ishqalanish (oy o'qi uchun).

F ishqalanish ishqalanish kuchini topish formulasi bilan hisoblash oson, u k x mg ga teng (ishqalanish koeffitsienti tana massasi va erkin tushish tezlashuvi mahsulotiga ko'paytiriladi). Barcha hisob-kitoblardan so'ng, faqat formulada topilgan qiymatlarni almashtirish qoladi, tananing eğimli tekislik bo'ylab harakatlanishini tezlashtirishni hisoblash uchun soddalashtirilgan tenglama olinadi.

Jismlarning harakatining sababi nima? Bu savolga javob mexanikaning dinamika deb ataladigan bo'limi tomonidan beriladi.
Qanday qilib tananing tezligini o'zgartirish mumkin, uni tezroq yoki sekinroq harakatlantirish mumkin? Faqat boshqa organlar bilan o'zaro aloqada bo'lganda. O'zaro ta'sirlashganda jismlar nafaqat tezlikni, balki harakat yo'nalishini ham o'zgartirishi va shakli va hajmini o'zgartirishi mumkin. Dinamikada jismlarning bir-biriga ta'sirining miqdoriy o'lchovi uchun kuch deb ataladigan miqdor kiritiladi. Va kuch ta'sirida tezlikning o'zgarishi tezlashuv bilan tavsiflanadi. Tezlanishning sababi kuchdir.

Kuch tushunchasi

Kuch - bu tananing deformatsiyasida yoki boshqa jismlarga nisbatan harakatining o'zgarishida namoyon bo'ladigan bir jismning boshqasiga ta'sirini tavsiflovchi vektor fizik miqdori.

Kuch F harfi bilan belgilanadi. SI tizimidagi o'lchov birligi Nyuton (N) bo'lib, u ta'siri ostida bir kilogramm og'irlikdagi jism kvadrat soniyasiga bir metr tezlanishni oladigan kuchga teng. F kuchi, agar uning moduli, fazodagi yo'nalishi va qo'llash nuqtasi berilgan bo'lsa, to'liq aniqlanadi.
Kuchlarni o'lchash uchun dinamometr deb ataladigan maxsus qurilma ishlatiladi.

Tabiatda nechta kuch bor?

Kuchlarni ikki turga bo'lish mumkin:

1. Ular bevosita o'zaro ta'sir, aloqa (elastik kuchlar, ishqalanish kuchlari) bilan harakat qiladilar;
2. Ular masofada, uzoq masofada (tortishish, tortishish, magnit, elektr) harakat qilishadi.

To'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sirda, masalan, o'yinchoq quroldan otish, jismlar dastlabki holatga nisbatan shakli va hajmining o'zgarishini, ya'ni siqilish, cho'zish, egilish deformatsiyasini boshdan kechiradi. Otishdan oldin to'pponcha prujinasi siqiladi, o'q prujinaga tegganda deformatsiyalanadi. Bunday holda, kuchlar deformatsiya momentida harakat qiladi va u bilan birga yo'qoladi. Bunday kuchlar elastik deb ataladi. Ishqalanish kuchlari jismlarning to'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'siridan kelib chiqadi, ular aylanayotganda, bir-biriga nisbatan siljiydi.

Masofada harakat qiluvchi kuchlarga misol qilib tashlangan toshni keltirish mumkin, tortishish kuchi tufayli u Yerga tushadi, okean qirg'oqlarida sodir bo'ladi. Masofa ortishi bilan bu kuchlar kamayadi.
O'zaro ta'sirning jismoniy xususiyatiga qarab, kuchlarni to'rt guruhga bo'lish mumkin:

• zaif;
• kuchli;
• tortishish kuchi;
• elektromagnit.

Biz tabiatda bu kuchlarning barcha turlarini uchratamiz.
Gravitatsion yoki tortishish kuchlari eng universaldir, massaga ega bo'lgan har qanday narsa bu o'zaro ta'sirlarni boshdan kechirishga qodir. Ular hamma joyda mavjud va hamma narsani qamrab oladi, lekin juda zaif, shuning uchun biz ularni, ayniqsa uzoq masofalarda sezmaymiz. Gravitatsion kuchlar uzoq masofali bo'lib, koinotdagi barcha jismlarni bog'laydi.

Zaryadlangan jismlar yoki zarralar o'rtasida elektromagnit o'zaro ta'sirlar harakat orqali sodir bo'ladi elektromagnit maydon. Elektromagnit kuchlar bizga ob'ektlarni ko'rishga imkon beradi, chunki yorug'lik elektromagnit o'zaro ta'sir shakllaridan biridir.

Zaif va kuchli o'zaro ta'sirlar atom tuzilishini o'rganish tufayli ma'lum bo'ldi va atom yadrosi. Yadrolardagi zarralar o'rtasida kuchli o'zaro ta'sirlar sodir bo'ladi. Zaiflar bir-biriga o'zaro o'zgarishlarni tavsiflaydi elementar zarralar, termoyadroviy sintez reaktsiyalarida va yadrolarning radioaktiv parchalanishida harakat qiladi.

Agar tanaga bir nechta kuchlar ta'sir qilsa nima bo'ladi?

Jismga bir nechta kuchlar ta'sir qilganda, bu harakat bir vaqtning o'zida ularning geometrik yig'indisiga teng bitta kuch bilan almashtiriladi. Bu holda olingan kuch natijaviy kuch deb ataladi. U tanaga bir vaqtning o'zida ta'sir qiluvchi kuchlar kabi tezlanishni beradi. Bu kuchlarning superpozitsiyasi deb ataladigan printsipdir.

Kuch tushunchasi barcha fizika uchun juda muhim, chunki harakatni o'zgartiruvchi sabab kuchdir. jismoniy jismlar. Garchi biz har xil kuchlarning ta'sirini o'zimizga tez-tez his qilsak ham, kuch nima ekanligini aniqlash juda qiyin. Mexanika turli xil kuchlarni asosan jismlarga ta'siriga qarab o'rganadi. Har qanday jismning harakat tezligini yoki yo'nalishini o'zgartirganligini sezsak, unda biz unga kuch ta'sir qilganini aytamiz. Shuning uchun eng keng tarqalgan ta'rif: kuch - bu bir jismning boshqasiga ta'siri. Ammo bu formulada juda kam ijobiy tarkib mavjud, chunki u ta'sir mexanizmini ochib bermaydi.

Kuchlarning boshqa tabiatga ega ekanligini hech bo'lmaganda quyidagi misollardan ko'rish mumkin. Mushaklar kuchi bilan biz yuklangan aravani harakatga keltiramiz va ma'lum bir tezlikka erishgandan so'ng, u bir tekis aylanadi. Bu erda o'zini namoyon qiladi bitta tana harakati(bizning qo'llarimiz) boshqasiga(arava). Ishqalanish kuchi inertsiya bilan harakatlanadigan temir yo'l vagonini asta-sekin to'xtatadi.

Ammo bu erda boshqa kuchga misol: tosh bir xil tezlanish bilan erga tushadi. Bu unga ta'sir qiladi tortishish kuchi. Bu kuch biroz g'ayrioddiy, chunki bu erda bir jism (Yer) boshqasiga (toshga) masofada hech qanday oraliq aloqasiz ta'sir qiladi. Umumjahon tortishish kuchlari butun olamni qamrab oladi va ular bir-biridan qanchalik uzoqda bo'lishidan qat'i nazar, barcha moddiy jismlar o'rtasida harakat qiladi. Elektrostatik va magnit tortishish kuchlari tortishish kuchiga o'xshash, chunki bu kuchlar ham masofada harakat qiladi.

Uchinchi turdagi kuch bor, u inersiya kuchi deb ataladi. Biz buni ayniqsa avtobus qattiq tormozlaganda yoki keskin burilish qilganda yaxshi his qilamiz.

Turli jismlar o'rtasida ta'sir qiluvchi kuchlar nisbatan bir xil ekanligini yuqorida aytgan edik inertial tizimlar ma'lumotnoma. Bu erda inertial bo'lmagan sanoq sistemalari haqida bir necha so'z aytish o'rinlidir. Bir xilda emas, balki tezlanish bilan harakat qiladigan kuzatuvchini tasavvur qilish mumkin. Shunda butun jismoniy olam unga butunlay boshqacha bo'lib tuyuladi va u kuchlar aslida mavjud bo'lmagan jismlarga ta'sir qilishini aniqlaydi.

Masalan, kimdir chuqur quduqqa erkin tushadigan lift vagonining shisha devorlari orqali o'z kuzatuvlarini o'tkazsin. Bunday tushish bilan kuzatuvchi vaznsizlik holatida bo'ladi; shuning uchun u tortishish kuchi unga ta'sir qilmaydi deb taxmin qilishi mumkin! Har xil jismlarning harakat tezligini o'zlariga nisbatan o'lchab (masalan, yiqilish sodir bo'lgan shaxta devorining tezligi) u devorning bir xil tezlashtirilgan harakatini aniqlaydi va shuning uchun Nyuton qonuniga ko'ra, kuch unga ta'sir qilishi kerak.

Ammo sog'lom fikr parashyutda uchuvchiga uzoqqa sakrashda Yer unga tez va tezroq yaqinlashayotganini aytadi, bu unga qandaydir kuch tezlanish bergani uchun emas. U bu yerda Nyuton qonunini quyidagicha tushunish kerakligini biladi: aynan u, bir xil tezlanish bilan yiqilgan parashyutchi.

Er sharoitida kuch qaysi jismga tatbiq etilishini aniqlash nisbatan oson. Ammo o'zingizni kosmosda tasavvur qiling. Biz uzoqdagi yulduzni kuzatamiz va u biz tomon tezlashgan tezlikda harakatlanayotganini ko'ramiz. Keling, uning massasini bilamiz deb faraz qilaylik. Keyin biz unga ta'sir qiluvchi kuchni aniqlaymiz va shunga asoslanib, biz bir nechta turli taxminlarni qilishimiz mumkin:

1. Yulduz harakatsiz, unga hech qanday kuch ta'sir qilmaydi va biz uning yuzasiga tushamiz.
2. Biz bir tekis va to'g'ri chiziqda harakat qilamiz, yulduz esa tezlikni oshiruvchi ulkan kosmik kemadir.
3. Biz ham, yulduz ham turli kuchlar ta'sirida harakat qilamiz. Ehtimol, yulduzni qandaydir ulkan, ko'rinmas moddiy jism o'ziga jalb qiladi.

Taxminlarning qaysi biri to'g'ri ekanligini aniqlash, ko'proq tadqiqot qilinmaguncha juda qiyin. Bu qiyinchiliklar noinertial sanoq sistemalarida “oddiy” kuchlardan tashqari, sanoq sistemasi ichida ham, undan tashqarida ham “fikrli” kuchlar mavjudligi sababli yuzaga keladi. Xayoliy kuch ta'siriga misol sifatida erkin yiqilib tushayotgan lift kabinasidan kuzatilgan mil devorlarining tezlashtirilgan harakatini keltirish mumkin. Biz xayoliy kuchlarni faqat o'lchovlar asosida aniqlaymiz. Biroq, inertial bo'lmagan tizim ichida oddiy, xayoliy bo'lmagan kuchlar ushbu tizimdan tashqaridagidan kam emas.

Eslatib o'tamiz, masalan, ortiqcha yuk kuchi, astronavt traektoriyaning faol qismida boshdan kechiradi kosmik kema. Og'irlik kuchiga qarshi tezlashtirilgan harakat, Yer yuzasida tortishish kuchidan bir necha baravar ko'p ortiqcha yuk hosil qilish mumkin. Sababsiz emas, ortiqcha yuklar odatda g birliklarida o'lchanadi (g - Yer yuzasida tortishishning tezlashishi). Agar kosmonavt 5 g ortiqcha yukni boshdan kechirsa, bu uning vazni Yerdagidan besh baravar ko'p bo'lishini anglatadi.

Bu kuchlar inersiyadan kelib chiqadi: Nyutonning birinchi qonuniga muvofiq tana dam olish holatini yoki bir tekis va to'g'ri chiziqli harakatni saqlab qolishga intiladi. Ushbu holatning o'zgarishi, harakat va reaktsiya qonuniga ko'ra, tananing "qarshiligi" ga olib keladi. Shuning uchun ba'zan harakat va reaksiya qonuni shaklida yoziladi:

Bu erda F - ta'sir qiluvchi kuch va ma - inersiya kuchi. Inertsiya kuchi tananing massasiga proportsionaldir.
Mexanikada, asosan, ikki turdagi massa bilan shug'ullanish kerak. Buni tushunish uchun biz yozamiz Nyutonning ikkinchi qonuni va tortishish qonuni:

f = gmM / R 2.

Ikkinchi formula m va M massalari orasidagi o'zaro tortishish kuchini ifodalaydi, R - jismlar orasidagi masofa, g - tortishish doimiysi deb ataladi. Bir holatda jism F kuch ta'sirida, ikkinchi holatda esa f jozibador kuch ta'sirida bo'ladi. Ikkala holatda ham bir xil miqdorni m massasi bilan tushunishimiz kerakmi?

Ikkala massa ham bir xil, deb ishoniladi, garchi klassik mexanikada bu hech qanday joydan kelib chiqmaydi va hech qanday tarzda isbotlanmagan. Darhaqiqat, Nyutonning ikkinchi qonunida m massa jismning kuch yoki kuch ta'siriga "qarshiligi" o'lchovidir. inertsiya o'lchovi. Massa qanchalik katta bo'lsa, u kuch ta'siriga shunchalik ko'p qarshilik ko'rsatadi va shuning uchun bir xil qiymatda ish kuchi kamroq tezlanishni oladi.

Umumjahon tortishish qonunida esa m massasi undan R masofasi bilan ajratilgan boshqa massa bilan qandaydir “sirli” o‘zaro ta’sirda ishtirok etadi. Bu yerda massa boshqa massaga nisbatan “faol” bo‘lib, “faol”dir. passiv", inertsiya massasiga qarshilik ko'rsatadi. Bu faol massa tortishish deyiladi.

U inertial massadan ajralib turishga "huquqi bor". Eynshteyn universal tortishishni moddiy jismlarga xos xususiyat sifatida emas, balki moddiy jismlar yaqinidagi fazoning xossasi deb hisoblagan. U shundan kelib chiqdi tortishish kuchi moddaning ichki tuzilishiga bog'liq emas.

Tabiatda esa jismlarning ichki tuzilishi befarq bo'lmagan kuchlar mavjud. Masalan, magnit har bir tanani o'ziga tortmaydi. Diamagnit moddalar hatto magnit maydon tomonidan itariladi. Buning sababi atom va molekulyar strukturaning chuqur xususiyatlarida.

Massalarning tortishish kuchi ularning kimyoviy va fizik tabiatiga bog'liq emas. Bundan tashqari, turli jismlarning Yerga tushish tezligi ularning massasiga bog'liq emasligi ham eksperimental, ham nazariy jihatdan isbotlangan. Vakuumda paxmoq va kilogramm vazn har qanday balandlikdan bir xil tezlikda tushadi.

Adolat talab qilish Galiley o'zgarishlari , biz izotrop va bir jinsli fazo haqida gipotezani ilgari surdik. Agar fazoning xossalari undagi moddiy jismlarning mavjudligiga bog'liq emas deb hisoblasak, bunday gipoteza to'g'ri bo'ladi. Eynshteyn inertial va gravitatsion massalarning bir xilligidan kelib chiqib, fazo moddiy jismlar yaqinida oʻz xossalarini oʻzgartirishi, u bir jinsli va izotropik boʻlishni toʻxtatib qoʻyishi va bunday fazodagi boshqa jismlarning harakat traektoriyalari egri boʻlishini taklif qildi. Kuzatuvchi fazoviy xususiyatlarning bunday o'zgarishini universal tortishish qonunining ishlashi sifatida qabul qiladi. Eynshteynning taxmini keyinchalik tajribalarda bir necha bor tasdiqlandi.

Kuchlar haqidagi hikoyani yakunlash uchun biz jismlarning harakat yo'nalishi bo'yicha harakat qilmaydigan bir qiziqarli kuchlar sinfini ko'rib chiqamiz.

Jismning tezligi va tezlanishi va boshlang'ich nuqtadan unga bo'lgan masofa barcha vektor miqdorlardir, ya'ni ular yo'nalishga ega. Agar tana kosmosda erkin harakat qilsa, uning harakat yo'nalishi kuch yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Ammo, agar tananing harakati "bog'langan" bo'lsa, bu boshqacha sodir bo'ladi. Masalan, dumaloq yo'l bo'ylab harakat ajoyib xususiyatga ega: harakat tezligining yo'nalishi va harakat yo'nalishi. markazlashtiruvchi kuch o'zaro perpendikulyar. Quyosh atrofida elliptik orbita bo'ylab harakatlanadigan sayyoralar o'zlarining harakat vektoriga burchakka yo'naltirilgan markazga qo'zg'atuvchi kuchlarning ta'sirini boshdan kechiradilar. Markazdan qochish kuchi Quyoshga tortish kuchi bilan muvozanatlanadi, shuning uchun aniq kuch nolga teng va sayyoralar inertsiya bilan harakat qiladi.

Guruch. "Ferris g'ildiragi".

Guruch. 5. Yerning aylanishi suvning shimoldan janubga va janubdan shimolga oqadigan daryolarning o'ng qirg'og'ini yuvib ketishiga olib keladi..

Egri chiziqli orbitadagi inersiya haqida gapirayotganimiz g'alati tuyulishi mumkin, chunki Nyutonning fikricha, inersiya harakati faqat to'g'ri chiziqlar bo'ylab mumkin. Aynan shu yerda Eynshteynning jismlar boʻylab inersiya bilan harakatlanishi mumkin boʻlgan toʻgʻri chiziqlar moddiy jismlar yaqinida qiyshiq boʻladi, degan taklifi taʼsir qiladi. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, hatto yorug'lik ham Quyosh yaqinida o'z yo'lini buradi. Ammo uning to'g'ri chiziqli taqsimlanishi ilgari shubhali emas edi.

Inertial kuch mavjud bo'lib, uning harakati tana harakatsiz bo'lganda namoyon bo'lmaydi, lekin u tananing harakatlanishi bilanoq darhol o'zini namoyon qiladi. Jism aylanadigan diskning radiusi bo'ylab ("aylanuvchi g'ildirak") t vaqt ichida A nuqtadan B nuqtaga harakat qiladi. Agar A nuqta markazdan R 1 masofada va B nuqta R 2 masofada joylashgan bo'lsa, u holda bu nuqtalarning chiziqli aylanish tezligi ōR 1 va ōR 2 bo'ladi, bu erda ō dumaloq tezlik disk. Bu shuni anglatadiki, t vaqt ichida tananing radiusga perpendikulyar yo'nalishdagi tezligi ō(R 2 - R 1) qiymatiga o'zgaradi. Shuning uchun u tezlashadi

a \u003d ō (R 2 - R 1) / t,

yoki kuch F = mōV.

Agar V jismning disk radiusi bo'ylab tezligi nolga teng bo'lsa, F kuchi ham nolga teng. Bu kuch diskdagi jismning harakatiga perpendikulyar ta'sir qiladi. U Koriolis kuchi deb ataladi. Yerda bu kuch, masalan, daryolar meridianlar bo'ylab oqayotganda o'zini namoyon qiladi (5-rasm). Agar daryo shimoldan janubga oqsa, u holda Yerning g'arbdan sharqqa aylanishi tufayli Koriolis kuchi harakat qiladi va suv g'arbiy qirg'oqni yuvadi; agar janubdan shimolga, keyin sharqqa. DA janubiy yarim shar hammasi teskari tartibda sodir bo'ladi.