Инерция. Законы Ньютона / «Естествознание»

 
 
01

Динамика — это раздел механики, в котором изучаются причины возникновения движения. Говоря о движении, мы обычно подразумеваем три фактора, совокупность которых называется системой отсчета:

 
тело отсчета система координат время
   
02

Тело отсчета — это тело, относительно которого рассматривается движение всех остальных тел. Фактически, телом отсчета можно назвать наблюдателя. В качестве системы координат используется трехмерная декартовая система, в которой три оси (

x, y и z) направлены перпендикулярно друг к другу. Также необходимо условиться, что промежутки времени во всех системах отсчета проходят одинаково.

03 Если тело сохраненяет состояние покоя или состояния равномерного прямолинейного движения, то это — явление инерции (или, по-другому, инертности). С точки зрения динамики понятия покоя и равномерного прямолинейного движения эквивалентны. Условие инерции было предложено выдающимся итальянским ученым эпохи просвещения Галилео Галиеем (рис. 2). Это условие лежит в основе закона инерции:

тела, свободные от внешних воздействий, сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения относительно Земли.

04

Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называются инерциальными. Очевидно, что все инерциальные системы отсчета либо покоятся друг относительно друга, либо движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. В реальности полностью инерциальных систем нет.

05 Помимо закона инерции, Галилей сформулировал также принцип относительности:

всякое движение и покой относительны; необходимо указать систему отсчета, в которой рассматривается данное движение или данное состояние покоя

Чтобы перейти от одной системы отсчета к другой, воспользуемся преобразованием Галилея. Имеются две системы отсчета: неподвижная относительно наблюдателя система 1 (xyz) и подвижная система (x

yz‘). Наблюдаемое нами тело (например, вертолет), движется со скоростью  относительно системы 2, как показано на рис. 1:

 

Рис. 1

Преобразование Галилея

 
 
   
   
07

Тогда, если сама система 2 движется относительно системы 1 со скоростью , то скорость тела в системе 1 будет вычисляться так:


(1)
   
08

Уравнение (1) называют законом сложения скоростей. Аналогичный закон действует и для перемещений (закон сложения перемещений); его описывает уравнение (2):

 

(2)
   
09

Пример. Грузовой автомобиль движется по шоссе со скоростью 80 км/ч. В автомобиле едет зебра, которая прогуливается по кузову со скоростью 2 

км/ч. С какой скоростью зебра промчится мимо жирафа, стоящего рядом с шоссе, если в данный момент она двигается:
а) по направлению к кабине,
б) от кабины (см. рисунок).

Решение. Обозначим скорость автомобиля как , а скорость зебры относительно автомобился как :

Скорость зебры относительно стоящего неподвижно жирафа можно обозначить как . Воспользуемся законом сложения скоростей (1):

 

В случае а, когда зебра прогуливается по направлению к кабине, векторы  и  направлены в одну сторону, поэтому:

= 2 + 80 = 82 км/ч


 

В случае б, когда зебра прогуливается по направлению от кабины, векторы  и  направлены в разные стороны, откуда:

= –2 + 80 = 78 км/ч

 

Ответ: 82 км/ч, 78 км/ч.


10

Важное свойство инертности заключается в том, что любое тело сопротивляется всякому изменению скорости: и по модулю, и по направлению. Мерой инертности является масса, m. Масса — величина скалярная и в системе СИ измеряется в килограммах (кг).

11

Мерой взаимодействия тел друг с другом является сила, . Она является величиной векторной и в системе СИ измеряется в Ньютонах (Н), в честь сэра Исаака Ньютона — выдающегося английского физика, математика и философа. Ньютона и Галилея по праву считают основоположниками механики и классической физики в целом (рис. 2).

 

Рис. 2

Галилео Галилей (1564–1642) и Исаак Ньютон (1642–1727)

 
 
   
   
13

Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой, . Чтобы узнать величину и направление равнодействующей силы, необходимо воспользоваться правилом сложения векторов. Допустим, на тело действуют три силы: (рис. 3). Перераспредилим векторы сил таким образом, чтобы каждый следующий брал начало в той точке, где оканчивается предыдущий, начав, например, с вектора . Когда все векторы выстроятся в своеобразуню «цепочку», точку начала первого вектора надо соединить с точкой окончания последнего: это и будет вектор равнодействующей силы.

 

Рис. 3

Нахождение вектора равнодействующей силы

 
 
   
   
15

Говоря о движении, нельзя не упомянуть еще одну физическую величину — ускорение, . Под ускорением понимают скорость изменения скорости; численно оно равно отношению вектора изменения скорости к промежутку времени, за который это изменение произошло:

где — начальная скорость, — конечная скорость, Δt — промежуток времени.

(3)
16

Ускорение, как и скорость, является величиной векторной, в системе СИ измеряется в м/с2.

   
 
Законы Ньютона
17 Ньютон сформулировал три замечательных закона, которые спустя три столетия по-прежнему составляют фундамент всей динамики. Первый закон Ньютона гласит:

если равнодействующая всех сил, действующих на данное тело равна нулю, то тело движется равномерно и прямолинейно или не движется вовсе.

В реальности добиться равенства нулю равнодействующей силы невозможно. Но можно пренебречь некоторыми действиями и выбрать такой участок движения, когда скорость тела существенно не меняется.

18 Второй закон Ньютона — это основной закон динамики. Он формулируется так: если тело изменило свою скорость, это означает, что на него с некоторой силой подействовало другое тело, в результате чего первое тело приобрело ускорение. Существует также и другая, более распространенная формулировка второго закона:

ускорение, приобретенное телом в инерциальной системе отсчета, прямо пропорционально равнодействующей силе и обратно пропорционально массе тела.

Эту формулировке соответствует уравнение (4):


(4)
   
19

Второй закон Ньютона отлично подтверждают многочисленные спортивные игры: чем сильнее ударить по мячу, тем с бо́льшим ускорением он начнет свое движение (рис.  4).

20

Рис. 4

Ускорение, полученное мячом, прямо пропорционально силе удара

 
 
   
   
21

Однако, если равнодействующая сила равна нулю, то и ускорение равно нулю, т. е. тело не меняет вектор своей скорости. Это есть первый закон Ньютона.

22
Третий закон Ньютона утверждает, что

действие равно противодействию.

Силы действия и противодействия имеют одну природу, приложены к разным телам и всегда направлены вдоль одной прямой в противоположных направлениях.

23

Почему же не всегда можно наблюдать этот закон? Во-первых, если взаимодействуют два тела, то каждое из них может иметь взаимодействия и с другими телами. В результате тела находятся в разных условиях и равнодействующие силы, действующие на каждое из тел оказываются разными. Например, человек, стоящий на роликовых коньках толкает другого человека, стоящего в кроссовках на асфальте. Хотя действие и равно противодействию, но на эти тела действуют разные силы трения. Таким образом, у тел разные равнодействующие и результат взаимодействия будет разным.

24

Во-вторых, даже если два тела взаимодействуют только друг с другом, тела могут иметь разные массы. В результате взаимодействия двух тел с одинаковыми силами большее ускорение получит то тело, которое имело меньшую массу, и наоборот. Например, Земля притягивает к себе тело с такой же силой, как и тело притягивает к себе Землю. Но массы их отличаются во много раз, поэтому и ускорения, приобретаемые телом и Землей будут так же отличаться, а замечаем мы лишь ускорение, но не силу.

 

Рис. 5

Иллюстрация третьего закона Ньютона

 
 
   
   
26

Запишем уравнение (4) для каждого из взаимодействующих тел:

Из формулировки третьего закона Ньютона следует:

Тогда получаем:


 

Откуда:


(5)
 


Таким образом, у взаимодействующих тел отношение ускорений, приобретенных в результате взаимодействия, обратно пропорционально отношению масс этих тел.

27 Однако, если массы тел равны и эти тела находятся во взаимодействии только друг с другом, то тела в результате взаимодействия приобретут одинаковые ускорения. Например, если взять две лодки одинаковых масс и оттолкнуть вторую от первой, то обе лодки отплывут друг от друга с одинаковыми ускорениями.
   
   
28 Ваша очередь!
  1. Железнодорожная станция Левобережная имеет три пути. Скорый поезд «Москва—Санкт-Петербург» проезжает станцию по третьему пути со скоростью 90 км/ч. В это же время по первому пути в сторону Москвы без остановки движется пригородный электропоезд со скоростью 60 км/ч. С какой скоростью пассажиры пригородного электропоезда перемещаются относительно пассажира, направляющегося со скоростью 3 км/ч из хвоста скорого поезда в вагон-ресторан, расположенный в середине состава?

2. Идет игра в волейбол. Игрок, осуществляющий подачу, размахивается и ударяет по мячу с силой 0,5 Н — так, что через две секунды его скорость составляет 4 м/с. Сколько весит мяч?

   
  ***
 
 
 
«Инерция. Законы Ньютона», декабрь 2010 М. Н. Ерещенко, Д. В. Широков

Открытая Физика. Условия равновесия тел

Статикой называется раздел механики, изучающий условия равновесия тел.

Из второго закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или совершает равномерное прямолинейное движение. В этом случае принято говорить, что силы, приложенные к телу, уравновешивают друг друга. При вычислении равнодействующей все силы, действующие на тело, можно прикладывать к центру масс.

Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю. F→=F→1+F→2+…=0.

Равновесие твердого тела под действием трех сил. При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке C

На рис. 1.14.1 дан пример равновесия твердого тела под действием трех сил. Точка пересечения O линий действия сил F→1 и F→2 не совпадает с точкой приложения силы тяжести (центр масс C), но при равновесии эти точки обязательно находятся на одной вертикали. При вычислении равнодействующей все силы приводятся к одной точке.

Если тело может вращаться относительно некоторой оси, то для его равновесия недостаточно равенства нулю равнодействующей всех сил.

Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения.

Длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы.

Произведение модуля силы F→ на плечо d называется моментом силы M. Положительными считаются моменты тех сил, которые стремятся повернуть тело против часовой стрелки (рис. 1.14.2).

Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю: M1 + M2 + … = 0.

В Международной системе единиц (СИ) моменты сил измеряются в ньютон-метрах (Нċм).

Силы, действующие на рычаг, и их моменты. M1 = F1 ċ d1 > 0; M2 = – F2 ċ d2 < 0. При равновесии M1 + M2 = 0

В общем случае, когда тело может двигаться поступательно и вращаться, для равновесия необходимо выполнение обоих условий: равенство нулю равнодействующей силы и равенство нулю суммы всех моментов сил.

Равновесие брусков

Оба эти условия не являются достаточными для покоя.

Качение колеса по горизонтальной поверхности. Равнодействующая сила и момент сил равны нулю

Катящееся по горизонтальной поверхности колесо – пример безразличного равновесия (рис. 1.14.3). Если колесо остановить в любой точке, оно окажется в равновесном состоянии. Наряду с безразличным равновесием в механике различают состояния устойчивого и неустойчивого равновесия.

Состояние равновесия называется устойчивым, если при малых отклонениях тела от этого состояния возникают силы или моменты сил, стремящиеся возвратить тело в равновесное состояние.

При малом отклонении тела из состояния неустойчивого равновесия возникают силы или моменты сил, стремящиеся удалить тело от положения равновесия.

Шар, лежащий на плоской горизонтальной поверхности, находится в состоянии безразличного равновесия. Шар, находящийся в верхней точке сферического выступа, – пример неустойчивого равновесия. Наконец, шар на дне сферического углубления находится в состоянии устойчивого равновесия (рис. 1.14.4).

Различные виды равновесия шара на опоре. (1) – безразличное равновесие, (2) – неустойчивое равновесие, (3) – устойчивое равновесие

Для тела, имеющего неподвижную ось вращения, возможны все три вида равновесия. Безразличное равновесие возникает, когда ось вращения проходит через центр масс. При устойчивом и неустойчивом равновесии центр масс находится на вертикальной прямой, проходящей через ось вращения. При этом, если центр масс находится ниже оси вращения, состояние равновесия оказывается устойчивым. Если же центр масс расположен выше оси – состояние равновесия неустойчиво (рис. 1.14.5).

Устойчивое (1) и неустойчивое (2) равновесие однородного круглого диска, закрепленного на оси O; точка C – центр массы диска; F→т – сила тяжести; F→y – упругая сила оси; d – плечо

Особым случаем является равновесие тела на опоре. В этом случае упругая сила опоры приложена не к одной точке, а распределена по основанию тела. Тело находится в равновесии, если вертикальная линия, проведенная через центр масс тела, проходит через площадь опоры, т. е. внутри контура, образованного линиями, соединяющими точки опоры. Если же эта линия не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается. Интересным примером равновесия тела на опоре является падающая башня в итальянском городе Пиза (рис. 1.14.6), которую по преданию использовал Галилей при изучении законов свободного падения тел. Башня имеет форму цилиндра высотой 55 м и радиусом 7 м. Вершина башни отклонена от вертикали на 4,5 м.

Вертикальная линия, проведенная через центр масс башни, пересекает основание приблизительно в 2,3 м от его центра. Таким образом, башня находится в состоянии равновесия. Равновесие нарушится и башня упадет, когда отклонение ее вершины от вертикали достигнет 14 м. По-видимому, это произойдет очень нескоро.

Падающая Пизанская башня. Точка C – центр масс, точка O – центр основания башни, CC’ – вертикаль, проходящая через центр масс

Равнодействующая сила | Физика

Обычно на любое движущееся тело действует не одно, а сразу несколько окружающих его тел. Например, во время падения тела на него действует не только Земля (сила тяжести), но и воздух (сила сопротивления).

В тех случаях, когда на частицу (материальную точку) действует несколько тел, их общее действие характеризуют равнодействующей силой.

Для нахождения равнодействующей силы существуют простые правила.

1. Если к телу приложены две силы F1 и F2, направленные по одной прямой в одну сторону, то их равнодействующая F находится по формуле

F = F1 + F2.

При этом направление равнодействующей силы совпадает с направлением приложенных сил (рис. 32).

2. Если к телу приложены две силы F1 и F2, направленные по одной прямой в противоположные стороны, то при F1 > F2 их равнодействующая F находится по формуле

F = F1 — F2.

Направление равнодействующей силы в этом случае совпадает с направлением большей из приложенных сил (рис. 33). Если при этом F1 = F2, то их равнодействующая F окажется равной нулю. В этом случае покоящееся тело так и будет покоиться, а движущееся тело будет совершать равномерное и прямолинейное движение с той скоростью, которая у него была.

Про две силы, равные по величине и направленные вдоль одной прямой в противоположные стороны, говорят, что они уравновешивают или компенсируют друг друга. Равнодействующая F таких сил всегда равна нулю и потому изменить скорость тела не может.

Для изменения скорости тела относительно Земли необходимо, чтобы равнодействующая всех приложенных к телу сил была отлична от нуля. В том случае, когда тело движется в направлении равнодействующей силы, его скорость возрастает; при движении в противоположном направлении скорость тела убывает.

Так, например, во время полета парашютиста на него действуют две силы — сила тяжести и сила сопротивления воздуха. На начальной стадии спуска сила тяжести превышает силу сопротивления и их равнодействующая оказывается направленной вниз. Благодаря этому скорость падения парашютиста на данной стадии полета непрерывно увеличивается. Однако по мере увеличения скорости полета действующая на парашютиста сила сопротивления становится все больше и больше. После раскрытия парашюта сила сопротивления воздуха резко возрастает и становится больше силы тяжести. Равнодействующая этих двух сил оказывается направленной вверх, и скорость парашютиста начинает уменьшаться.

Для безопасного спуска человека площадь купола парашюта должна составлять 40—50 м2. При этом минимальная скорость приземления оказывается равной 4—5 м/с.

Слово «парашют» в переводе с французского означает «предотвращающий падение». Идея его создания принадлежит Леонардо да Винчи (1452—1519). Однако первый прыжок с парашютом (с крыши высокой башни) был совершен лишь в 1617 г. венецианским инженером и механиком Ф. Веранцио. Его парашют был далек от совершенства и представлял собой раму, обтянутую полотном.

Первый ранцевый парашют, который располагался на спине человека и раскрывался при помощи вытяжного кольца, был создан в 1911 г. русским изобретателем Г. Е. Котельниковым.

1. Как находится равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону? 2. Как находится равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны? Куда она направлена? 3. Как будет двигаться тело, если к нему приложить две равные силы, которые направлены по одной прямой, но в противоположные стороны?

Урок физики в 9-м классе по теме «Равнодействующая сил»

Цели (для учеников):

Систематизация знаний о равнодействующей всех сил, приложенных к телу; о сложении векторов.

  • Интерпретация первого закона Ньютона относительно понятия равнодействующая сил.
  • Восприятие данной формулировки закона.
  • Применение полученных знаний к знакомой и новой ситуации при решении физических задач.
  • Задачи урока (для учителя):

    Образовательные:

    • Уточнить и расширить знания о равнодействующей силе и способах ее нахождения.
    • Сформировать умения применять понятие равнодействующей силы к обоснованию законов движения (законов Ньютона)
    • Выявить уровень усвоения темы;
    • Продолжить формирование навыков самоанализа ситуации и самоконтроля.

    Воспитательные:

    • Содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;
    • Подчеркнуть значение модулирования в познаваемости материи;
    • Обратить внимание на формирование общечеловеческих качеств:
      a) деловитость,
      b) самостоятельность;
      c) аккуратность;
      d) дисциплинированность;
      e) ответственное отношение к учебе.

    Развивающие:

  • Осуществлять умственное развитие детей;
  • Работать над формированием умений сравнивать явления, делать выводы, обобщения;
  • Учить:
    a) выделять признаки сходства в описании явлений,
    b) анализировать ситуацию
    c) делать логические умозаключения на основе этого анализа и имеющихся знаний;
  • Проверить уровень самостоятельного мышления обучающегося по применению имеющихся знаний в различных ситуациях.
  • Оборудование и демонстрации.

    1. Иллюстрации:
      эскиз к басне И.А. Крылова “Лебедь, рак и щука”,
      эскиз картины И. Репина “Бурлаки на Волге”,
      к задаче №108 “Репка” —  “Задачник Физика” Г. Остера.
    2. Стрелки цветные на полиэтиленовой основе.
    3. Копировальная бумага.
    4. Кодоскоп и пленка с решением двух задач самостоятельной работы.
    5. Шаталов “Опорные конспекты”.
    6. Портрет Фарадея.

    Оформление доски:

    “Если вы в этом
    разберетесь как следует,
    вы лучше сможете следить
    за ходом моей мысли
    при изложении дальнейшего”.
    М.Фарадей

    Ход урока

    1. Организационный момент

    Проверка:

    • отсутствующих;
    • наличия дневников, тетрадей, ручек, линеек, карандашей;

    Оценка внешнего вида.

    2. Повторение

    В ходе беседы на уроке повторяем:

    • I закон Ньютона.
    • Сила – причина ускорения.
    • II закон Ньютона.
    • Сложение векторов правилу треугольника и параллелограмма.

    3. Основной материал

    Проблема урока.

    “Однажды Лебедь, Рак да Щука
    Везти с поклажей воз взялись
    И вместе, трое, все в него впряглись;
    Из кожи лезут вон,
    А возу все нет ходу!
    Поклажа бы для них казалась и легка:
    Да Лебедь рвется в облака,
    Рак пятится назад,
    А Щука тянет в воду!
    Кто виноват из них, кто прав –
    Судить не нам;
    Да только воз и ныне там!”

    (И. А.Крылов)

    В басне выражено скептическое отношение к Александру I, она высмеивает неурядицы в Государственном Совете 1816 г. реформы и комитеты, затеваемые Александром I не в силах были стронуть с места глубоко увязший воз самодержавия. В этом-то, с политической точки зрения, Иван Андреевич был прав. Но мы давайте выясним физический аспект. Прав ли Крылов? Для этого необходимо подробнее познакомиться с понятием равнодействующая сил, приложенных к телу.

    Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (точке) сил, называется равнодействующей или результирующей силой.

    Рисунок 1

    Как ведет себя данное тело? Либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно, т.к из I закона Ньютона следует, что существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано,

    т. е. |F1 | = |F2| (вводится определение равнодействующей).

    Сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

    Нахождение равнодействующей нескольких сил - это геометрическое сложение действующих сил; выполняется по правилу треугольника или параллелограмма.

    На рисунке 1 R=0, т.к.

    Чтобы сложить два вектора, к концу первого вектора прикладывают начало второго и соединяют начало первого с концом второго (манипуляция на доске со стрелками на полиэтиленовой основе). Данный вектор и есть результирующая всех сил, приложенных к телу, т.е. R = F 1 – F 2 = 0

    Как можно, опираясь на определение равнодействующей силы, сформулировать I закон Ньютона? Уже известная формулировка I закона Ньютона:

    “Если на данное тело не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы (уравновешены), то это тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно”.

    Новая формулировка I закона Ньютона (дать формулировку I закона Ньютона под запись):

    “Если равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения”.

    Как поступить при нахождении равнодействующей, если силы, приложенные к телу, направлены в одну сторону по одной прямой?

    Задача №1 (решение задачи №108 Григория Остера из задачника “Физика”).

    Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600 Н, бабка – до 100 Н, внучка – до 50 Н, Жучка – до 30 Н, кошка – до 10 Н и мышка – до 2 Н. Чему равна равнодействующая всех этих сил, направленных по одной прямой в одну и ту же сторону? Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку в земле, равны 791 Н?

    (Манипуляция на доске со стрелками на полиэтиленовой основе).

    Ответ. Модуль равнодействующей силы, равный сумме модулей сил, с которыми дед тянет за репку, бабка за дедку, внучка за бабку, Жучка за внучку, кошка за Жучку, а мышка за кошку, будет равен 792 Н. Вклад мускульной силы мышки в этот могучий порыв равен 2 Н. Без Мышкиных ньютонов дело не пойдет.

    Задача №2.

    А если действующие на тело силы направлены под прямым углом друг к другу? (Манипуляция на доске со стрелками на полиэтиленовой основе).

    (Записываем правила с. 104 Шаталов “Опорные конспекты”).

    Задача №3.

    Попытаемся выяснить, прав ли в басне И.А. Крылов.

    Если считать, что сила тяги трех животных, описанных в басне, одинакова и сравнима (или более) с весом воза, а также превышает силу трения покоя, то, используя рисунок 2 (1) к задаче 3, получаем после построения равнодействующей, что И. А. Крылов, безусловно, прав.

    Если же использовать данные, приведенные ниже, подготовленные обучающимися заранее, то получаем немного другой результат (см. рисунок 2 (1) к задаче 3).

    Наименование Размеры, см Масса, кг Скорость, м/с
    Рак (речной)

    20

    0,2 — 0,5 0,3 — 0,5
    Щука 60 -70 3,5 – 5,5 8,3
    Лебедь 180 7 – 10 (13) 13,9 – 22,2

    Мощность, развиваемая телами при равномерном прямолинейном движении, которое возможно при равенстве силы тяги и силы сопротивления, может быть рассчитана по следующей формуле:

    При небольших скоростях движения сила сопротивления растет линейно со скоростью:

    Сила сопротивления направлена противоположно скорости.

    Коэффициент k зависит от формы, размеров, состояния поверхности движущегося тела и свойств среды.

    (Манипуляция на доске со стрелками на полиэтиленовой основе).

    При нахождении (построении) равнодействующей

    приходим к выводу, что при произведенных допущениях воз будет смещаться в сторону движения Лебедя. Следовательно, с точки зрения физики, неправ был дедушка Крылов!

    4. Закрепление изученного материала, контроль

    Самостоятельная работа на листочках под копировальную бумагу, обучающиеся сверяются с правильными ответами на доске через кодоскоп.

    Задача №4

    I вариант II вариант

    5.

    Дома

    Работа с иллюстрацией.

    “Выдь на Волгу:
    чей стон раздается
    над красавицей русской рекой?
    Этот стон у нас песней зовется –
    То бурлаки идут бечевой!…
    …Плечами, грудью и спиной
    Тянул он баржу бечевой;
    Полдневный зной его палил,
    И пот с него ручьями лил.
    И падал он, и вновь вставал,
    Хрипя, “Дубинушку” стонал”.
    (Н. Некрасов)

    По эскизу И. Репина “Бурлаки на Волге” определить равнодействующую всех сил, приложенных к барже.

    Рисунок 2а к задаче 3.

    Рисунок 2б к задаче 3

    Рисунок 3 к задаче 1

    Равнодействующая — Основные законы Ньютона

    Равнодействующая

    Как вы уже знаете из курса физики основной школы, силы – векторные величины: каждая сила характеризуется числовым значением (модулем) и направлением. Силы измеряют с помощью динамометров. Единицей силы в СИ является 1 ньютон (Н). Определение ньютона мы дадим позже.

    Если на тело, которое можно считать материальной точкой, действуют несколько сил, то их можно заменить одной силой, которая является векторной суммой этих сил. Ее называют равнодействующей.

    На рисунке 13.4 показано, как найти равнодействующую двух сил: а

    ? 2. К телу приложены две силы, равные по модулю 1 Н и 2 Н. Отвечая на следующие вопросы, сделайте пояснительные чертежи.
    а) Какое наименьшее значение может принимать равнодействующая этих сил? Как направлены силы в этом случае?
    б) Какое наибольшее значение может быть у равнодействующей этих сил? Как направлены силы в атом случае?
    в) Может ли равнодействующая этих сил быть равной 2 Н?

    ? 3. К телу приложены две силы, равные по модулю 3 Н и 4 Н. Может ли их равнодействующая быть равной 5 Н? Если да, то чему в этом случае равен угол между приложенными силами?

    ? 4. К телу приложены три равные по модулю силы по 1 Н каждая. Как они должны быть направлены, чтобы:
    а) равнодействующая была равна 1 Н?
    б) равнодействующая была равна нулю?
    в) равнодействующая была равна 2 Н?

    Масса тела

    В курсе физики основной школы рассказывалось также об опытах, которые доказывают, что под действием постоянной силы тело движется с постоянным ускорением.

    Коэффициент пропорциональности между силой и ускорением характеризует инертные свойства тела и называется массой тела. Чем больше масса тела, тем большую силу надо приложить к телу, чтобы сообщить ему то же ускорение.

    Единицей массы в СИ является 1 килограмм (кг). Это масса эталона, хранящегося в Международном бюро мер и весов (Франция). Приближенно можно считать, что одному килограмму равна масса 1 л воды.

    Обозначают массу буквой m.

    Второй закон Ньютона

    Соотношение между равнодействующей всех сил, приложенных к телу, массой тела и его ускорением Ньютон сформулировал как второй из трех основных законов механики.

    Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение: 


    В инерциальной системе отсчета сила является причиной ускорения, поэтому второй закон Ньютона часто записывают так:

    Итак, приобретаемое телом ускорение прямо пропорционально равнодействующей приложенных к телу сил, одинаково с ней направлено и обратно пропорционально массе тела.

    Заметим, что второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета. Напомним: в этих системах отсчета ускорение тела обусловлено только действием на него других тел.

    Единицу силы в СИ определяют на основе второго закона Ньютона: сила в 1 ньютон сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2. Поэтому 1 Н = 1 кг * м/с2.

    Сила тяжести

    Как вы уже знаете, под действием притяжения Земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения . Силу притяжения, действующую на тело со стороны Земли, называют силой тяжести и обозначают т.

    Когда тело свободно падает, на него действует только сила тяжести, поэтому она и является равнодействующей всех приложенных к телу сил. При атом тело движется с ускорением , поэтому из второго закона Ньютона получаем:

    ? 5. С какой силой Земля притягивает:
    а) килограммовую гирю?
    б) человека массой 60 кг?

    Сила, скорость и ускорение – кто «третий лишний»?

    Неочевидное следствие второго закона Ньютона состоит в том, что он утверждает: направление ускорения тела совпадает с направлением равнодействующей приложенных телу сил. Скорость же вела может быть при этом направлена как угодно!

    Поставим опыт

    Бросим шарик вниз, затем – вверх, а потом – под углом к горизонту (рис. 13.5)

    На шарик во время всего движения действует только направленная вниз сила тяжести. Однако в первом случае (а) скорость шарика совпадает по направлению с этой силой, во втором случае (б) – скорость вначале противоположна силе тяжести, а в третьем (в) – скорость направлена под углом к силе тяжести (например, в верхней точке траектории скорость перпендикулярна силе тяжести).

    ? 6. Тело равномерно движется по окружности. Чему равен угол между скоростью тела и равнодействующей?

    ? 7. Чему равен угол между скоростью автомобиля и равнодействующей приложенных к нему сил, когда автомобиль:
    а) разгоняется на прямой дороге?
    б) тормозит на прямой дороге?
    в) движется равномерно по дуге окружности?

    Тест по физике II закон Ньютона в двух вариантах

    Тест по теме: « II закон Ньютона».

    I вариант

    1. Тело движется прямолинейно с постоянной скоростью. Какое утверждение о равнодействующих всех приложенных к нему сил правильно?

    а) Не равна нулю и постоянна по модулю и направлению

    б) Не равна нулю и постоянна только по модулю

    в) Равна нулю или постоянна по модулю и направлению г) Равна нулю

    1. Тело движется под действием постоянной по модулю силы, которая направлена в сторону движения тела. Выберите правильное утверждение.

    а) Тело движется равномерно прямолинейно

    б) Тело движется равноускоренно

    в) Тело движется равнозамедленно

    г) Тело движется по окружности

    1. На рисунке показано направление векторов скорости и ускорения мяча. Равнодействующая всех сил, приложенных к мячу, направлена по вектору…

    а) 1

    б) 2

    в) 3

    г) 4

    1. На рисунке представлен график изменения скорости тела с течением времени. На каком участке движения сумма всех сил, действующих на тело, не равна нулю и направлена в сторону, противоположную движению тела?

    а) на участке 1

    б) на участке 2

    в) на участке 3

    г) на всех участках движения

    5. Найти массу тела, которому сила 20 Н сообщает ускорение 5.

    а) 40 кг б) 100 кг в) 0,25 кг г) 4 кг

    6.Физическая величина, определяющая, какое ускорение приобретает тело под влиянием определённого воздействия.

    а) масса б) инерция в) инертность г) сила

    7.На рисунке представлен график зависимости скорости тела от времени. Какой из рафиков показывает зависимость равнодействующей всех сил, приложенных к этому телу, от времени?

    а) 1 б) 2 в) 3 г) 4

    1. От чего зависит

    действие силы на тело?

    а) От модуля силы

    б) От модуля силы и её

    направления в) От модуля силы и точки приложения г) От модуля силы, её направления и точки приложения.

    1. Тело массой 2 кг, движется со скоростью 3 м/с и ускорением 2м/с2. Каков модуль равнодействующей сил, действующих на тело?

    а) 4 Н б) 6 Н в) 10 Н г) 2 Н

    1. Определите модуль и направление равнодействующей силы, если тело движется горизонтально, и на него действуют силы Н, Н.

    а) 220 Н, по направлению б) 20 Н, по направлению

    в) 20 Н, по направлению г) 0 Н, тело неподвижно.

    Время выполнения: 15 мин

    Критерии ценивания: 9 из 10 верно= «5»; 8 из 10= «4»; 7 из10= «3

    Тест по теме: « II закон Ньютона».

    II вариант

    1. Равнодействующая всех сил приложенных к телу равна нулю. Выберите правильное утверждение.

    а) Тело может только покоиться

    б) Тело движется равноускоренно

    в) Тело движется равнозамедленно

    г) Тело движется равномерно прямолинейно или покоится

    1. Тело движется равноускоренно прямолинейно. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно?

    а) Не равна нулю и постоянна по модулю и направлению

    б) Не равна нулю и постоянна по модулю

    в) Равна нулю или постоянна по модулю и направлению г) Равна нулю

    1. На рисунке показано направление векторов скорости и равнодействующей всех сил, приложенных к телу. Вектор ускорения тела направлен по вектору…

    а) 1 б) 2 в) 3 г) 4

    1. На рисунке представлен график изменения скорости тела с течением времени. На каком участке движения сумма всех сил, действующих на тело, не равна нулю и направлена в сторону движения тела?

    а) на участке 1 б) на участке 2

    в) на участке 3 г) на всех участках движения

    1. Найти силу, под действием которой тело массой 2 кг движется с ускорением 0,5

    а) 2 Н б) 1 Н в) 0,25 Н г) 4Н

    1. Свойство тел, состоящее в том, что для изменения скорости тела необходимо, чтобы на него в течение некоторого времени действовала определённая сила.

    а) масса б) инерци в) инертность г) сила

    1. На рисунке представлен график зависимости равнодействующей всех сил, приложенных к этому телу, от времени. Какой из графиков показывает зависимость скорости тела от времени?

    а) 1 б) 2 в) 3 г) 4

    8. Может ли тело находиться в движении при условии, что действующая на него сила направлена против его движения?

    а) Такое тело может только покоиться

    б) Такое тело может покоиться или двигаться прямолинейно равномерно

    в) Может, но скорость его будет уменьшаться

    г) Однозначно сказать нельзя

    9.Тело массой 2 кг движется со скоростью 2 м/с и ускорением 3 м/с2 . Каков модуль равнодействующей сил, действующих на тело?

    а) 4 Н б) 6 Н в) 10 Н г) 2 Н

    10.Определите модуль и направление равнодействующей силы, если тело движется горизонтально, и на него действуют силы = 100 Н, = 140Н.

    а) 240 Н, по направлению б) 40 Н, по направлению

    в) 40 Н, по направлению г) 0 Н, тело неподвижно.

    Время выполнения: 15 мин

    Критерии ценивания: 9 из 10 верно= «5»; 8 из 10= «4»; 7 из10= «3

    Контрольная работа по динамике. — физика, тесты

    Ответы и решения.

    Тестовая часть.

    Задачи.

    №12.

    №13.

    №12.

    №13.

    №12.

    №13.

    №12.

    №13.

    №12.

    №13.

    №12.

    №13.

    I вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1.Равнодействующая всех сил, действующих на тело, постоянна и не равна нулю. Тело…

    А. находится в состоянии покоя.               

    Б. движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2.Система отсчета связана с лифтом. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если лифт движется…

    А. ускоренно вверх.   

    Б. замедленно вниз.

    В. ускоренно вниз.     

    Г. равномерно вниз.

    3.Ньютон- единица…

    А. силы.    Б. работы.    В. энергии.    Г. мощности.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу в 450 Н, тянет канат вправо, а двое других, с силами в 350 Н и 200 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 100 Н, влево.   Б. 550 Н, влево.   В. 100 Н, вправо.   Г. 450 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 6 Н и F2 = 8 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 5 Н.   Б. 10 Н.   В. 14 Н.    Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и ускорения тела. Вектор

    равнодействующей всех сил,

    действующих на тело направлен как….

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7.Тележку массой 5 кг тянут с силой 20 Н. Ускорение тележки равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 20 м/с2    Г. 100 м/с2

    8.Столкнулись тела массами 3 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 1 кг, равна F. При этом тело массой 3 кг испытало силу удара…

    А. F/3.    Б. F/9.    В. 3F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними уменьшить в 4 раза?

    А. уменьшится в 4 раза.      Б. уменьшится в 16 раз.

    В. увеличится в 4 раза.        Г. увеличится в 16 раз.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вверх с ускорением…

    А. m (g + a ).   Б. m (g — a ).    В. mg.   Г. 0 Н

    11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 50 кг движется со скоростью 36 км/ч по вогнутому участку дороги с радиусом кривизны 20 м. Определите вес лыжника в средней части вогнутого участка.

    12. Определите центростремительное ускорение поезда, проходящего закругление дороги радиусом 200 м со скоростью 12 м/с.

    13. Определите ускорение свободного падения на планете, масса которой больше массы Земли на 200 %, а радиус на 100 % больше земного. Ускорение свободного падения на Земле считайте 10 м/с2.

    II вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1.На тело не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано. Тело…

    А. только находится в состоянии покоя.

    Б. только движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2. Система отсчета связана с автомобилем. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если автомобиль движется…

    А. равномерно по прямой дороге.                 Б. замедленно по прямой дороге.

    В. ускоренно по прямой дороге.                    Г. равномерно по извилистой дороге.

    3.Единица силы в СИ…

    А. джоуль.   Б. ватт.   В. паскаль.   Г. ньютон.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу 550 Н, тянет канат вправо, а двое с силами 200 Н и 250 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 550 Н, вправо.   Б. 450 Н, влево.   В. 100 Н, влево.   Г. 100 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 3 Н и F2 = 4 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 1 Н.    Б. 5 Н.    В. 7 Н.    Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и равнодействующей всех

    сил, действующих на тело. Вектор

    ускорения этого тела направлен как…

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7. На тело массой 2 кг действует сила 10 Н. Ускорение тела равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 20 м/с2    Г. 100 м/с2

    8.Столкнулись тела массами 9 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 9 кг, равна F. При этом тело массой 1 кг испытало силу удара…

    А. F/81.    Б. F/9.    В. 9F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?

    А. уменьшится в 2 раза.          

    Б. уменьшится в 4 раза.

    В. увеличится в 2 раза.            

    Г. увеличится в 4 раза.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вниз с ускорением…

    А. m (g + a ).     Б. m (g — a ).    В. mg.    Г. 0 Н

    № 11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 50 кг движется со скоростью 36 км/ч по выпуклому участку дороги с радиусом кривизны 20 м. Определите вес лыжника в средней части выпуклого участка.

    12. Автомобиль проходит выпуклый мост радиусом 40 метров со скоростью 10 м/с. Найдите центростремительное ускорение автомобиля.

    13. Масса Луны в 80 раз меньше массы Земли, а радиус её в 3,6 раза меньше радиуса Земли. Определите ускорение свободного падения на Луне. Ускорение свободного падения на Земле считайте 10 м/с

    III вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1.Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Тело…

    А. находится в состоянии покоя.              

    Б. движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2.Система отсчета связана с лифтом. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если лифт движется…

    А. ускоренно вверх.   

    Б. замедленно вниз.

    В. ускоренно вниз.     

    Г. равномерно вниз.

    3.Ватт- единица…

    А. силы.    Б. работы.    В. энергии.     Г. мощности.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу в 450 Н, тянет канат вправо, а двое других, с силами в 350 Н и 200 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 100 Н, влево.   Б. 550 Н, влево.   В. 100 Н, вправо.   Г. 450 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 12 Н и F2 = 16 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 5 Н.   Б. 10 Н.   В. 20 Н.   Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и ускорения тела. Вектор

    равнодействующей всех сил,

    действующих на тело направлен как….

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7.Тележку массой 1 кг тянут с силой 20 Н. Ускорение тележки равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 20 м/с2    Г. 100 м/с2

    8.Столкнулись тела массами 3 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 3 кг, равна F. При этом тело массой 1 кг испытало силу удара…

    А. F/3.    Б. F/9.    В. 3F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?

    А. уменьшится в 4 раза.      Б. уменьшится в 16 раз.

    В. увеличится в 4 раза.        Г. увеличится в 16 раз.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вверх с постоянной скоростью…

    А. m (g + a ).   Б. m (g — a ).   В. mg.   Г. 0 Н

    11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 60 кг движется со скоростью 36 км/ч по вогнутому участку дороги с радиусом кривизны 10 м. Определите вес лыжника в средней части вогнутого участка.

    12. Определите центростремительное ускорение поезда, проходящего закругление дороги радиусом 100 м со скоростью 10 м/с.

    13. Определите ускорение свободного падения на планете, масса которой больше массы Земли на 300 %, а радиус на 150 % больше земного. Ускорение свободного падения на Земле считайте 10 м/с2.

    IV вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1. На тело не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано. Тело…

    А. только находится в состоянии покоя.

    Б. только движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2. Система отсчета связана с пароходом. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если пароход движется…

    А. равномерно по прямой траектории.                 Б. замедленно по прямой траектории.

    В. ускоренно по прямой траектории.                    Г. равномерно по извилистой траектории.

    3.Единица мощности в СИ…

    А. джоуль.   Б. ватт.   В. паскаль.   Г. ньютон.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу 550 Н, тянет канат вправо, а двое с силами 200 Н и 250 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 550 Н, вправо.   Б. 450 Н, влево.   В. 100 Н, влево.   Г. 100 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 15 Н и F2 = 20 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 1 Н.    Б. 5 Н.    В. 7 Н.    Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и равнодействующей всех

    сил, действующих на тело. Вектор

    ускорения этого тела направлен как…

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7.На тело массой 4 кг действует сила 16 Н. Ускорение тела равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 20 м/с2    Г. 100 м/с2

    8.Столкнулись тела массами 9 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 1 кг, равна F. При этом тело массой 9 кг испытало силу удара…

    А. F/81.    Б. F/9.    В. 9F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними увеличить в 4 раза?

    А. уменьшится в 16 раз.          

    Б. уменьшится в 4 раза.

    В. увеличится в 16 раз.            

    Г. увеличится в 4 раза.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вниз с ускорением, равным g…

    А. m (g + a ).     Б. m (g — a ).    В. mg.    Г. 0 Н

    № 11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 60 кг движется со скоростью 36 км/ч по выпуклому участку дороги с радиусом кривизны 10 м. Определите вес лыжника в средней части выпуклого участка.

    12. Автомобиль проходит выпуклый мост радиусом 30 метров со скоростью 12 м/с. Найдите центростремительное ускорение автомобиля.

    13. Масса Луны в 80 раз меньше массы Земли, а радиус её в 3,6 раза меньше радиуса Земли. Определите ускорение свободного падения на Луне. Ускорение свободного падения на Земле считайте 10 м/с

    V вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1.Равнодействующая всех сил, действующих на тело, постоянна и не равна нулю. Тело…

    А. находится в состоянии покоя.              

    Б. движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2.Система отсчета связана с вертолетом. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если вертолет движется…

    А. ускоренно вверх.   

    Б. замедленно вниз.

    В. ускоренно вниз.     

    Г. равномерно вниз.

    3.Джоуль- единица…

    А. силы.    Б. работы.    В. ускорения.    Г. мощности.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу в 450 Н, тянет канат вправо, а двое других, с силами в 350 Н и 200 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 100 Н, влево.   Б. 550 Н, влево.   В. 100 Н, вправо.   Г. 450 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 9 Н и F2 = 12 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 5 Н.   Б. 10 Н.   В. 15 Н.   Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и ускорения тела. Вектор

    равнодействующей всех сил,

    действующих на тело направлен как.

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7.Тележку массой 0,5 кг тянут с силой 10 Н. Ускорение тележки равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 20 м/с2    Г. 100 м/с2

    8.Столкнулись тела массами 4 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 1 кг, равна F. При этом тело массой 4 кг испытало силу удара…

    А. F/4.    Б. F/16.    В. 4F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними уменьшить в 8 раз?

    А. уменьшится в 8 раз.      Б. уменьшится в 64 раза.

    В. увеличится в 8 раз.        Г. увеличится в  64 раза.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вниз с ускорением…

    А. m (g + a ).   Б. m (g — a ).   В. mg.   Г. 0 Н

    11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 70 кг движется со скоростью 36 км/ч по вогнутому участку дороги с радиусом кривизны 30 м. Определите вес лыжника в средней части вогнутого участка.

    12. Определите центростремительное ускорение поезда, проходящего закругление дороги радиусом 150 м со скоростью 10 м/с.

    13. Определите ускорение свободного падения на планете, масса которой больше массы Земли на 400 %, а радиус на 200 % больше земного. Ускорение свободного падения на Земле считайте 10 м/с2.

    VI вариант

    №№ 1- 10 выбрать один правильный ответ (1 балл)

    1.На тело не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано. Тело…

    А. только находится в состоянии покоя.

    Б. только движется равномерно прямолинейно.

    В. движется равноускоренно.

    Г. либо движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии покоя.

    2. Система отсчета связана со спутником. Эту систему отсчета можно считать инерциальной в случае, если спутник движется…

    А. равномерно по прямой траектории.                 Б. замедленно по прямой траектории.

    В. ускоренно по прямой траектории.                    Г. равномерно по извилистой траектории.

    3. Единица работы в СИ…

    А. джоуль.   Б. ватт.   В. паскаль.   Г. ньютон.

    4.В соревновании по перетягиванию каната участвуют три человека. Один, прикладывая силу 550 Н, тянет канат вправо, а двое с силами 200 Н и 250 Н- влево. Какова равнодействующая этих сил? В каком направлении будет перемещаться канат?

    А. 550 Н, вправо.   Б. 450 Н, влево.   В. 100 Н, влево.   Г. 100 Н, вправо.

    5.Две силы F1 = 18 Н и F2 = 24 Н приложены к одной точке тела. Угол между этими силами составляет 90°. Модуль равнодействующей сил равен…

    А. 1 Н.    Б. 5 Н.    В. 30 Н.    Г. 25 Н.

    6.На рисунке показаны векторы

    скорости и равнодействующей всех

    сил, действующих на тело. Вектор

    ускорения этого тела направлен как…

    А. 1.    Б. 2.    В. 3.    Г. 4.

    7.На тело массой 0,5 кг действует сила 4 Н. Ускорение тела равно…

    А. 5 м/с2    Б. 4 м/с2    В. 8 м/с2    Г. 10 м/с2

    8. Столкнулись тела массами 5 кг и 1 кг. Сила удара, которую испытало тело массой 5 кг, равна F. При этом тело массой 1 кг испытало силу удара…

    А. F/25.    Б. F/5.    В. 5F.    Г. F.

    9.Как изменится сила притяжения между телами, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?

    А. уменьшится в 3 раза.          

    Б. уменьшится в 9 раз.

    В. увеличится в 3 раза.            

    Г. увеличится в 9 раз.

    10.Вес мальчика, если он движется в лифте вниз с ускорением…

    А. m (g + a ).     Б. m (g — a ).    В. mg.    Г. 0 Н

    № 11-13 решить задачу (3 балла)

    11.Лыжник массой 70 кг движется со скоростью 36 км/ч по выпуклому участку дороги с радиусом кривизны 30 м. Определите вес лыжника в средней части выпуклого участка.

    12. Автомобиль проходит выпуклый мост радиусом 50 метров со скоростью 12 м/с. Найдите центростремительное ускорение автомобиля.

    13. Радиус планеты Марс составляет 0,5 радиуса Земли, а масса — 0,12 массы Земли. Зная ускорение свободного падения на Земле, найдите ускорение свободного падения на Марсе. Ускорение свободного падения на поверхности Земли 10 м/с2.

    EngArc — L — Законы движения Ньютона

    EngArc — L — Законы движения Ньютона


    Ньютону приписываются три закона движения. Все они связаны с силой. Основные законы следующие:
    Описание в словах Основная формула
    (1) Первый закон Ньютона Когда на тело не действует никакая сила или когда векторная сумма всех сил, действующих на него (результирующая сила) равна нулю, тело находится в равновесии.Если тело изначально находится в состоянии покоя, оно остается в покое; если он изначально находится в движении, он продолжает двигаться с постоянной скоростью. Этот закон действует только в инерциальных системах отсчета. Тело, на которое не действует никакая результирующая сила, движется с постоянной скоростью (которая может быть нулевой) и нулевым ускорением .—— Тело, на которое не действует никакая результирующая сила, движется с постоянной скоростью (которая может быть нулевой) и нулевым ускорением .—— Если результирующая сила, действующая на частицу, равна нулю, частица останется в состоянии покоя (если она изначально была в состоянии покоя) или будет двигаться с постоянной скоростью по прямой линии (если она изначально была в движении). Σ F = 0
    (2) Второй закон Ньютона Если на тело действует чистая внешняя сила, оно ускоряется. Направление ускорения совпадает с направлением чистой силы. Вектор результирующей силы равен массе тела, умноженной на ускорение тела .—— Если на тело действует чистая внешняя сила, тело ускоряется. Направление ускорения совпадает с направлением чистой силы. Вектор чистой силы равен массе тела, умноженной на ускорение тела.—— Если результирующая сила, действующая на частицу, не равна нулю, то частица будет иметь ускорение, пропорциональное величине результирующей силы и в направлении этой результирующей силы .—— Сила, действующая на тело, пропорциональна произведению масса и ускорение в направлении силы. Σ F = ma
    (3) Третий закон Ньютона Если тело A оказывает силу на тело B («действие»), то тело B оказывает сила на кузов A («реакция»).Эти две силы имеют одинаковую величину, но противоположны по направлению. Эти две силы действуют на разные тела .—— Если тело A оказывает силу на тело B («действие»), то тело B оказывает силу на тело A («реакция»). Эти две силы имеют одинаковую величину, но противоположны по направлению. Каждая сила, представленная на теле, — это внешняя сила, действующая на это тело. Представлены только силы реакции, действующие на тело. Силы действия и реакции между контактирующими телами имеют одинаковую величину, одинаковую линию действия и противоположный смысл. F A на B = — F B на A

    Законы движения Ньютона можно также назвать тремя основными законами Ньютона.

    ньютоновских механик — Результирующие силы

    Добро пожаловать в сообщество Stack Exchange, Юсуф. Первое, что вам нужно понять, прежде чем вы поймете силы и их влияние на тела, — это относительное движение. Всякий раз, когда вы упоминаете расстояние или скорость любого объекта, вы всегда упоминаете это со ссылкой на фиксированную точку.Например, если вас спросят, как далеко находится школа, вы ответите, что школа находится на расстоянии x км от чего-то. Это может быть ваш дом, или дом вашего друга, или падающая башня Пизы, или это может быть центр нашей галактики, и ваш ответ будет отличаться в каждом из вышеперечисленных случаев.

    Скорость тоже упоминается в связи с чем-то. Например, если вы кому-то сообщаете скорость вашего автомобиля на шоссе, вы бы сказали что-то вроде: «Моя машина движется со скоростью 120 км / ч».Эти 120 км / ч будут относиться к дороге, но также могут относиться к одной из других машин на шоссе или относительно полета из Нью-Дели в Дубай или кометы, летящей мимо солнца, и, как и прежде, скорости будет отличаться в каждом из этих случаев.

    Теперь, чтобы ответить на ваш вопрос, я возьму два случая: один, когда объект находится в покое, а другой, когда объект движется относительно вас.

    Случай 1: Представьте себе небольшую машину, которая стоит на нейтральной передаче и у нее выключен стояночный тормоз.Если человек и его друг равны в силе, и если человек толкает машину сзади, а его друг толкает машину впереди, и если они оба толкают машину с одинаковой силой, машина не сдвинется ни на дюйм, как они оба отменять силу друг друга.

    Случай 2: Теперь представьте машину и двух людей, толкающих поезд, который движется с постоянной скоростью в постоянном направлении. Пусть на железнодорожных путях не будет трения, и представьте, что вы стоите у железнодорожного полотна и наблюдаете, как двое людей толкают вагон.Вы увидите, как автомобиль движется с постоянной скоростью, но не заметите никаких изменений скорости автомобиля. Двум пассажирам в поезде кажется, что машина стоит на месте, но вам кажется, что машина движется с постоянной скоростью.

    Так что это просто вопрос перспективы, потому что ничто никогда не движется по-настоящему, если мы не упоминаем точку отсчета.

    Первый закон Ньютона — Силы, ускорение и законы Ньютона — AQA — Объединенная научная редакция GCSE — Трилогия AQA

    Примеры объектов с неравномерным движением равномерное движение.

    Сюда входят ситуации, когда меняются скорость, направление или и то, и другое. Например, когда автомобиль ускоряется, движущая сила двигателя больше, чем силы сопротивления. Результирующая сила не равна нулю.

    Другие примеры включают:

    • в начале бега бегун испытывает меньшее сопротивление воздуха, чем его тяга, поэтому они ускоряются
    • объект, который начинает падать, испытывает меньшее сопротивление воздуха, чем его вес, поэтому он ускоряется
    Если силы, действующие на объект, не уравновешены, результирующая сила не равна нулю.

    Силы на подводной лодке

    Подводная лодка выше имеет как вертикальные силы, так и горизонтальные силы, действующие на нее.Горизонтальные силы не влияют на его вертикальное движение, а вертикальные силы не влияют на его горизонтальное движение.

    Горизонтальные силы равны по величине и противоположны по направлению. Они уравновешены, поэтому результирующая горизонтальная сила равна нулю. Это означает, что нет горизонтального ускорения. Вертикальные силы равны по величине и противоположны по направлению. Они уравновешены, поэтому результирующая вертикальная сила также равна нулю. Это означает отсутствие результирующего вертикального ускорения.

    Подводная лодка продолжит движение, оставаясь неподвижным или двигаясь с постоянной скоростью. Если подводная лодка движется, невозможно определить, в каком направлении она движется, только по силам, только то, что она будет продолжать движение в том же направлении с той же скоростью.

    Равновесие трех сил

    Очень простая концепция при работе с силы это идея равновесия или баланса . В общем, на объект могут действовать несколько сил. в то же время. Сила — это векторная величина что значит что у него есть как величина, так и направление, связанные с Это. Две силы одинаковой величины, но разные направления не равны силы. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, составляет единая сила называется чистой силой . Если чистая сила равна нулю, считается, что объект находится в состоянии равновесия .Поскольку нет никакой чистой силы, действующей на объект в равновесии, затем из Ньютона первый закон движения, объект продолжает переехать с постоянной скоростью.

    На другой странице мы показываем простейший пример равновесия с две силы, действующие на объект. На этой странице мы рассмотрим случай планер, на который в полете действуют три силы. А на другой странице мы рассматриваем случай приводимый в действие самолет в крейсерский, где на самолет действуют четыре силы.

    В примере 1 мы показываем компьютерный чертеж планер, когда он спускается. На планер действуют три силы; лифт (L), перетащить (D), и вес (Вт). Вес всегда направлен к центру земли, подъемная сила направлено перпендикулярно траектории полета, а сопротивление — по траектории полета. путь. Траектория полета наклонена к горизонтали на угол а . Когда самолет находится в равновесии, векторная сумма этих трех сил равно нулю.Поскольку это векторная сумма, есть два компонент уравнения, одно вертикальное и одно горизонтальное, которые показано под графиком.

    W — L * cos (a) — D * sin (a) = V = 0

    D * cos (a) — L * sin (a) = H = 0

    где sin и cos — тригонометрические функции синуса и косинуса, V — чистая вертикальная сила, а H — чистая горизонтальная сила.Поскольку мы смотрим на состояние равновесия, H и V равны нулю.

    Самолет имеет постоянную скорость вперед и вниз по траектория полета. Обратите внимание, что подъемная сила, сопротивление и вес продолжают увеличиваться. действовать на самолет. В равновесии действие некоторых сил точно уравновешивается или нейтрализуется другими силами.

    В примере 2 спойлер размещается на верхней части крыла планера, уменьшая подъемную силу и увеличивая сопротивление.Вес остался прежним. Планера больше нет равновесие. Уравнения для сил остались прежними, но теперь есть чистые горизонтальные и вертикальные силы; V и H не равны нулю. По мнению Ньютона второй закон движения, самолет начал бы ускоряться вниз и вправо. В примере 2 силы не уравновешены, и самолет не находится в равновесии.


    Навигация..


    Руководство для начинающих Домашняя страница

    Равновесие сил

    Очень простая концепция при работе с силы это идея равновесия или баланса . В общем, на объект могут действовать несколько сил. в то же время. Сила — это векторная величина что значит что он имеет как величину (размер), так и направление, связанное с ним.Если размер и направление сил, действующих на объект, равны точно сбалансировано, тогда на объект не действует чистая сила и объект считается находящимся в состоянии равновесия . Поскольку нет никакой чистой силы, действующей на объект в равновесии, затем из Ньютона первый закон движения, неподвижный объект останется в покое, а объект в движении останется в движении.

    Начнем с простейшего примера двух сил, действующих на объект.Затем мы покажем примеры три силы, действующие на планер, и четыре силы, действующие на летательный аппарат с двигателем.

    В примере 1 на слайде мы показываем синий шар, который толкает две силы, обозначенные Force # 1 F1 и Force # 2 F2 . Помни это силы — векторные величины, и направление важно. Две силы одинаковой величины, но разные направления не равны силы. Фактически,

    F1 = — F2

    для показанной системы координат с буквой X под мячом. Если сложить силы, действующие на мяч, получаем силовое уравнение слева:

    F1 + F2 = F сеть = 0

    где F net — чистая сила, действующая на мяч. Поскольку результирующая сила равна нулю, силы в примере 1 равны действует в равновесии.

    В Примере 1 на мяч не действует чистая сила, так как мяч изначально находится в состоянии покоя. (скорость равна нулю), мяч останется в покое согласно Ньютону. первый закон движения.Если бы мяч двигался с постоянной скоростью, он продолжал бы двигаться. с той же скоростью.

    В Примере 2 мы увеличили величину Силы №1, так что она намного больше. чем Force # 2. Силы больше не находятся в равновесии. Уравнение силы остается прежним, но результирующая сила не равна нулю. Величина чистой силы определяется по формуле:

    F1> — F2

    F1 + F2 = F нетто

    | F net | = | F1 | — | F2 |

    где «| |» символы указывают величину количества, заключенного между концами.Направление чистой силы будет в положительном направлении X , потому что F1 больше F2 . По мнению Ньютона второй закон движения мяч начинал ускоряться вправо. Потому что в Пример 2, силы не находятся в равновесии.

    Навигация ..


    Руководство для начинающих Домашняя страница

    Что такое пары?

    Что такое пары?

    Что такое пары?


    Особый случай моментов — пара.Пара состоит из двух параллельные силы, равные по величине, противоположные по смыслу и не поделитесь линией действий. Он не производит никакого перевода, только вращение. Результирующая сила пары равна нулю. НО, результат пары не равно нулю; это чистый момент.

    Например, силы, прилагаемые двумя руками для поворота рулевого колеса. часто бывают (или должны быть) парой. Каждая рука держит колесо в точках на противоположные стороны вала. Когда они прикладывают силу, равную по величине но в противоположном направлении колесо вращается. Если обе руки приложили силу в том же направлении сумма моментов, созданных каждой силой, будет равняется нулю, и колесо не вращается. Вместо того, чтобы вращаться вокруг вал, вал будет нагружен силой, стремящейся вызвать поступательное движение. с величиной в два раза F. Если силы, приложенные двумя руками, были неравно, снова возникнет неуравновешенная сила, создающая перевод «системы». Чистая пара всегда состоит из двух равных сил. по величине.

    Момент пары — это произведение величины одного из силы и перпендикулярное расстояние между линиями их действия. млн = F x d. Он имеет единицы измерения: кип-фут, фунт-дюйм, кН-метр и т. Д. Величина момента пары одинакова для всех точек в самолет пары. Пара может перемещаться в любом месте в своей плоскости или параллельно. самолет без изменения его внешнего воздействия. Размер пары не зависит от точки отсчета и его тенденция к созданию вращения останется постоянным. Это можно проиллюстрировать простой иллюстрацией. стержня длиной d , закрепленного в его средней точке.Две параллельные силы равной величины, противоположные по смыслу, приложены к концам бар. Величина момента, создаваемого парой сил F , относительно штифта на иллюстрации, равен

    (F) (d / 2) + (F) (d / 2)

    = (F) (г)

    Величина пары сил F относительно точки «O» — это

    (F) (d + x) — (F) (x)
    (F) (d) + (F) (x) — (F) (x)

    = (F) (г)

    Опять же видно, что величина пары независима ссылочного местоположения.Он всегда равен (F) (d)!

    Результатом числа пар является их алгебраическая сумма. Пара НЕВОЗМОЖНО привести в равновесие одной силой! Только пара может быть приведенным в равновесие моментом или другой парой равных величин и в противоположном направлении в любом месте той же плоскости или в параллельной плоскости. Если к системе добавляется единая сила, уравновешивающая сумму моментов, одно из двух других уравнений равновесия не будет выполнено. Пара поддерживает внутреннее равновесие простой балки или многих других простых структурные системы.Концепция очень важна для дальнейшего изучения структурное поведение.

    Есть много примеров пар в искусственном мире. Некоторые конструкции явные проявления пары; другие прячут пару внутри себя конструктивные элементы.

    Saltash Bridge от Brunel — это конструкция, которая позволяет паре в середине пролета быть четко прочитанным. Структура иллюстрирует развитое равновесие. за счет сжимающей силы верхнего пояса и равного и противоположного растяжения сила подвески цепи.Эти две силы создают пару в середине пролета. Величина пары будет силой F c или F t умноженное на расстояние, разделяющее две силы, d . Это тоже самое тип пары, которая спрятана внутри сплошных балок.

    Изменится ли величина пары, когда поезд будет проезжать по мосту? Почему или почему нет?

    Вот пример обычного уличного фонаря. Лампа создает момент с величиной, определяемой массой лампы, умноженной на момент рука, д.Этому моменту противодействует пара, порождаемая трубками поддерживающая рука. Две силы пары можно увидеть в сжатии и силы натяжения, которые разделены гораздо меньшим расстоянием. Эти действовать, чтобы вернуть систему в равновесие.

    Какие еще силы необходимы для поддержания равновесия системы?


    Вопросы для размышления

    хммм …..

    Домашние задания

    Дополнительное чтение

    при обнаружении….


    Авторские права © 1995 Крис Х. Любкеман и Дональд Peting
    Авторские права © 1996, 1997 Крис Х. Любкеман

    Результирующая сила устанавливает ускорение — Проблемы преподавания и обучения

    Силы и движение

    Учебное пособие для 14-16

    Распространенная ошибка: сила → движение и движение → сила

    Неправильный путь: У автомобиля есть сила, которая заставляет его двигаться по автомагистрали. Если он движется, он должен нести силу.

    Right Lines: Сила, действующая на объект, изменяет его движение.

    Придает силы вещам

    Думая об обучении

    Очень распространено мнение, что движущиеся объекты должны обладать силой, чтобы поддерживать их движение. На вопрос ученик обычно возразит:

    Стивен: Мяч несет ту силу, которую вы приложили к нему, когда вы бросили его, чтобы он взлетел.

    Студенты часто отмечают движущиеся объекты стрелками силы в направлении движения.Также вероятно встретите:

    Натан: Мяч остановится, когда его сила будет израсходована.

    Идея о том, что движущийся объект несет в себе силу, обычно восходящую к исходной силе, является здравым смыслом и почти верна. Движущийся объект действительно мог быть вынужден начать свое движение. Но, и это большое но, эта сила изменила движение, заставив его начать — это был начальный толчок. Как только агент, выполняющий толчок, перестает оказывать силу (поэтому, когда объект больше не взаимодействует с этим аспектом своего окружения), силы больше нет.Объект продолжает двигаться, но не несет силы. Сила изменила движение.

    Но и энергия в кинетическом запасе, и импульс действительно увеличиваются (см. Эпизод 03 для получения дополнительной информации о мерах движения) в результате действия силы.

    Размышляя об учении

    Большая проблема здесь состоит в том, чтобы получить интуитивную веру в истинность первого закона Ньютона. В обжитом мире мы не можем избежать эффектов фрикционных взаимодействий.Точное описание повседневных движений всегда связано с силами трения (сцепление, скольжение, сопротивление). Итак, задача состоит в том, чтобы представить себе естественное движение объектов в мире, далеком от повседневного мира студентов, а затем — и только после этого — снова добавить сложности к описанию.

    Повседневный опыт не на нашей стороне — мы знаем, что для того, чтобы что-то двигалось, нужно продолжать это делать.