Transcript Сили в природі.

Сили в
природі.
Урок фізики
у 8 класі
У природі тіла постійно взаємодіють. Так, Земля притягує
всі тіла, розташовані на її поверхні та поблизу неї, вода,
падаючи з висоти, обертає лопаті турбіни, вітер змушує
рухатися вітрильники, завдяки силі м'язів людина піднімає
тіла, машини,перевозить вантажі.
У наведених прикладах тіла взаємодіють між собою.
Характеристикою взаємодії тіл є сила.
Фізична
величина
Має
напрям
Одиниця
вимірювання
Н
Міра
взаємодії
сил
Причина
зміни
швидкості
тіл
Сила
Вимірюється
динамо
метром
Позначення
F
Величина
векторна
Має точку
прикладання
Як вимірюють силу
Силу можна виміряти. Її вимірюють за допомогою приладу, що
має назву динамометр (грецькою мовою слово «динаміс»
означає «сила», а «метро» - «вимірюю»).
Одиницею вимірювання сили є ньютон (Н). Так її названо на
честь відомого англійського вченого Ісаака Ньютона.
Поміркуємо, велика чи мала сила, значення якої дорівнює 1 Н.
Відомо, що для підняття тіла масою 1 кг на нього потрібно
подіяти силою близько 10 Н. Тож, знаючи масу шкільного
портфеля, наповненого підручниками та зошитами, кожен із
вас зможе легко визначити значення сили, з якою цей
портфель доводиться щоразу піднімати.
Крім числового значення, силу характеризує також напрямок.
На малюнках напрямок дії сили позначають стрілкою. Так, на
малюнку показано напрямки дії сил персонажів байки Л.
Глібова «Лебідь, Рак та Щука».
Види сил:
- сила всесвітнього тяжіння
- сила тяжіння
- вага тіла
- сила пружності
- сила тертя
Галілей підтвердив, що в ідеальній ситуації—
всі тіла падали б однаково.
Падіння тіл за відсутності
опору повітря називають
вільним падінням.
При вільному падінні всі
тіла падають однаково.
Виміри показали, що при
вільному падінні швидкість
тіла щосекунди
збільшується на 9,8м/с.
Дослід Галілея
Ще у ХVI ст. люди вважали, що важкі предмети падають
швидше, ніж легкі. Чому? Бо так казав ще Аристотель.
Галілео Галілей, котрий очолював математичний
факультет Пізанського університету, мав достатньо
мужності, щоб поставити під сумнів непорушну, здавалося
б, істину. Історія із кулькою та пір’їнкою, які були кинуті з
Пізанської вежі одночасно і одночасно ж приземлилися,
уже стала науковим фольклором. Але краса експерименту
Галілео полягає в тому, що він довів однаковість сили
тяжіння для предметів будь-якої маси в умовах Землі суто
теоретичним шляхом – і кидати нічого не було потрібно.
«Нехай важке тіло падає швидше, а легке – повільніше, –
розмірковував учений. – Тоді легке тіло, прикріплене до
тяжкого, мусить сповільнити падіння тяжкого. Але ж
цього не може статися, бо отриманий предмет матиме
більшу масу, а отже, падатиме швидше, ніж одне важке
тіло. Але ж предмет не може падати одночасно і швидше,
і повільніше. Значить, усі тіла, незалежно від маси,
падатимуть на землю з однаковою швидкістю».
Сили взаємодії між каменем і
Землею — це
Сили всесвітнього тяжіння
Ньютон дійшов висновку, що сила притягання двох тіл пропорційна
массам цих тіл й обернено пропорційна квадрату відстані між ними.
Силу, з якою Земля притягує до себе
тіло, називають силою тяжіння.
Ньютон довів, що сила тяжіння прямо пропорційна масі
тіла, а коефіцієнт пропорційності — 9,8 Н/кг.
Цей коефіцієнт
називають
прискоренням вільного падіння.
Тому модуль сили тяжіння можна виразити через масу тіла
m й прискорення вільного падіння g так:
F т  gm
Який напрям має сила тяжіння ?
Силу, з якою тіло внаслідок притягання його Землею тисне
на опору або розтягує підвіс, називають вагою тіла
Сила тяжіння визначається
як сила, з якою тіло
притягується до Землі.
Вага — як сила, з якою тіло
під дією сили тяжіння діє на
опору або розтягує підвіс.
Ці сили діють на різні тіла:
сила тяжіння — на саме тіло,
а вага — на підставку або
підвіс.
Якщо тіло нерухоме або
рухається рівномірно, то сила
тяжіння й вага рівні за
модулем.
Вагу тіла позначають буквою Р.
Вага тіла у стані спокою
дорівнює силі тяжіння, що діє
на це тіло:
P  mg
Якщо на столі нерухомо лежить книга
масою 500 г, то на цю книгу діє сила
тяжіння 5 Н, але й вага цієї книги також
дорівнює 5 Н.
Однак це не означає, що вага й сила
тяжіння — та сама сила. Ці сили істотно
відрізняються одна від одної.
По-перше, ці сили прикладені до різних тіл: сила тяжіння
прикладена до тіла, а вага тіла — до опори або підвісу.
По-друге, ці сили мають різну фізичну природу: сила
тяжіння — це прояв сил всесвітнього тяжіння, що діють на
відстані, а вага — зазвичай сила пружності, що діє при
безпосередньому контакті.
І, нарешті, сила тяжіння діє на тіло, що перебуває поблизу
Землі, завжди, а вага тіла може при цьому дорівнювати
нулю.
Стан, за якого вага тіла дорівнює нулю, називають
невагомістю.
У тривалому стані невагомості перебувають космонавти
в космічному кораблі, коли його двигуни вимкнені.
При цьому космонавти разом з космічним кораблем
рухаються під дією тільки сил тяжіння (з боку Землі,
Місяця або яких-небудь інших космічних тіл).
Зверніть увагу!!!
Якби сила тяжіння на Землі раптово зникла, то всі неукріплені на її
поверхні тіла за будь - якого малого поштовху порозліталися б у всі
боки в космічному просторі.
Де можна створити стан невагомості
Невагомість на короткий час можна створити вдома, не вулиці, в школі. Підкиньте
будь-яке невелике тіло. Нехтуючи опором повітря , можна твердити, що підчас
польоту це тіло рухалося тільки під дією сили тяжіння, тобто знаходилося в стані
невагомості.
Варто нам на мить підстрибнути – і ми перебуваємо в стані невагомості. Космічні
кораблі, орбітальні станції так само перебувають у стані невагомості.
Любителі атракціонів також на короткий час в стані невагомості: усі внутрішні
органи перестають діяти один на одного, і для людини відчуття відсутності такої
звичної для нас дії є досить неприємним.
Сила пружності
Якщо до пружини підвісити тягарець, то під дією сили тяжіння
він розпочне рухатися вертикально вниз. З часом цей рух
припиниться, незважаючи на те, що сила тяжіння не припиняє свою
дію. Чим це пояснити?
Крім сили тяжіння, яка діє на тягарець і спрямована вертикально
вниз, на нього діє інша сила - сила пружності пружини. Вона
спрямована вертикально вгору. Звідки виникла ця сила?
Рухаючись вниз, тягарець розтягує, видовжує пружину. Але
пружина прагне відновити свою форму, тому в ній виникає сила, з
якою пружина діє на тягарець. Це і є сила пружності.
Настає мить, коли сила пружності дорівнює силі тяжіння. Відтепер
тягарець припиняє рухатися вертикально вниз і набуває стану
спокою.
Закон Гука
F= -kx
Сила тертя
Сила тертя виникає між поверхнями тіл, які взаємодіють
Вона тим більша, чим більше нерівностей у вигляді
заглиблень і виступів є на поверхні тіл.
Сила тертя завжди спрямована проти руху тіла.
Якби не було сили тертя, рух тіл тривав би безкінечно
F тер   N
Види сил
тертя
спокою
ковзання
кочення
Коефіцієнт пропорційності μ називається коефіцієнтом тертя
ковзання. Він визначається матеріалом дотичних поверхонь та
якістю їх обробки.
Коефіцієнт тертя визначається експериментально.
Матеріали
Коефіцієнт тертя
Сталь по льоду
0,02
Сталь по сталі
0,20
Дерево по дереву
0,25
Шкіра по чавуну
0,56
Гума по бетону
0,75
Для зменшення сили тертя, якщо це потрібно, поверхні тіл
ретельно шліфують і полірують, змащують мастилами.
Але повністю усунути тертя неможливо.
Людина збільшує силу тертя, якщо це потрібно,
наприклад, щоб рухатися під час ожеледиці
слизькою дорогою. Для цього дорогу і тротуари
посипають піском, на колеса автомобілів
одягають шиповану гуму або ланцюги.
Погляньте на поверхню підошви зимового
взуття - вона шорстка та нерівна. І все це
роблять з однією метою - збільшити силу
тертя між тілами і поверхнею слизької дороги.
Тертя насправді існує не
тільки для того, щоб
додавати нам турбот і
роботи;воно так само рятує
нас від чималих
турбот і часто полегшує нашу
працю.
Підсумки
* Сила - це міра взаємодії тіл.
* Сила характеризується числовим значенням і напрямком, її вимірюють за
допомогою динамометра.
* Одиниця вимірювання сили - ньютон (Н).
* Є сили тяжіння, тертя, пружності та інші.
* У природі постійно діють різні види сил.
* Людина в процесі своєї діяльності використовує силу власних м'язів,
м'язів тварин та силу різноманітних машин.
* Створюючи машини чи пристрої, конструктори за допомогою спеціальних
динамометрів визначають найбільші значення сили, яку ті можуть
проявляти.
* Усі природні явища - результат дії різних сил.
* Завдяки силі тяжіння тіла утримуються на поверхні Землі.
* Сила тертя - умова існування механічного руху в природі.
* Сила пружності - джерело міцності живих організмів.
Джерела:
1. Усі уроки фізики. 8 клас./ Кирик Л. А.— Х.: Вид.
група «Основа», 2008.— 352 с.
2. Сайти: fizika.ru, cit.vvsu.ru, phyzika.ru,
clipart.net.ua, school.ort.spb.ru