"Силовой микс" Урок обобщение

Силы в природе

• Много ли видов сил существует в природе?
• Перечислите известные вам силы.
• Какую природу они имеют – гравитационную или электромагнитную?

Фундаментальные взаимодействия :

1.Гравитационное. Силы всемирного тяготения, действуют между всеми телами, имеющими массу.

2.Электромагнитное. Силы действуют между частицами, имеющими электрические заряды.

3.Ядерные силы действуют между састицами в атомных ядрах и определяют свойства ядер.

4.Слабые взаимодействия вызывают превращения элементарных частиц, определяют радиоактивный распад ядер, реакции термоядерного синтеза.

ме

В механике рассматривают 3 вида сил: Силы всемирного тяготения, силы упругости и силы трения.

Помни! Мерой взаимодействия тел является сила —величина, характеризующаяся модулем , направлением и точкой приложения. Сила-вектор!

Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. силы, которые могут действовать на расстоянии .

Сила тяжести

Точка приложения

Вес тела

Приложена к центру тела

Направление силы

Приложен к подвесу или опоре, на которое тело давит

Направлена к центру Земли

Формула

Направлен перпендикулярно поверхности

Рисунок

Вес тела - сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения к Земле

Невесомость- состояние, при котором тело движется только под действием силы тяжести

Лифт движется равномерно

Лифт движется равноускоренно вверх или равнозамедленно вниз

Вес тела в этом случае будет больше силы тяжести, тело будет испытывать перегрузку!

Лифт движется равнозамедленно вверх или равноускоренно вниз

Вес тела будет меньше силы тяжести!!!

Невесомость

Силы всемирного тяготения , действующие между предметами нашей обыденной жизни, ничтожны по сравнению с остальными силами, действующими между ними.

В 1687 г. Ньютон установил один из фундаментальных законов механики, получивший название закона всемирного тяготения:

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

где m 1 и m 2 – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между телами, G – коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех тел в природе и называемый постоянной всемирного тяготения или гравитационной постоянной .

G - гравитационная постоянная, она численно равна силе гравитационного притяжения двух тел, массой по 1 кг. Каждое, находящихся на расстоянии 1 м одно от другого.

G - универсальная

гравитационная постоянная равна

G=6,67  10 -11 Н м 2 /кг 2

Сила взаимного притяжения всегда направлена вдоль прямой, соединяющей тела.

• Запомнить

Гравитационное взаимодействие – это взаимодействие ,свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу.

Гравитационное поле – особый вид материи, осуществляющее гравитационное взаимодействие.

Механизм гравитационного взаимодействия

В настоящее время механизм гравитационного взаимодействия представляется следующим образом:

Каждое тело массой М создает вокруг себя поле, которое называют гравитационным.

Если в некоторую точку этого поля поместить пробное тело массой т , то гравитационное поле действует на данное тело с силой F , зависящей от свойств поля в этой точке и от величины массы пробного тела.

Границы применимости закона

Закон всемирного тяготения имеет определенные границы применимости; он применим для:

1) материальных точек;

2) тел, имеющих форму шара;

3) шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых много меньше размеров шара.

Закон неприменим, например, для взаимодействия бесконечного стержня и шара.

Сила тяготения очень мала и становится заметной только тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих тел имеет очень большую массу (планета, звезда).

Почему мы не замечаем гравитационного притяжения между окружающими нас телами?

Воспользуемся законом всемирного тяготения и сделаем некоторые расчёты:

• Два корабля массой 50000 т каждый стоят на рейде на расстоянии 1 км друг от друга. Какова сила притяжения между ними?

Д А Н О : Решение:

F - ? Ответ: F = 0,17 Н

Задача. Известно, что период обращения Луны вокруг Земли составляет 27,3 суток, среднее расстояние между центрами Луны и Земли равно 384000 километров. Вычислить ускорение Луны и найти во сколько раз оно отличается от ускорения свободного падения камня вблизи поверхности Земли, то есть на расстоянии равном радиусу Земли ( 6400 километров ).

С другой стороны, отношение расстояний от Луны и камня до центра Земли равно:

• Нетрудно заметить, что

Из второго закона Ньютона следует, что между силой и ускорением, которое она вызывает, существует прямо пропорциональная зависимость :

• Следовательно, сила тяготения так же, как и ускорение, обратно пропорциональна квадрату расстояния между телом и центром Земли:

Влияние силы притяжения на живые организмы Сила притяжения также оказывает различные воздействия на живых существ. Попросту говоря, когда будут открыты другие обитаемые миры, мы увидим, что их обитатели сильно отличаются друг от друга в зависимости от массы их планет. К примеру, будь Луна обитаема, то ее населяли бы очень высокие и хрупкие существа, и наоборот, на планете массой с Юпитер жители были бы очень низкие, крепкие и массивные. А иначе на слабых конечностях в таких условиях попросту не выживешь при всем желании. Сила притяжения сыграет важную роль и при будущей колонизации того же Марса. Согласно законам биологии, если чем-то не пользуешься, то это постепенно атрофируется. Космонавтов с борта МКС на Земле встречают с креслами на колесах, так как в невесомости их мышцы задействованы очень мало, и даже регулярные силовые тренировки не помогают. Так что потомство колонистов на других планетах будет как минимум выше и физически слабее своих предков . -

• Любое тело, брошенное с некоторой высоты над землей, движется к земле с ускорением g.
• Чтобы тело начало вращаться вокруг земли, g должно быть равно:

Первая космическая скорость.

Первая космическая скорость (круговая)-

минимальная скорость которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела), по круговой орбите.

а ц

Расчет первой космической скорости у поверхности Земли

Первый искусственный спутник Земли

Первый искусственный спутник Земли запущен 4 октября 1957 года

Масса 83,60 кг.

Период обращения 96 мин.

Вторая космическая скорость

Вторая космическая скорость – минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела) для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли (или небесного тела).

V II = 11,2 км/с

Третья космическая скорость

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Солнца.

4 космическая скорость

31,8 км/с – скорость, позволяющая телу покинуть Млечный Путь – нашу галактику.

• Почему Луна движется вокруг Земли?
• Почему планеты обращаются вокруг Солнца.

При воздействии на тело какой-либо силы тело деформируется.

Деформация – это изменение объема или формы тела под действием внешних сил.

Сила упругости – это сила, возникающая в результате деформации тела, и направленная в сторону противоположную деформации .

Причина возникновения силы упругости является взаимодействие молекул тела.

Особенности сил упругости:

• а) они имеют электромагнитное происхождение;
• б) всегда стремятся восстановить первоначальную форму тела;
• в) линейная зависимость F упр (x) проявляется при малых деформациях

Закон Гука для малых упругих деформаций

Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации

Формула закона Гука ( в проекции на ось Х)

х = - удлинение тела,

k – коэффициент жесткости  k  = Н/м

Графическое представление закона Гука

ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ УПРУГОСТИ

• Тело может совершать движение по окружности
• (если вектора силы и скорости перпендикулярны)
• Тело может совершать колебательное движение
• (если вектора силы и скорости коллинеарные);

Виды трения

• трение покоя

• трение скольжения

• трение качения

Причина возникновения сил трения

Межмолекулярное притяжение

Шероховатость поверхности

Способы увеличения и уменьшения трения

Как увеличить трение?

• Увеличить нагрузку, использовать специальные материалы.

Как уменьшить трение?

• Шлифование поверхностей, смазка, уменьшение нагрузки, замена силы трения скольжения на силу трения качения.

Повседневный опыт учит нас, что жидкости действуют с известными силами на поверхность твердых тел, соприкасающихся с ними. Эти силы мы называем силами давления жидкости.

Сила сопротивления в газе или в жидкости (вязкого, жидкого трения) зависит:

• От размеров, формы и состояния поверхности тела
• От свойств среды (вязкости)
• От относительной скорости движения тела и среды

• При малых скоростях движения силу сопротивления можно считать прямо пропорциональной скорости движения тела относительно среды:

• где k1- коэффициент сопротивления .

При больших скоростях относительного движения сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:

• где k2 - коэффициент сопротивления, отличный от k1.

Объяснить поговорки:

Что кругло - легко катится;

Ловкий человек и на дынной корке не поскользнётся;

Колодезная верёвка сруб перетирает;

Нет такого человека, который хоть бы раз не поскользнулся на льду.

Вопросы: 1. Зависит ли сила тяжести, действующая на вашу книгу, от массы Земли? 2.Как доказать на опыте наличие взаимного притяжения Земли и ручки на вашем столе? 3.Можно ли рассчитать массу Солнца 4.Какой физический смысл имеет G?

1. Было интересно… 2. Было трудно… 3. Я понял, что… 4. Меня удивило… 5. Мне захотелось…