Il corpo si muove se subisce azioni. Movimento del corpo

Perché se un corpo si muove verso l'alto con accelerazione, il suo peso aumenta e se si muove verso il basso diminuisce?

La forza con cui il corpo agisce sull'appoggio (P cioè il suo peso) è pari alla forza di reazione dell'appoggio (N) o forza elastica (Fupr). P=-N=gt; P=Fcontrollo Da 2 Z.N. ZF=ma (vettori). Da questo otteniamo N-mg=0. =gt; N=mg o P=mg. In accelerazione verso l'alto: N-mg=ma (Proiezione sull'asse y). N=P, Sostituto: P-mg=ma cioè P=mg+ma=m(g+a).
In altre parole, aumenta l'accelerazione, cioè aumenta la forza con cui il corpo preme sul supporto (ad esempio un carico in un ascensore), il che significa che aumenta il suo peso. Matematica pura con vettori. Per il movimento verso il basso è simile: mg-N=ma, N=mg-ma=m(g-a) (dove N=P, cioè P=m(g-a)).
Se non è del tutto chiaro con le formule, prova a costruire tu stesso un disegno (un corpo in un ascensore), applica le forze e applica la 2a legge di Newton (somma delle forze = ma Il fenomeno dell'aumento di peso si chiama sovraccarico, io no). Non ricordo di averlo diminuito, forse l'assenza di gravità, ma questo potrebbe non essere del tutto accurato.

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La storia di come "Il cigno, il gambero e il luccio iniziarono a trasportare un carico di bagagli" è nota a tutti. La storia di come "Il cigno, il gambero e il luccio iniziarono a trasportare un carico di bagagli" è nota a tutti. ...Il cigno si precipita tra le nuvole, ...Il cigno si precipita tra le nuvole, il gambero indietreggia, il gambero indietreggia, E il luccio si tuffa nell'acqua. E il luccio entra nell'acqua. Giustificare l'incoerenza di questa affermazione dal punto di vista della meccanica classica. Giustificare l'incoerenza di questa affermazione dal punto di vista della meccanica classica.

Completare gli spazi vuoti: Completare gli spazi vuoti: Con l'azione di una forza, il corpo si muove... Con l'azione di una forza, il corpo si muove... Se, con una massa costante del corpo, la forza aumenta di 2 volte, poi l'accelerazione... di... volte. Se, con una massa corporea costante, la forza aumenta di 2 volte, l'accelerazione ... di ... volte. Se la massa di un corpo viene ridotta di 4 volte e la forza che agisce sul corpo aumenta di 2 volte, l'accelerazione ... di ... volte. Se la massa di un corpo viene ridotta di 4 volte e la forza che agisce sul corpo aumenta di 2 volte, l'accelerazione ... di ... volte. Se la forza aumenta di 3 volte e la massa ..., l'accelerazione rimarrà invariata. Se la forza aumenta di 3 volte e la massa ..., l'accelerazione rimarrà invariata.

Vengono forniti i grafici della dipendenza della proiezione della velocità e dell'accelerazione dal tempo movimento rettilineo. Indicare in quali aree vengono compensate le azioni dei corpi circostanti. Qual è la direzione della forza risultante rispetto alla direzione del moto? Vengono forniti i grafici della dipendenza della proiezione della velocità e dell'accelerazione dal tempo per il movimento rettilineo. Indicare in quali aree vengono compensate le azioni dei corpi circostanti. Qual è la direzione della forza risultante rispetto alla direzione del moto? v a

1. Come si muove un corpo se altri corpi non agiscono su di esso?

Il corpo si muove in modo uniforme e rettilineo, oppure è a riposo.

2. In che modo le opinioni di Galileo differiscono da quelle di Aristotele sulla questione delle condizioni movimento uniforme telefono?

Fino all'inizio del XVII secolo prevaleva la teoria di Aristotele, secondo la quale, se non vi è alcuna influenza esterna su di esso, allora può essere a riposo e, affinché si muova a velocità costante, un altro corpo deve agire continuamente su Esso.

3. Come è stato condotto l'esperimento illustrato nella Figura 19 e quali conclusioni ne derivano?

Avanzamento dell'esperimento. Su un carrello ci sono due palline che si muovono uniformemente e in linea retta rispetto al suolo. Una palla poggia sul fondo del carrello e la seconda è sospesa a un filo. Le palline sono ferme rispetto al carrello, poiché le forze che agiscono su di esse sono equilibrate. Durante la frenata, entrambe le sfere iniziano a muoversi. Cambiano la loro velocità rispetto al carro, sebbene su di loro non agisca alcuna forza. Conclusione. Di conseguenza, nel sistema di riferimento associato al carrello frenante, la legge d'inerzia non è soddisfatta.

4. Fornire la formulazione moderna della prima legge di Newton.

Prima legge di Newton nella formulazione moderna: esistono tali sistemi di riferimento rispetto ai quali i corpi mantengono invariata la loro velocità se non sono influenzati da altri corpi (forze) o l'azione di questi corpi (forze) è compensata (pari a zero).

5. Quali sistemi di riferimento sono detti inerziali e quali sono detti non inerziali? Dare esempi.

I sistemi di riferimento in cui è soddisfatta la legge di inerzia sono chiamati inerziali, mentre in quelli che non lo sono - non inerziali.

Considera il movimento di un'auto. Ad esempio, se un'auto percorre 15 km ogni quarto d'ora (15 minuti), 30 km ogni mezz'ora (30 minuti) e 60 km ogni ora, si considera che si muova in modo uniforme.

Movimento irregolare.

Se un corpo percorre distanze uguali in intervalli di tempo uguali, il suo moto si dice uniforme.

Il movimento uniforme è molto raro. La Terra si muove quasi uniformemente attorno al Sole ogni anno la Terra compie una rivoluzione attorno al Sole.

Quasi mai un automobilista riesce a mantenere un movimento uniforme: per vari motivi deve accelerare o rallentare. Il movimento delle lancette dell'orologio (minuti e ore) sembra solo uniforme, cosa facilmente verificabile osservando il movimento della lancetta dei secondi. Si muove e poi si ferma. Le altre due frecce si muovono esattamente allo stesso modo, solo lentamente, e quindi i loro sobbalzi non sono visibili. Le molecole di gas che colpiscono tra loro si fermano per un po' e poi accelerano di nuovo. Durante le collisioni successive, con altre molecole, rallentano nuovamente il loro movimento nello spazio.

Questi sono tutti esempi di movimento irregolare. È così che si muove il treno, lasciando la stazione, attraversando binari sempre più grandi in uguali periodi di tempo. Uno sciatore o un pattinatore percorre distanze uguali nelle competizioni. tempi differenti. È così che un aereo decolla, una porta si apre o un fiocco di neve che cade si muove.

Se un corpo percorre traiettorie diverse a intervalli di tempo uguali, il suo movimento si dice irregolare.

Il movimento irregolare può essere osservato sperimentalmente. L'immagine mostra un carrello con un contagocce da cui cadono gocce a intervalli regolari. Quando il carrello si muove sotto l'influenza di un carico, vediamo che le distanze tra le tracce delle gocce non sono le stesse. E questo significa che negli stessi periodi di tempo il carro percorre percorsi diversi.

Velocità. Unità di velocità.

Diciamo spesso che alcuni corpi si muovono più velocemente, altri più lentamente. Ad esempio, un turista cammina lungo l'autostrada, un'auto corre veloce, un aereo vola in aria. Supponiamo che si muovano tutti in modo uniforme, tuttavia il movimento di questi corpi sarà diverso.

Un'auto si muove più velocemente di un pedone e un aereo si muove più velocemente di un'auto. In fisica la grandezza che caratterizza la velocità del movimento si chiama velocità.

Supponiamo che un turista percorra 5 km in 1 ora, un'auto 90 km e che la velocità di un aereo sia di 850 km orari.

La velocità durante il moto uniforme di un corpo mostra la distanza percorsa dal corpo nell'unità di tempo.

Pertanto, utilizzando il concetto di velocità, possiamo ora dire che il turista, l'auto e l'aereo si muovono a velocità diverse.

Nel moto uniforme la velocità del corpo rimane costante.

Se un ciclista percorre una distanza di 25 m in 5 secondi, la sua velocità sarà 25 m/5 s = 5 m/s.

Per determinare la velocità durante il moto uniforme, la distanza percorsa dal corpo in un certo periodo di tempo deve essere divisa per questo periodo di tempo:

velocità = percorso/tempo.

La velocità è indicata con v, il percorso con s, il tempo con t. La formula per trovare la velocità sarà simile alla seguente:

La velocità di un corpo in moto uniforme è una quantità pari al rapporto tra la traiettoria e il tempo durante il quale questa traiettoria viene percorsa.

IN Sistema internazionale(SI) La velocità è misurata in metri al secondo (m/s).

Ciò significa che l'unità di velocità è considerata la velocità di movimento uniforme tale che in un secondo il corpo percorre una distanza di 1 metro.

La velocità di un corpo può essere misurata anche in chilometri orari (km/h), chilometri al secondo (km/s), centimetri al secondo (cm/s).

Esempio. Un treno, muovendosi uniformemente, percorre una distanza di 108 km in 2 ore. Calcola la velocità del treno.

Quindi, s = 108 km; t = 2 ore; v = ?

Soluzione. v = s/t, v = 108 km/2 h = 54 km/h. Semplicemente e facilmente.

Ora esprimiamo la velocità del treno in unità SI, ovvero trasformeremo i chilometri in metri e le ore in secondi:

54 km/h = 54000 m/ 3600 s = 15 m/s.

Risposta: v = 54 km/h, o 15 m/s.

Così, Il valore numerico della velocità dipende dall'unità selezionata.

Velocità tranne valore numerico, ha una direzione.

Ad esempio, se devi indicare dove sarà un aereo in partenza da Vladivostok tra 2 ore, allora devi indicare non solo il valore della sua velocità, ma anche la sua destinazione, ad es. la sua direzione. Le quantità che, oltre ad un valore numerico (modulo), hanno anche una direzione, si chiamano vettori.

La velocità è una grandezza fisica vettoriale.

Tutte le quantità vettoriali sono contrassegnate dalle lettere corrispondenti con una freccia. Ad esempio, la velocità è indicata dal simbolo v con una freccia, e il modulo della velocità è indicato dalla stessa lettera, ma senza la freccia v.

Alcune quantità fisiche non hanno direzione. Sono caratterizzati solo da un valore numerico. Questi sono tempo, volume, lunghezza, ecc. Sono scalari.

Se, quando un corpo si muove, la sua velocità cambia da una sezione all'altra del percorso, allora tale movimento non è uniforme. Per caratterizzare il movimento irregolare di un corpo è stato introdotto il concetto di velocità media.

Ad esempio, un treno da Mosca a San Pietroburgo viaggia ad una velocità di 80 km/h. Che velocità significano? Dopotutto, la velocità del treno alle fermate è zero, dopo l'arresto aumenta e prima dell'arresto diminuisce.

In questo caso il treno si muove in modo irregolare, il che significa che la velocità media del treno è di 80 km/h.

È determinata quasi allo stesso modo della velocità durante il movimento uniforme.

Per determinare la velocità media di un corpo durante un movimento irregolare, l'intera distanza percorsa deve essere divisa per l'intero tempo di movimento:

Va ricordato che solo con moto uniforme il rapporto s/t sarà costante in qualsiasi periodo di tempo.

Con un movimento irregolare del corpo, la velocità media caratterizza il movimento del corpo durante l'intero periodo di tempo. Non spiega come si sia spostato il corpo vari momenti tempo di questo periodo.

La tabella 1 mostra le velocità medie di movimento di alcuni corpi.

Tabella 1

Velocità medie di movimento di alcuni corpi, velocità del suono, delle onde radio e della luce.

Calcolo del percorso e del tempo di spostamento.

Se si conoscono la velocità e il tempo di un corpo durante il moto uniforme, è possibile trovare la distanza da esso percorsa.

Poiché v = s/t, il percorso è determinato dalla formula

Per determinare la distanza percorsa da un corpo durante un moto uniforme, è necessario moltiplicare la velocità del corpo per il tempo del suo movimento.

Ora, sapendo che s = vt, possiamo trovare il tempo durante il quale il corpo si è mosso, cioè

Per determinare il tempo durante un movimento irregolare, la distanza percorsa dal corpo deve essere divisa per la velocità del suo movimento.

Se un corpo si muove in modo non uniforme, quindi, conoscendo la sua velocità media di movimento e il tempo durante il quale avviene questo movimento, trova il percorso:

Usando questa formula, puoi determinare il momento in cui il corpo si muove in modo non uniforme:

Inerzia.

Osservazioni ed esperimenti mostrano che la velocità di un corpo da sola non può cambiare.

Esperienza con i carrelli. Inerzia.

Sul campo c'è un pallone da calcio. Con un calcio il calciatore lo mette in moto. Ma la palla stessa non cambierà la sua velocità e non inizierà a muoversi finché altri corpi non agiranno su di essa. Un proiettile inserito nella canna di una pistola non volerà fuori finché non verrà espulso dai gas in polvere.

Pertanto, sia la palla che il proiettile non hanno una propria velocità finché non vengono influenzati da altri corpi.

Un pallone da calcio che rotola a terra si ferma a causa dell'attrito con il terreno.

Un corpo riduce la sua velocità e si ferma non da solo, ma sotto l'influenza di altri corpi. Sotto l'influenza di un altro corpo, cambia anche la direzione della velocità.

Una pallina da tennis cambia direzione dopo aver colpito la racchetta. Dopo aver colpito la mazza del giocatore di hockey, anche il disco cambia direzione di movimento. La direzione del movimento di una molecola di gas cambia quando colpisce un'altra molecola o le pareti di un contenitore.

Significa, un cambiamento nella velocità di un corpo (grandezza e direzione) si verifica a seguito dell'azione di un altro corpo su di esso.

Facciamo un esperimento. Posizioniamo la tavola inclinata sul tavolo. Posiziona un mucchio di sabbia sul tavolo, a breve distanza dall'estremità del tabellone. Posizionare il carrello sulla tavola inclinata. Il carro, rotolato lungo la tavola inclinata, si ferma rapidamente, colpendo la sabbia. La velocità del carrello diminuisce molto rapidamente. Il suo movimento non è uniforme.

Livelliamo la sabbia e liberiamo nuovamente il carro dall'altezza precedente. Il carrello ora percorrerà una distanza maggiore sul tavolo prima di fermarsi. La sua velocità cambia più lentamente e il suo movimento diventa più uniforme.

Se rimuovi completamente la sabbia dal percorso del carrello, l'unico ostacolo al suo movimento sarà l'attrito sul tavolo. Il carrello arriverà alla fermata ancora più lentamente e percorrerà una distanza maggiore rispetto alla prima e alla seconda volta.

Quindi, minore è l'effetto di un altro corpo sul carro, più a lungo viene mantenuta la velocità del suo movimento e più si avvicina all'uniformità.

Come si muoverà un corpo se gli altri corpi non agiscono affatto su di lui? Come è possibile stabilirlo sperimentalmente? Esperimenti approfonditi per studiare il movimento dei corpi furono condotti per la prima volta da G. Galileo. Hanno permesso di stabilire che se un corpo non subisce l'azione di altri corpi, allora è fermo o si muove in modo rettilineo e uniforme rispetto alla Terra.

Si chiama il fenomeno di mantenere la velocità di un corpo in assenza dell'azione di altri corpi su di esso inerzia.

Inerzia- dal latino inerzia- immobilità, inattività.

Pertanto, il movimento di un corpo in assenza dell'azione di un altro corpo su di esso si chiama movimento per inerzia.

Ad esempio, un proiettile sparato da una pistola volerebbe comunque, mantenendo la sua velocità, se non subisse l'azione di un altro corpo: l'aria (o meglio, le molecole di gas in essa contenute). Di conseguenza, la velocità del proiettile diminuisce. Il ciclista smette di pedalare e continua a muoversi. Sarebbe in grado di mantenere la velocità del suo movimento se la forza di attrito non agisse su di lui.

COSÌ, Se il corpo non subisce l'azione di altri corpi, si muove a velocità costante.

Interazione dei corpi.

Sai già che quando ci si muove in modo non uniforme, la velocità di un corpo cambia nel tempo. Un cambiamento nella velocità di un corpo avviene sotto l'influenza di un altro corpo.

Esperienza con i carrelli. I carrelli si muovono rispetto al tavolo.

Facciamo un esperimento. Attaccheremo una piastra elastica al carrello. Quindi lo pieghiamo e lo leghiamo con il filo. Il carrello è fermo rispetto al tavolo. Il carrello si muoverà se la piastra elastica si raddrizza?

Per fare questo, taglieremo il filo. La piastra si raddrizzerà. Il carrello rimarrà nello stesso posto.

Successivamente posizioneremo un altro carrello simile vicino alla lamiera piegata. Bruciamo nuovamente il thread. Successivamente, entrambi i carrelli iniziano a muoversi rispetto al tavolo. Stanno partendo per lati diversi.

Per modificare la velocità del carro era necessario un secondo corpo. L'esperienza ha dimostrato che la velocità di un corpo cambia solo in seguito all'azione di un altro corpo (il secondo carro) su di esso. Nella nostra esperienza abbiamo osservato che anche il secondo carro cominciò a muoversi. Entrambi iniziarono a muoversi rispetto al tavolo.

Esperienza in barca. Entrambe le barche iniziano a muoversi.

Carrelli agire l'uno sull'altro, cioè interagiscono. Ciò significa che l'azione di un corpo su un altro non può essere unilaterale. Entrambi i corpi agiscono l'uno sull'altro, cioè interagiscono;

Abbiamo considerato il caso più semplice di interazione di due corpi. Prima dell'interazione, entrambi i corpi (carrelli) erano a riposo l'uno rispetto all'altro e rispetto al tavolo.

Esperienza in barca. La barca si allontana nella direzione opposta al salto.

Ad esempio, anche il proiettile era fermo rispetto alla pistola prima di essere sparato. Quando interagiscono (durante uno sparo), il proiettile e la pistola si muovono in direzioni diverse. Il risultato è un fenomeno di rinculo.

Se una persona seduta su una barca spinge via un'altra barca da sé, si verifica l'interazione. Entrambe le barche iniziano a muoversi.

Se una persona salta da una barca alla riva, la barca si muove nella direzione opposta al salto. L'uomo ha agito sulla barca. A sua volta la barca influisce anche sulla persona. Acquisisce una velocità diretta verso la riva.

COSÌ, Come risultato dell'interazione, entrambi i corpi possono cambiare la loro velocità.

Massa corporea. Unità di massa.

Quando due corpi interagiscono, le velocità del primo e del secondo corpo cambiano sempre.

Esperienza con i carrelli. Uno è più grande dell'altro.

Dopo l'interazione, un corpo acquisisce una velocità che può differire significativamente dalla velocità di un altro corpo. Ad esempio, dopo aver tirato con l'arco, la velocità della freccia è molto maggiore della velocità acquisita dalla corda dell'arco dopo l'interazione.

Perché sta succedendo? Eseguiamo l'esperimento descritto nel paragrafo 18. Solo ora prendiamo i carri misure differenti. Dopo che il filo è stato bruciato, i carri si allontanano a velocità diverse. Viene chiamato un carrello che si muove più lentamente dopo l'interazione più massiccio. Ne ha di più peso. Un carrello che si muove a una velocità maggiore dopo l'interazione ha meno massa. Ciò significa che i carri hanno masse diverse.

È possibile misurare le velocità acquisite dai carrelli a seguito dell'interazione. Queste velocità vengono utilizzate per confrontare le masse dei carrelli interagenti.

Esempio. Le velocità dei carrelli prima dell'interazione sono pari a zero. Dopo l'interazione, la velocità di un carrello è diventata 10 m/s, e la velocità dell'altro 20 m/s. Dalla velocità acquisita dal secondo carrello Se la velocità del primo è 2 volte maggiore, la sua massa è 2 volte inferiore alla massa del primo carro.

Se, dopo l'interazione, le velocità dei carrelli inizialmente fermi sono le stesse, allora le loro masse sono le stesse. Pertanto, nell'esperimento illustrato nella Figura 42, dopo l'interazione i carrelli si allontanano l'uno dall'altro a velocità uguali. Pertanto, le loro masse erano le stesse. Se dopo l'interazione i corpi acquisiti velocità diverse, allora le loro masse sono diverse.

Chilogrammo standard internazionale. Nella foto: lo standard americano del chilogrammo.

Quante volte la velocità del primo corpo è maggiore (minore) della velocità del secondo corpo, quante volte la massa del primo corpo è minore (maggiore) della massa del secondo.

Come la velocità del corpo cambia meno quando interagisce, maggiore è la sua massa. Un tale corpo è chiamato più inerte.

E viceversa la velocità del corpo cambia di più durante l'interazione, minore è la massa, maggiore è meno Esso inerte.

Ciò significa che tutti i corpi hanno la proprietà caratteristica di cambiare la loro velocità in modo diverso quando interagiscono. Questa proprietà si chiama inerzia.

La massa corporea è una grandezza fisica che ne caratterizza l'inerzia.

Dovresti sapere che qualsiasi corpo: la Terra, l'uomo, il libro, ecc. - ha massa.

La massa è designata dalla lettera m. L'unità di massa SI è il chilogrammo ( 1 kg).

Chilogrammo- questa è la massa dello standard. Lo standard è costituito da una lega di due metalli: platino e iridio. Il chilogrammo standard internazionale è immagazzinato a Sevres (vicino a Parigi). Ne sono stati realizzati più di 40 secondo lo standard internazionale copie esatte, inviato a paesi diversi. Una delle copie dello standard internazionale si trova nel nostro paese, presso l'omonimo Istituto di metrologia. D.I. Mendeleev a San Pietroburgo.

In pratica vengono utilizzate altre unità di massa: tonnellata (T), grammo (G), milligrammo (mg).

1 t	= 1000 kg (10 3 kg)	1 g	= 0,001 kg (10 -3 kg)
1 kg	= 1000 g (10 3 g)	1 mg	= 0,001 g (10 -3 g)
1 kg	= 1.000.000 mg (10,6 mg)	1 mg	= 0,000001 kg (10 -6 kg)

In futuro, quando si studierà la fisica, il concetto di massa verrà rivelato più profondamente.

Misurazione del peso corporeo sulla bilancia.

Per misurare il peso corporeo è possibile utilizzare il metodo descritto al paragrafo 19.

Scale di allenamento.

Confrontando le velocità acquisite dai corpi durante l'interazione, determinano quante volte la massa di un corpo è maggiore (o minore) della massa dell'altro. È possibile misurare la massa di un corpo in questo modo se è nota la massa di uno dei corpi interagenti. In questo modo nella scienza si determinano le masse corpi celestiali, così come molecole e atomi.

In pratica, il peso corporeo può essere rilevato utilizzando una bilancia. Ci sono i Bilancia vari tipi: educativo, medico, analitico, farmaceutico, elettronico, ecc.

Set speciale di pesi.

Consideriamo le scale di allenamento. La parte principale tali scale sono un bilanciere. Al centro del bilanciere è attaccata una freccia: un puntatore che si sposta verso destra o sinistra. Le tazze sono sospese alle estremità dell'oscillatore. In quali condizioni la bilancia sarà in equilibrio?

Posizioniamo sulla bilancia i carri utilizzati nell'esperimento (vedi § 18). Poiché durante l'interazione i carri hanno acquisito le stesse velocità, abbiamo scoperto che le loro masse sono le stesse. Pertanto la bilancia sarà in equilibrio. Ciò significa che le masse dei corpi che giacciono sulla bilancia sono uguali tra loro.

Ora, su un piatto della bilancia, posizioniamo il corpo di cui dobbiamo conoscere la massa. Metteremo sull'altro dei pesi di cui conosciamo la massa finché la bilancia non sarà in equilibrio. Pertanto, la massa del corpo pesato sarà uguale a massa totale pesi

Durante la pesatura viene utilizzato un set speciale di pesi.

Bilance diverse sono progettate per pesare corpi diversi, sia molto pesanti che molto leggeri. Quindi, ad esempio, utilizzando le bilance per carrozze, è possibile determinare la massa di una carrozza da 50 tonnellate a 150 tonnellate. La massa di una zanzara, pari a 1 mg, può essere determinata utilizzando bilance analitiche.

Densità della materia.

Pesiamo due cilindri di uguale volume. Uno è in alluminio e l'altro è in piombo.

I corpi intorno a noi sono costituiti da varie sostanze: legno, ferro, gomma, ecc.

La massa di qualsiasi corpo dipende non solo dalle sue dimensioni, ma anche dalla sostanza di cui è costituito. Pertanto, corpi che hanno gli stessi volumi, ma sono costituiti da sostanze diverse, hanno masse diverse.

Facciamo questo esperimento. Pesiamo due cilindri dello stesso volume, ma costituiti da sostanze diverse. Ad esempio, uno è in alluminio, l'altro è in piombo. L'esperienza dimostra che la massa dell'alluminio è inferiore a quella del piombo, cioè l'alluminio è più leggero del piombo.

Allo stesso tempo, corpi con la stessa massa, costituiti da sostanze diverse, hanno volumi diversi.

Una trave di ferro del peso di 1 tonnellata occupa 0,13 metri cubi. E il ghiaccio che pesa 1 tonnellata ha un volume di 1,1 metri cubi.

Pertanto, una barra di ferro del peso di 1 tonnellata occupa un volume di 0,13 m 3 e il ghiaccio con la stessa massa di 1 tonnellata occupa un volume di 1,1 m 3. Il volume del ghiaccio è quasi 9 volte il volume della sbarra di ferro. Questo perché sostanze diverse possono avere densità diverse.

Ne consegue che i corpi con un volume, ad esempio, di 1 m 3 ciascuno, costituiti da sostanze diverse, hanno masse diverse. Facciamo un esempio. L'alluminio con un volume di 1 m3 ha una massa di 2700 kg, il piombo dello stesso volume ha una massa di 11.300 kg. Cioè, a parità di volume (1 m3), il piombo ha una massa circa 4 volte maggiore della massa dell'alluminio.

La densità mostra la massa di una sostanza presa in un certo volume.

Come si trova la densità di una sostanza?

Esempio. Una lastra di marmo ha un volume di 2 m 3 e la sua massa è 5400 kg. È necessario determinare la densità del marmo.

Quindi sappiamo che il marmo con un volume di 2 m3 ha una massa di 5400 kg. Ciò significa che 1 m 3 di marmo avrà una massa 2 volte inferiore. Nel nostro caso - 2700 kg (5400: 2 = 2700). Pertanto, la densità del marmo sarà di 2700 kg per 1 m 3.

Ciò significa che se si conoscono la massa di un corpo e il suo volume, è possibile determinarne la densità.

Per trovare la densità di una sostanza è necessario dividere la massa del corpo per il suo volume.

La densità è una grandezza fisica pari al rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume:

densità = massa/volume.

Indichiamo con lettere le quantità incluse in questa espressione: la densità della sostanza è ρ (lettera greca "rho"), la massa del corpo è m, il suo volume è V. Quindi otteniamo una formula per calcolare la densità:

L'unità SI di densità di una sostanza è il chilogrammo per metro cubo (1 kg/m3).

La densità di una sostanza è spesso espressa in grammi per centimetro cubo (1 g/cm3).

Se la densità di una sostanza è espressa in kg/m3, può essere convertita in g/cm3 come segue.

Esempio. La densità dell'argento è di 10.500 kg/m3. Esprimilo in g/cm3.

10.500 kg = 10.500.000 g (o 10,5 * 10 6 g),

1 m3 = 1.000.000 cm3 (o 10 6 cm3).

Allora ρ = 10.500 kg/m 3 = 10,5 * 10 6 / 10 6 g/cm 3 = 10,5 g/cm 3.

Va ricordato che la densità della stessa sostanza negli stati solido, liquido e gassoso è diversa. Quindi, la densità del ghiaccio è 900 kg/m3, l'acqua è 1000 kg/m3 e il vapore acqueo è 0,590 kg/m3. Sebbene tutti questi siano stati della stessa sostanza: l'acqua.

Di seguito sono riportate le tabelle delle densità di alcuni solidi, liquidi e gas.

Tavolo 2

Densità di alcuni solidi (a pressione atmosferica normale, t = 20 °C)

Solido	ρ, kg/m3	ρ, g/cm3	Solido	ρ, kg/m3	ρ, g/cm3
Osmio	22 600	22,6	Marmo	2700	2,7
Iridio	22 400	22,4	Vetro della finestra	2500	2,5
Platino	21 500	21,5	Porcellana	2300	2,3
Oro	19 300	19,3	Calcestruzzo	2300	2,3
Guida	11 300	11,3	Mattone	1800	1,8
Argento	10 500	10,5	Zucchero raffinato	1600	1,6
Rame	8900	8,9	Plexiglas	1200	1,2
Ottone	8500	8,5	Caprone	1100	1,1
Acciaio, ferro	7800	7,8	Polietilene	920	0,92
Lattina	7300	7,3	Paraffina	900	0,90
Zinco	7100	7,2	Ghiaccio	900	0,90
Ghisa	7000	7	Quercia (secca)	700	0,70
Corindone	4000	4	Pino (secco)	400	0,40
Alluminio	2700	2,7	sughero	240	0,24

Tabella 3

Densità di alcuni liquidi (a pressione atmosferica normale t=20 °C)

Tabella 4

Densità di alcuni gas (a pressione atmosferica normale t=20 °C)

Calcolo della massa e del volume in base alla sua densità.

Conoscere la densità delle sostanze è molto importante per vari scopi pratici. Un ingegnere, quando progetta una macchina, può calcolare in anticipo la massa in base alla densità e al volume del materiale futura macchina. Il costruttore può determinare quale sarà la massa dell'edificio in costruzione.

Pertanto, conoscendo la densità di una sostanza e il volume di un corpo, è sempre possibile determinarne la massa.

Poiché la densità di una sostanza può essere trovata utilizzando la formula ρ = m/V, quindi da qui puoi trovare la massa cioè

m = ρV.

Per calcolare la massa di un corpo, se si conoscono il volume e la densità, è necessario moltiplicare la densità per il volume.

Esempio. Determina la massa di una parte in acciaio con un volume di 120 cm3.

Dalla Tabella 2 troviamo che la densità dell'acciaio è 7,8 g/cm 3 . Scriviamo le condizioni del problema e risolviamolo.

Dato:

V = 120 cm3;

ρ = 7,8 g/cm3;

Soluzione:

m = 120 cm3 7,8 g/cm3 = 936 g.

Risposta: M= 936 g

Se si conoscono la massa di un corpo e la sua densità, il volume del corpo può essere espresso dalla formula m = ρV, cioè. il volume del corpo sarà pari a:

V = m/ρ.

Per calcolare il volume di un corpo, se se ne conoscono la massa e la densità, è necessario dividere la massa per la densità.

Esempio. La massa di olio di girasole che riempie la bottiglia è di 930 g. Determinare il volume della bottiglia.

Secondo la Tabella 3, troviamo che la densità dell'olio di girasole è 0,93 g/cm 3 .

Scriviamo le condizioni del problema e risolviamolo.

Dato:

ρ = 0,93 g/cm3

Soluzione:

V = 930/0,93 g/cm 3 = 1000 cm 3 = 1 l.

Risposta: V= 1 l.

Per determinare il volume, di norma viene utilizzata una formula nei casi in cui il volume è difficile da trovare utilizzando misurazioni semplici.

Forza.

Ognuno di noi incontra costantemente vari casi di azione dei corpi l'uno sull'altro. Come risultato dell'interazione, la velocità di movimento di un corpo cambia. Sai già che la velocità di un corpo cambia tanto più quanto minore è la sua massa. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi che lo dimostrano.

Spingendo il carrello con le mani possiamo metterlo in movimento. La velocità del carrello cambia sotto l'influenza della mano umana.

Un pezzo di ferro adagiato su un tappo calato nell'acqua è attratto da un magnete. Un pezzo di ferro e un sughero cambiano velocità sotto l'influenza di un magnete.

Agendo sulla molla con la mano è possibile comprimerla. Innanzitutto, la fine della primavera si muove. Quindi il movimento viene trasferito al resto delle sue parti. Una molla compressa, quando raddrizzata, può, ad esempio, mettere in movimento una palla.

Quando la molla veniva compressa, il corpo agente era la mano umana. Quando una molla si raddrizza, il corpo agente è la molla stessa. Lei mette in moto la palla.

Puoi usare la racchetta o la mano per fermare o cambiare la direzione del movimento di una palla volante.

In tutti gli esempi forniti, un corpo, sotto l'influenza di un altro corpo, inizia a muoversi, si ferma o cambia la direzione del suo movimento.

Così, la velocità di un corpo cambia quando interagisce con altri corpi.

Spesso non è indicato quale corpo e come abbia agito su questo corpo. Dice semplicemente questo su un corpo agisce una forza oppure su di esso viene applicata una forza. Ciò significa che la forza può essere considerata come motivo del cambio di velocità.

Spingendo il carrello con le mani possiamo metterlo in azione.

Sperimenta con un pezzo di ferro e un magnete.

Esperimento di primavera. Mettiamo in moto la palla.

Esperienza con una racchetta e una palla volante.

Una forza che agisce su un corpo può modificare non solo la velocità del suo corpo, ma anche le sue singole parti.

Una tavola appoggiata su supporti si piega quando una persona vi si siede sopra.

Ad esempio, se premi le dita su una gomma o un pezzo di plastilina, si restringerà e cambierà forma. È chiamato deformazione.

La deformazione è qualsiasi cambiamento nella forma e nelle dimensioni del corpo.

Facciamo un altro esempio. Una tavola appoggiata su supporti si piega se su di essa si siede una persona o un qualsiasi altro carico. Il centro della tavola si sposta di una distanza maggiore rispetto ai bordi.

Sotto l'influenza di una forza, la velocità di corpi diversi può cambiare allo stesso tempo allo stesso tempo. Per fare ciò è necessario applicare forze diverse a questi corpi.

Quindi mettersi in moto camion, richiede più forza che per un'autovettura. Ciò significa che il valore numerico della forza può essere diverso: maggiore o minore. Cos'è la forza?

La forza è una misura dell'interazione dei corpi.

La forza è una grandezza fisica, il che significa che può essere misurata.

Nel disegno la forza è rappresentata come un segmento di linea retta con una freccia all'estremità.

La forza, come la velocità, lo è quantità vettoriale. È caratterizzato non solo dal valore numerico, ma anche dalla direzione. La forza è indicata con la lettera F con una freccia (come ricordiamo, la freccia indica la direzione), e anche il suo modulo è indicato con la lettera F, ma senza freccia.

Quando si parla di forza è importante indicare a quale punto del corpo viene applicata la forza.

Nel disegno la forza è rappresentata come un segmento di linea retta con una freccia all'estremità. L'inizio del segmento - il punto A è il punto di applicazione della forza. La lunghezza del segmento denota convenzionalmente il modulo di forza su una certa scala.

COSÌ, il risultato di una forza che agisce su un corpo dipende dal suo modulo, direzione e punto di applicazione.

Il fenomeno della gravità. Gravità.

Rilasciamo la pietra dalle nostre mani: cadrà a terra.

Se lasci andare una pietra dalle tue mani, cadrà a terra. La stessa cosa accadrà con qualsiasi altro corpo. Se una palla viene lanciata orizzontalmente, non viaggia dritta e uniforme. La sua traiettoria sarà una linea curva.

La pietra vola lungo una linea curva.

Anche il satellite artificiale della Terra non vola in linea retta, ma intorno alla Terra.

Un satellite artificiale si muove attorno alla Terra.

Qual è la ragione dei fenomeni osservati? Ecco il punto. Su questi corpi agisce una forza: la forza di gravità verso la Terra. A causa della gravità verso la Terra, i corpi sollevati sopra la Terra e poi abbassati cadono. Inoltre, a causa di questa attrazione, camminiamo sulla Terra e non voliamo nello Spazio infinito, dove non c'è aria da respirare.

Le foglie degli alberi cadono sulla Terra perché la Terra le attrae. A causa della gravità verso la Terra, l'acqua scorre nei fiumi.

La Terra attrae a sé qualsiasi corpo: case, persone, la Luna, il Sole, l'acqua nei mari e negli oceani, ecc. A sua volta, la Terra è attratta da tutti questi corpi.

L'attrazione esiste non solo tra la Terra e i corpi elencati. Tutti i corpi si attraggono. La Luna e la Terra sono attratte l'una dall'altra. L'attrazione della Terra verso la Luna provoca il flusso e riflusso dell'acqua. Enormi masse d'acqua si innalzano negli oceani e nei mari due volte al giorno per molti metri. Sapete bene che la Terra e gli altri pianeti si muovono attorno al Sole, attratti da esso e tra loro.

L'attrazione reciproca di tutti i corpi dell'Universo è chiamata gravità universale.

Lo scienziato inglese Isaac Newton fu il primo a dimostrare e stabilire la legge di gravitazione universale.

Secondo questa legge, Maggiore è la massa di questi corpi, maggiore è la forza di attrazione tra i corpi. Le forze di attrazione tra i corpi diminuiscono se aumenta la distanza tra loro.

Per tutti coloro che vivono sulla Terra, uno dei valori più importanti è la forza di gravità verso la Terra.

La forza con cui la Terra attira a sé un corpo si chiama gravità.

La gravità è indicata dalla lettera F con l'indice: Fgravità. È sempre diretto verticalmente verso il basso.

Il globo è leggermente appiattito ai poli, quindi i corpi situati ai poli si trovano un po' più vicini al centro della Terra. Pertanto, la gravità al polo è leggermente maggiore che all’equatore o ad altre latitudini. La forza di gravità sulla cima di una montagna è leggermente inferiore che ai suoi piedi.

La forza di gravità è direttamente proporzionale alla massa di un dato corpo.

Se confrontiamo due corpi con pesi diversi, allora un corpo con massa maggiore è più pesante. Un corpo con massa minore è più leggero.

Quante volte la massa di un corpo è maggiore della massa di un altro corpo, altrettanto volte la forza di gravità che agisce sul primo corpo è maggiore della forza di gravità che agisce sul secondo. Quando le masse dei corpi sono le stesse, anche le forze di gravità che agiscono su di essi sono le stesse.

Forza elastica. La legge di Hooke.

Sai già che tutti i corpi sulla Terra sono influenzati dalla gravità.

Anche un libro steso sul tavolo è influenzato dalla gravità, ma non cade attraverso il tavolo, ma è fermo. Appendiamo il corpo a un filo. Non cadrà.

La legge di Hooke. Esperienza.

Perché i corpi adagiati su un supporto o sospesi su un filo riposano? A quanto pare, la gravità è bilanciata da qualche altra forza. Che tipo di potere è questo e da dove viene?

Conduciamo un esperimento. Posizionare un peso al centro di una tavola orizzontale, posizionata su supporti. Sotto l'influenza della gravità, il peso inizierà a spostarsi verso il basso e a piegare la tavola, ad es. la tavola è deformata. In questo caso si verifica una forza con la quale la tavola agisce sul corpo situato su di essa. Da questo esperimento possiamo concludere che, oltre alla forza di gravità diretta verticalmente verso il basso, sul peso agisce un'altra forza. Questa forza è diretta verticalmente verso l'alto. Ha bilanciato la forza di gravità. Questa forza si chiama forza elastica.

Quindi, la forza che si genera in un corpo a seguito della sua deformazione e tende a riportare il corpo nella sua posizione originale è chiamata forza elastica.

La forza elastica si indica con la lettera F con l'indice Fup.

Quanto più il supporto (tavola) si piega, tanto più più forza elasticità. Se la forza elastica diventa uguale alla forza di gravità che agisce sul corpo, allora il sostegno ed il corpo si fermano.

Ora appendiamo il corpo a un filo. Il filo (sospensione) si allunga. Nel filo (sospensione), così come nel supporto, si forma una forza elastica. Quando la sospensione viene allungata, la forza elastica è uguale alla forza di gravità, quindi l'allungamento si interrompe. La forza elastica si verifica solo quando i corpi sono deformati. Se scompare la deformazione del corpo, scompare anche la forza elastica.

Esperienza con un corpo sospeso ad un filo.

Ci sono deformazioni tipi diversi: allungamento, compressione, taglio, flessione e torsione.

Abbiamo già acquisito familiarità con due tipi di deformazione: compressione e flessione. Studierai questi e altri tipi di deformazione in modo più dettagliato al liceo.

Ora proviamo a scoprire da cosa dipende la forza elastica.

Scienziato inglese Robert Hooke , contemporaneo di Newton, stabilì come la forza elastica dipenda dalla deformazione.

Consideriamo l'esperienza. Prendiamo un cavo di gomma. Ne fisseremo un'estremità su un treppiede. La lunghezza originale della corda era l 0. Se appendi una tazza con un peso all'estremità libera del cordone, il cordone si allungherà. La sua lunghezza diventerà pari a l. L'estensione del cavo può essere trovata in questo modo:

Se si cambiano i pesi sulla coppa, cambierà anche la lunghezza della corda e quindi il suo allungamento Δl.

L'esperienza ha dimostrato che il modulo della forza elastica quando si allunga (o si comprime) un corpo è direttamente proporzionale alla variazione della lunghezza del corpo.

Questa è la legge di Hooke. La legge di Hooke è scritta come segue:

Fcontrollo = -kΔl,

Il peso corporeo è la forza con cui il corpo, per effetto dell'attrazione verso la Terra, agisce su un supporto o una sospensione.

dove Δl è l'allungamento del corpo (variazione della sua lunghezza), k è il coefficiente di proporzionalità, chiamato rigidità.

La rigidità di un corpo dipende dalla forma e dalle dimensioni, nonché dal materiale di cui è costituito.

La legge di Hooke è valida solo per la deformazione elastica. Se, dopo la cessazione delle forze deformanti, il corpo ritorna nella sua posizione originale, allora c'è deformazione elastico.

Studierai la legge di Hooke e i tipi di deformazioni in modo più dettagliato al liceo.

Peso corporeo.

IN Vita di ogni giorno Il concetto di "peso" viene utilizzato molto spesso. Proviamo a scoprire qual è questo valore. Negli esperimenti, quando un corpo veniva posto su un supporto, non solo il supporto veniva compresso, ma anche il corpo, attratto dalla Terra.

Un corpo deformato e compresso preme sul supporto con una forza chiamata peso corporeo . Se un corpo è sospeso ad un filo, non solo il filo viene allungato, ma anche il corpo stesso.

Il peso corporeo è la forza con cui il corpo, per effetto dell'attrazione verso la Terra, agisce su un supporto o una sospensione.

Il peso corporeo è una grandezza fisica vettoriale ed è indicato dalla lettera P con una freccia sopra questa lettera, diretta verso destra.

Tuttavia, dovrebbe essere ricordato che la gravità viene applicata al corpo e il peso viene applicato al supporto o alla sospensione.

Se il corpo e il sostegno sono fermi o si muovono uniformemente e rettilineamente, il peso del corpo nel suo valore numerico uguale alla forza gravità, cioè

P = F pesante

Va ricordato che la gravità è il risultato dell'interazione tra il corpo e la Terra.

Quindi il peso corporeo è il risultato dell'interazione tra il corpo e il supporto (sospensione). Il supporto (sospensione) e il corpo si deformano, il che porta alla comparsa di una forza elastica.

Unità di forza. La relazione tra gravità e peso corporeo.

Sai già che la forza è una quantità fisica. Oltre al valore numerico (modulo), ha una direzione, cioè è una quantità vettoriale.

La forza, come qualsiasi grandezza fisica, può essere misurata e confrontata con la forza presa come unità.

Unità quantità fisiche scegli sempre in modo condizionale. Quindi, qualsiasi forza può essere considerata un'unità di forza. Ad esempio, come unità di misura della forza si può prendere la forza elastica di una molla allungata per una certa lunghezza. L'unità di forza può anche essere considerata la forza di gravità che agisce su un corpo.

Lo sai che forza provoca una variazione della velocità di un corpo. È per questo L'unità di forza è la forza che modifica la velocità di un corpo di 1 kg di 1 m/s in 1 s.

Questa unità prende il nome dal fisico inglese Newton. Newton (1 n). Spesso vengono utilizzate altre unità: kilonewton (kN), millinewton (mN):

1 kN = 1000 N, 1 N = 0,001 kN.

Proviamo a determinare l'entità della forza in 1 N. È stato stabilito che 1 N è approssimativamente uguale alla forza di gravità che agisce su un corpo del peso di 1/10 kg, o più precisamente 1/9,8 kg (cioè circa 102 g).

Va ricordato che la forza di gravità che agisce su un corpo dipende da latitudine geografica, su cui si trova il corpo. La forza di gravità cambia al variare dell'altezza sopra la superficie terrestre.

Se sappiamo che l'unità di forza è 1 N, come calcolare la forza di gravità che agisce su un corpo di qualsiasi massa?

È noto che, quante volte la massa di un corpo è maggiore della massa di un altro corpo, altrettante volte la forza di gravità che agisce sul primo corpo è maggiore della forza di gravità che agisce sul secondo corpo. Quindi, se un corpo che pesa 1/9,8 kg è soggetto ad una forza di gravità pari a 1 N, allora un corpo che pesa 2/9,8 kg sarà soggetto ad una forza di gravità pari a 2 N.

Su un corpo che pesa 5/9,8 kg - la forza di gravità è 5 N, 5,5/9,8 kg - 5,5 N, ecc. Su un corpo che pesa 9,8/9,8 kg - 9,8 N.

Poiché 9,8/9,8 kg = 1 kg, quindi su un corpo del peso di 1 kg agirà una forza di gravità pari a 9,8 N. Il valore della forza di gravità agente su un corpo del peso di 1 kg può essere scritto come segue: 9,8 N/kg.

Ciò significa che se su un corpo che pesa 1 kg agisce una forza pari a 9,8 N, su un corpo che pesa 2 kg agirà una forza pari a 2 volte maggiore. Sarà pari a 19,6 N e così via.

Pertanto, per determinare la forza di gravità che agisce su un corpo di qualsiasi massa, è necessario moltiplicare 9,8 N/kg per la massa di questo corpo.

Il peso corporeo è espresso in chilogrammi. Quindi otteniamo che:

Ftie = 9,8 N/kg m.

Il valore 9,8 N/kg è indicato con la lettera g e la formula per la gravità sarà:

dove m è la massa, si chiama g accelerazione della caduta libera. (Il concetto di accelerazione dovuta alla gravità verrà insegnato in prima media.)

Quando si risolvono problemi in cui non è richiesta una grande precisione, g = 9,8 N/kg viene arrotondato a 10 N/kg.

Sai già che P = Ftie, se il corpo e il supporto sono fermi o si muovono in modo uniforme e lineare. Pertanto, il peso corporeo può essere determinato con la formula:

Esempio. Sul tavolo c'è un bollitore con acqua del peso di 1,5 kg. Determina la forza di gravità e il peso della teiera. Mostra queste forze nella Figura 68.

Dato:

g ≈ 10 N/kg

Soluzione:

Ftie = P ≈ 10 N/kg 1,5 kg = 15 N.

Risposta: Ftie = P = 15 N.

Ora rappresentiamo graficamente le forze. Scegliamo una scala. Sia 3 N uguale ad un segmento lungo 0,3 cm. Quindi con un segmento lungo 1,5 cm si deve tracciare una forza di 15 N.

Va tenuto presente che la forza di gravità agisce sul corpo e quindi si applica al corpo stesso. Il peso agisce sul supporto o sospensione, cioè viene applicato al supporto, nel nostro caso al tavolo.

Dinamometro.

Il dinamometro più semplice.

In pratica spesso è necessario misurare la forza con cui un corpo agisce su un altro. Per misurare la forza, un dispositivo chiamato dinamometro (dal greco dinamica- forza, metro- Misuro).

I dinamometri sono disponibili in vari modelli. La loro parte principale è una molla in acciaio, che viene data forme diverse a seconda dello scopo del dispositivo. Il progetto di un semplice dinamometro si basa sul confronto di qualsiasi forza con la forza elastica di una molla.

Il dinamometro più semplice può essere costituito da una molla con due ganci montati su una tavola. Un puntatore è attaccato all'estremità inferiore della molla e una striscia di carta è incollata alla tavola.

Segnare su carta con un trattino la posizione dell'indice quando la molla non è in tensione. Questo segno sarà la divisione zero.

Dinamometro manuale - misuratore di forza.

Quindi appenderemo al gancio un carico del peso di 1/9,8 kg, cioè 102 g. Su questo carico agirà una forza di gravità di 1 N. Sotto l'influenza di questa forza (1 N), la molla si allungherà e l'indice si sposterà verso il basso. Contrassegniamo la sua nuova posizione su carta e inseriamo il numero 1. Successivamente appendiamo un carico del peso di 204 g e mettiamo un segno 2. Ciò significa che in questa posizione la forza elastica della molla è 2 N. Avendo sospeso un carico del peso 306 g, mettiamo un segno 3 e così via .d.

Per applicare i decimi di newton è necessario applicare le divisioni - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4, ecc. Per questo, le distanze tra ciascun segno intero sono divise in dieci parti uguali. Ciò può essere fatto tenendo conto che la forza elastica della molla Fupr aumenta tante volte quanto aumenta il suo allungamento Δl. Ciò segue dalla legge di Hooke: Fupr = kΔl, cioè la forza elastica di un corpo allungato è direttamente proporzionale alla variazione della lunghezza del corpo.

Banco di prova per trazione.

Una molla graduata sarà il dinamometro più semplice.

Utilizzando un dinamometro, non viene misurata solo la gravità, ma anche altre forze, come la forza elastica, la forza di attrito, ecc.

Ad esempio, viene utilizzato per misurare la forza di vari gruppi muscolari umani dinamometri medici.

Per misurare la forza muscolare del braccio quando si stringe la mano a pugno, un manuale dinamometro - misuratore di forza .

Vengono utilizzati anche dinamometri a mercurio, idraulici, elettrici e altri.

IN Ultimamente I dinamometri elettrici sono ampiamente utilizzati. Hanno un sensore che converte la tensione in un segnale elettrico.

Per misurare grandi forze, come ad esempio le forze di trazione di trattori, macchine motrici, locomotive, rimorchiatori marittimi e fluviali, speciali dinamometri di trazione . Possono misurare forze fino a diverse decine di migliaia di newton.

In ciascuno di questi casi, è possibile sostituire diverse forze effettivamente applicate al corpo con una forza equivalente nel suo effetto a queste forze.

Una forza che produce su un corpo lo stesso effetto di più forze agenti contemporaneamente è chiamata risultante di queste forze.

Troviamo la risultante di queste due forze che agiscono sul corpo lungo una linea retta in una direzione.

Passiamo all'esperienza. Appendiamo alla molla due pesi di 102 g e 204 g, uno sotto l'altro, cioè di 1 N e 2 N. Nota la lunghezza alla quale è tesa la molla. Rimuoviamo questi pesi e sostituiamoli con un peso, che la molla allunga alla stessa lunghezza. Il peso di questo carico risulta essere 3 N.

Per esperienza segue che: la risultante delle forze dirette lungo una retta nella stessa direzione e il suo modulo pari alla somma moduli delle forze componenti.

Nella figura, la risultante delle forze che agiscono sul corpo è indicata con la lettera R, e le forze componenti sono indicate con le lettere F 1 e F 2. In questo caso

Vediamo ora come trovare la risultante di due forze che agiscono su un corpo lungo una retta in direzioni diverse. Il corpo è un tavolo dinamometrico. Posizioniamo sul tavolo un peso di 5 N, cioè Agiamo su di esso con una forza di 5 N diretta verso il basso. Leghiamo un filo al tavolo e agiamo su di esso con una forza pari a 2 N, diretta verso l'alto. Quindi il dinamometro mostrerà una forza di 3 N. Questa forza è la risultante di due forze: 5 N e 2 N.

COSÌ, la risultante di due forze dirette lungo una linea retta in direzioni opposte è diretta verso la forza maggiore in grandezza e il suo modulo è uguale alla differenza nei moduli delle forze componenti(riso.):

Se ad un corpo vengono applicate due forze uguali e di direzione opposta, la risultante di queste forze è zero. Ad esempio, se nel nostro esperimento l'estremità viene tirata con una forza di 5 N, l'ago del dinamometro verrà impostato su zero. La risultante delle due forze in questo caso è zero:

La slitta è rotolata giù dalla montagna e presto si ferma.

La slitta, rotolata giù dalla montagna, si muove in modo irregolare lungo un percorso orizzontale, la sua velocità diminuisce gradualmente e dopo un po 'si ferma. L'uomo, dopo aver preso la rincorsa, scivola sul ghiaccio sul ghiaccio, ma non importa quanto liscio sia il ghiaccio, l'uomo si ferma comunque. La bicicletta si ferma anche quando il ciclista smette di pedalare. Sappiamo che la causa di tali fenomeni è la forza. In questo caso è la forza di attrito.

Quando un corpo entra in contatto con un altro, si verifica un'interazione che impedisce il loro movimento relativo, che si chiama attrito. E si chiama la forza che caratterizza questa interazione forza di attrito.

Forza di attrito- questo è un altro tipo di forza, diversa dalla gravità e dalla forza elastica precedentemente discusse.

Un altro motivo di attrito è attrazione reciproca di molecole di corpi in contatto.

Il verificarsi della forza di attrito è dovuto principalmente al primo motivo, quando le superfici dei corpi sono ruvide. Ma se le superfici sono ben lucidate, al contatto alcune delle loro molecole si trovano molto vicine l'una all'altra. In questo caso, l'attrazione tra le molecole dei corpi in contatto inizia a manifestarsi in modo evidente.

Sperimenta con un blocco e un dinamometro. Misuriamo la forza di attrito.

La forza di attrito può essere ridotta molte volte se si introduce un lubrificante tra le superfici di sfregamento. Uno strato di lubrificante separa le superfici dei corpi sfreganti. In questo caso non sono le superfici dei corpi ad entrare in contatto, ma gli strati di lubrificante. Il lubrificante, nella maggior parte dei casi, è liquido e l'attrito degli strati liquidi è inferiore a quello delle superfici solide. Sui pattini da ghiaccio, ad esempio, il basso attrito durante lo scorrimento sul ghiaccio è dovuto anche all'effetto della lubrificazione. Tra i pattini e il ghiaccio si forma un sottile strato d'acqua. Nella tecnologia, vari oli sono ampiamente utilizzati come lubrificanti.

A scorrevole si verificherà l'attrito di un corpo sulla superficie di un altro, che si chiama attrito radente. Ad esempio, tale attrito si verificherà quando slitte e sci si muovono sulla neve.

Se un corpo non scivola, ma rotola sulla superficie di un altro, viene chiamato l'attrito che si verifica in questo caso attrito volvente . Così, quando le ruote di una carrozza o di un'auto si muovono, o quando tronchi o barili rotolano sul terreno, appare l'attrito volvente.

La forza di attrito può essere misurata. Ad esempio, per misurare la forza di attrito radente di un blocco di legno su una tavola o un tavolo, è necessario collegarvi un dinamometro. Quindi spostare il blocco in modo uniforme lungo la tavola, tenendo il dinamometro in posizione orizzontale. Cosa mostrerà il dinamometro? Sul blocco agiscono due forze in direzione orizzontale. Una forza è la forza elastica della molla del dinamometro, diretta nella direzione del movimento. La seconda forza è la forza di attrito diretta contro il movimento. Poiché il blocco si muove uniformemente, ciò significa che la risultante di queste due forze è zero. Di conseguenza, queste forze sono uguali in grandezza, ma opposte in direzione. Il dinamometro mostra la forza elastica (forza di trazione), uguale in grandezza alla forza di attrito.

Così, Misurando la forza con cui il dinamometro agisce su un corpo durante il suo moto uniforme, misuriamo la forza di attrito.

Se si mette un carico, ad esempio un peso, su un blocco e si misura la forza di attrito utilizzando il metodo sopra descritto, risulterà maggiore della forza di attrito misurata senza carico.

Maggiore è la forza che preme il corpo sulla superficie, maggiore sarà la forza di attrito che si genera.

Posizionando un blocco di legno su bastoncini rotondi, è possibile misurare la forza di attrito volvente. Si scopre meno forza attrito radente.

Così, a parità di carico la forza di attrito volvente è sempre inferiore alla forza di attrito radente . Ecco perché, anche nei tempi antichi, le persone usavano i rulli per trascinare grandi carichi, e in seguito iniziarono a usare una ruota.

Attrito di riposo.

Abbiamo conosciuto la forza di attrito che si genera quando un corpo si muove lungo la superficie di un altro. Ma è possibile parlare della forza di attrito tra i contatti solidi, se sono a riposo?

Quando un corpo è fermo su un piano inclinato, vi è trattenuto dalla forza di attrito. Infatti, se non ci fosse l'attrito, il corpo scivolerebbe lungo il piano inclinato sotto l'influenza della gravità. Consideriamo il caso in cui il corpo è fermo su un piano orizzontale. Ad esempio, c'è un armadio sul pavimento. Proviamo a spostarlo. Se premi leggermente il mobiletto, non si muoverà. Perché? La forza agente in questo caso è bilanciata dalla forza di attrito tra il pavimento e le gambe del mobile. Poiché questa forza esiste tra corpi in quiete l'uno rispetto all'altro, questa forza è chiamata forza di attrito statico.

In natura e nella tecnologia, l'attrito esiste Grande importanza. L'attrito può essere benefico e dannoso. Quando è utile cercano di aumentarlo, quando è dannoso cercano di diminuirlo.

Senza l'attrito statico, né le persone né gli animali sarebbero in grado di camminare sul terreno, poiché quando camminiamo ci spingiamo da terra. Quando l'attrito tra la suola della scarpa e il terreno (o il ghiaccio) è basso, ad esempio in condizioni ghiacciate, è molto difficile staccarsi da terra e i piedi scivolano. Per evitare che i piedi scivolino, i marciapiedi vengono cosparsi di sabbia. Ciò aumenta la forza di attrito tra la suola della scarpa e il ghiaccio.

Senza attrito, gli oggetti scivolerebbero dalle tue mani.

La forza dell'attrito ferma l'auto in frenata, ma senza l'attrito non riuscirebbe a stare ferma, sbanderebbe. Per aumentare l'attrito, la superficie dei pneumatici dell'auto è realizzata con sporgenze nervate. In inverno, quando la strada è particolarmente scivolosa, viene cosparsa di sabbia e ripulita dal ghiaccio.

Molte piante e animali hanno vari organi che servono per afferrare (antenne delle piante, proboscidi degli elefanti, code prensili degli animali rampicanti). Hanno tutti una superficie ruvida per aumentare l'attrito.

Inserire. Gli inserti sono realizzati in metalli duri- bronzo, ghisa o acciaio. La loro superficie interna è ricoperta con materiali speciali, molto spesso babbitt (una lega di piombo o stagno con altri metalli) e lubrificata. Vengono chiamati cuscinetti in cui l'albero scorre lungo la superficie del rivestimento durante la rotazione cuscinetti a strisciamento.

Sappiamo che la forza di attrito volvente sotto lo stesso carico è significativamente inferiore alla forza di attrito radente. L'uso dei cuscinetti a sfere e a rulli si basa su questo fenomeno. In tali cuscinetti, l'albero rotante non scorre sul guscio del cuscinetto fisso, ma rotola su sfere o rulli d'acciaio.

La struttura dei cuscinetti a sfere e a rulli più semplici è mostrata in figura. L'anello interno del cuscinetto, realizzato in solido acciaio, è montato sull'albero. L'anello esterno è fissato nel corpo macchina. Quando l'albero ruota, l'anello interno rotola su sfere o rulli situati tra gli anelli. La sostituzione dei cuscinetti a strisciamento in una macchina con cuscinetti a sfere o a rulli può ridurre la forza di attrito di 20-30 volte.

I cuscinetti a sfere e a rulli vengono utilizzati in una varietà di macchine: automobili, torni, motori elettrici, biciclette, ecc. Senza cuscinetti (utilizzano la forza di attrito), è impossibile immaginarlo industria moderna e trasporti.

Domande.

1. Come si muove un corpo se altri corpi non agiscono su di esso?

Il corpo si muove in modo uniforme e rettilineo, oppure è a riposo.

2. Il corpo si muove in linea retta e in modo uniforme. Questo cambia la sua velocità?

Se un corpo si muove in modo uniforme e rettilineo, la sua velocità non cambia.

3. Quali opinioni riguardo allo stato di quiete e di movimento dei corpi esistevano prima dell'inizio del XVII secolo?

4. In cosa differisce il punto di vista di Galileo riguardo al movimento dei corpi dal punto di vista di Aristotele?

Il punto di vista di Galileo sul movimento dei corpi differisce dal punto di vista di Aristotele in quanto i corpi possono muoversi in assenza di forze esterne.

5. Come è stato condotto l'esperimento illustrato nella Figura 19 e quali conclusioni ne derivano?

Avanzamento dell'esperimento. Su un carrello ci sono due palline che si muovono uniformemente e in linea retta rispetto al suolo. Una palla poggia sul fondo del carrello e la seconda è sospesa a un filo. Le palline sono ferme rispetto al carrello, poiché le forze che agiscono su di esse sono equilibrate. Durante la frenata, entrambe le sfere iniziano a muoversi. Cambiano la loro velocità rispetto al carro, sebbene su di loro non agisca alcuna forza. Conclusione: Di conseguenza, nel sistema di riferimento associato al carrello frenante, la legge d'inerzia non è soddisfatta.

6. Come viene letta la prima legge di Newton? (nella formulazione moderna)?

7. Quali sistemi di riferimento sono detti inerziali e quali sono detti non inerziali?

I sistemi di riferimento in cui è soddisfatta la legge di inerzia sono chiamati inerziali e in cui non è soddisfatta - non inerziali.

Si, puoi. Ciò deriva dalla definizione di sistemi di riferimento inerziali.

9. Un sistema di riferimento si muove con accelerazione inerziale rispetto a qualsiasi sistema inerziale?

No, non è inerziale.

Esercizi.

1. Su un tavolo, in un treno che si muove in modo uniforme e rettilineo, c'è una macchinina che si muove leggermente. Quando un treno frena, l'auto senza freni influenza esterna rotolò in avanti, mantenendo la sua velocità rispetto al suolo.
La legge d'inerzia è soddisfatta: a) nel sistema di riferimento associato alla terra; b) nel sistema di riferimento associato al treno durante il suo moto rettilineo ed uniforme? Durante la frenata?
Nel caso descritto, il sistema di riferimento associato alla terra può essere considerato inerziale? con un treno?

a) Sì, la legge d'inerzia è soddisfatta in tutti i casi, perché la macchina continuava a muoversi rispetto alla Terra; b) Nel caso di moto uniforme e lineare del treno la legge d'inerzia è soddisfatta (la vettura è ferma), ma in frenata no. In tutti i casi, la terra è un sistema di riferimento inerziale e il treno si muove solo in modo uniforme e rettilineo.