Težina. Cijele lekcije - Hipermarket znanja. Telefonska interakcija. Force. Njutnov drugi zakon Šta se menja kada su tela u interakciji

Telefonska interakcija. 2. Vrste interakcije. 3. Snaga. 4. Sile u mehanici.

Jednostavna zapažanja i eksperimenti, na primjer sa kolicima (slika 3), dovode do sljedećih kvalitativnih zaključaka: a) tijelo na koje druga tijela ne djeluju održava brzinu nepromijenjenom;

b) ubrzanje tijela nastaje pod djelovanjem drugih tijela, ali zavisi i od samog tijela; c) dejstva tela jedno na drugo uvek imaju karakter interakcije. Ovi zaključci se potvrđuju kada se pojave u prirodi, tehnologiji, svemiru posmatraju samo u inercijalnim referentnim okvirima.

Interakcije se međusobno razlikuju i kvantitativno i kvalitativno. Na primjer, jasno je da što je opruga više deformisana, to je veća interakcija njenih zavojnica. Ili, što su dva istoimena naboja bliža, to će se jače privući. U najjednostavnijim slučajevima interakcije, kvantitativna karakteristika je sila. Sila - razlog za ubrzanje tijela u odnosu na inercijski referentni okvir ili njihovu deformaciju. Snaga je

vektorska fizička veličina, koja je mjera ubrzanja koje su tijela stekla u toku interakcije. Silu karakteriše: a) modul; b) mjesto primjene; c) pravac.

Jedinica za snagu je njutn. 1 njutn je sila koja daje ubrzanje od 1 m/s tijelu mase 1 kg u smjeru ove sile, ako na njega ne djeluju druga tijela. Rezultanta nekoliko sila je sila čije je djelovanje ekvivalentno djelovanju sila koje zamjenjuje. Rezultanta je vektorski zbir svih sila primijenjenih na tijelo.

R=F1+F2+...+Fn,.

Interakcije su također kvalitativno različite po svojim svojstvima. Na primjer, električne i magnetske interakcije povezane su sa prisustvom naelektrisanja na česticama ili sa kretanjem naelektrisanih čestica. Najlakši način za izračunavanje sila u elektrodinamici: Amperova sila - F = IlBsina, Lorentzova sila - F= qv Bsin a., Kulonova sila - F=q 1 q 2 / r 2 ; i gravitacione sile: zakon univerzalne gravitacije- F=gm 1 m 2 / r 2 . Mehaničke sile poput

elastična sila i sila trenja, nastaju kao rezultat elektromagnetne interakcije. Za njihov proračun potrebno je koristiti formule: .Fynp = - kx(Hookeov zakon), Ftr = MN - sila trenja.

Njutnovi zakoni su formulisani na osnovu eksperimentalnih podataka. Njutnov drugi zakon. Ubrzanje kojim se tijelo kreće direktno je proporcionalno rezultanti svih sila koje djeluju na tijelo, obrnuto proporcionalno njegovoj mase i usmjerena je na isti način kao i rezultantna sila: a = F/ m.

Za rješavanje problema zakon se često piše u obliku: F= to.

Treći zakon je generalizacija i zvuči ovako: tijela djeluju jedno na drugo silama jednakim po veličini i suprotnim smjerom.

Prvi zakon: postoje takvi referentni okviri, u odnosu na koje tijelo koje se progresivno kreće održava konstantnom svoju brzinu ako na njega ne djeluju druga tijela (ili je djelovanje drugih tijela kompenzirano).

Pitanje 4

Inercijski referentni okviri

Inercijski referentni sistemi.Njutnov prvi zakon

Pitanje 3

Prvi Newtonov zakon- (zakon inercije) postoje takvi referentni okviri u odnosu na koje tijelo koje se translacijsko kreće, zadržavajući brzinu, ostaje nepromijenjeno ili miruje ili se kreće pravolinijski i jednoliko, ako na njega ne djeluju vanjska tijela ili njihova djelovanje jednako nuli, odnosno kompenzirano.

Referentni sistem u kojem vrijedi zakon inercije: materijalna tačka, kada na nju ne djeluju sile (ili djeluju međusobno uravnotežene sile), miruje ili se ravnomjerno pravolinijsko kreće. Bilo koji referentni okvir koji se kreće u odnosu na IS. o. progresivno, ravnomjerno i pravolinijski, postoji i I. s. o. Stoga, teoretski, može postojati bilo koji broj jednakih I. s. o., posjedujući važno svojstvo da su zakoni fizike isti u svim takvim sistemima (tzv. princip relativnosti).

Telefonska interakcija. Razlog za promjenu brzine tijela uvijek je njegova interakcija sa drugim tijelima.

Nakon gašenja motora, automobil postepeno usporava i zaustavlja se. Glavni razlog za promjenu brzine automobila je interakcija njegovih kotača s površinom puta.

Lopta koja nepomično leži na tlu nikada se ne kreće sama. Brzina lopte se mijenja samo kao rezultat djelovanja drugih tijela na nju, na primjer, stopala fudbalera.

Konstantnost omjera modula ubrzanja. Kada dva tijela međusobno djeluju, brzine i prvog i drugog tijela se uvijek mijenjaju, odnosno oba tijela poprimaju ubrzanje. Moduli ubrzanja dvaju tijela u interakciji mogu biti različiti, ali njihov omjer je konstantan za bilo koju interakciju:

Interakcije se međusobno razlikuju i kvantitativno i kvalitativno. Na primjer, jasno je da što je opruga više deformisana, to je veća interakcija njenih zavojnica. Ili što su dva istoimena naboja bliža, to će se jače privući. U najjednostavnijim slučajevima interakcije, kvantitativna karakteristika je sila.

Telesna masa. Svojstvo tijela koje određuje njegovo ubrzanje pri interakciji s drugim tijelima naziva se inercija.

Kvantitativna mjera inercije tijela je masa tijela. Što tijelo ima veću masu, to manje ubrzanje dobija tokom interakcije.

Stoga je u fizici prihvaćeno da omjer masa tijela u interakciji jednak je inverznom omjeru modula ubrzanja:

Jedinica za masu u međunarodnom sistemu je masa specijalnog etalona napravljenog od legure platine i iridija. Masa ovog standarda se zove kilograma(kg).

Masa bilo kojeg tijela može se pronaći provođenjem interakcije ovog tijela sa standardnom masom.

Prema definiciji pojma mase, omjer masa tijela u interakciji jednak je inverznom omjeru modula njihovih ubrzanja (5.2). Mjerenjem modula ubrzanja tijela i etalona možemo pronaći omjer mase tijela i mase etalona:

Omjer mase tijela prema masi etalona jednak je omjeru modula ubrzanja etalona i modula ubrzanja tijela tokom njihove interakcije.

Masa tijela može se izraziti u smislu mase referentne:

Masa tijela je fizička veličina koja karakterizira njegovu inerciju.

Sila je razlog za ubrzanje tijela u odnosu na inercijski referentni okvir ili njihovu deformaciju. Sila je vektorska fizička veličina, koja je mjera ubrzanja koje su tijela stekla tokom interakcije. Silu karakteriše: a) modul; b) mjesto primjene; c) pravac.

Drugi Newtonov zakon - sila koja djeluje na tijelo jednaka je umnošku mase tijela i ubrzanja koje ta sila javlja.

Definicija 1

Interakcija u fizici je utjecaj čestica ili tijela jedno na drugo, što dovodi do promjene stanja njihovog kretanja.

Promjena stanja tijela u prostoru

Uprkos raznovrsnosti uticaja tela jedno na drugo, u prirodi postoje samo četiri vrste fundamentalnih uticaja:

• gravitacija;
• slabe interakcije;
• jake interakcije;
• elektromagnetne interakcije.

Sve promjene u prirodi nastaju kao rezultat interakcije između tijela. Da bi promijenili položaj vagona na šinama, željezničari mu šalju lokomotivu koja vagon pomjera s mjesta i pokreće ga. Jedrilica može dugo stajati u blizini obale dok ne zapuhne jak vjetar koji će utjecati na njena jedra. Točkovi autića mogu se okretati bilo kojom brzinom, ali igračka neće promijeniti svoj položaj osim ako se ispod nje ne stavi daska ili ravnalo. Oblik ili veličinu opruge može se promijeniti samo okačenjem ponve ili povlačenjem jednog njenog kraja rukom.

Sva tijela u prirodi djeluju jedno na drugo ili direktno kroz fizička polja. Ako dizel lokomotiva djeluje na automobil i mijenja njegovu brzinu, tada se i brzina dizel lokomotive mijenja kao rezultat obrnutog djelovanja automobila. Sunce djeluje na Zemlju i tijela, držeći je u orbiti. Ali Zemlja također privlači Sunce i zauzvrat mijenja svoju putanju. Dakle, u svim slučajevima možemo govoriti samo o međusobnom djelovanju tijela – interakciji.

U interakciji se mijenjaju brzine tijela ili njihovih dijelova. S druge strane, u interakciji s različitim tijelima, mijenjat će svoju brzinu na različite načine. Dakle, jedrilica može dobiti brzinu zbog djelovanja vjetra na nju. Ali isti rezultat se može postići uključivanjem motora koji se nalazi na jedrilici. Može se pomicati i čamcem koji djeluje na jedrilicu preko sajle. Da se ne bi svaki put imenovala sva međudjelujuća tijela, ili tijela koja djeluju na datu nju, sva ova djelovanja objedinjuju pojam sile.

Šta je snaga?

Sila, percipirajući je kao fizički pojam, može biti veća ili manja, a uzimajući u obzir i promjene koje ona uzrokuje u stanju tijela ili njegovih dijelova.

Definicija 2

Sila je fizička veličina koja se karakteriše kao dejstvo jednog tela na drugo.

Djelovanje dizel lokomotive na vagon bit će mnogo intenzivnije od djelovanja nekoliko utovarivača. Pod dejstvom dizel lokomotive, automobil će se kretati brže i početi da se kreće većom brzinom nego kada automobil guraju utovarivači koji lagano pomeraju automobil ili se uopšte ne kreću.

Da bi se izvršili matematički proračuni, sila se označava latiničnim slovom $F$.

Kao i sve druge fizičke veličine, sila ima određene jedinice. Danas nauka koristi jedinicu koja se zove njutn ($H$). Ime je dobio u čast naučnika Isaaca Newtona, koji je dao značajan doprinos razvoju fizičke i matematičke nauke.

I. Newton je izuzetan engleski naučnik, osnivač klasične fizike. Njegovi naučni radovi se tiču ​​mehanike, optike, astronomije i matematike. Formulirao je zakone klasične mehanike, otkrio disperziju svjetlosti, razvio diferencijalni i integralni račun, itd.

Mjerenje sile

Za mjerenje sile koriste se posebni uređaji koji se nazivaju dinamometri. Treba napomenuti da specificiranje numeričke vrijednosti sile nije uvijek dovoljno za određivanje podataka o njenom djelovanju. Morate znati svrhu njegove primjene i smjer djelovanja.

Ako se visoki blok koji stoji na stolu gurne na dno, on će kliznuti po površini stola. Ako na njega primijenite silu u njegovom gornjem dijelu, onda će se jednostavno prevrnuti.

Jasno je da smjer pada šipke ovisi o smjeru u kojem ćemo je gurati. Dakle, snaga je i pravac. Promjena brzine tijela na koje djeluje ova sila ovisi o smjeru sile.

Koristeći grafičku metodu, moguće je izvoditi različite matematičke operacije sa silama. Dakle, ako u jednoj tački na tijelu primijenjene sile $2H$ i $CH$ djeluju u istom smjeru, onda se njihovo djelovanje može zamijeniti jednom silom koja djeluje u istom smjeru, a njena vrijednost je jednaka zbiru vrijednosti svake od sila. Vektor ove sile ima dužinu jednaku zbiru dužina oba vektora.

Rezultantna sila je sila čije djelovanje jednako djeluje na nekoliko sila koje se primjenjuju na tijelo u određenoj tački.

Moguć je i drugi slučaj, kada sile primijenjene u jednoj tački tijela djeluju direktno u suprotnim. U tom slučaju ih može zamijeniti jedna sila koja se kreće u smjeru veće sile, a njena vrijednost je jednaka razlici vrijednosti svake sile. Dužina vektora ove sile jednaka je razlici dužina vektora primijenjenih sila.

Inercija je pojava tijela koja održavaju konstantnu brzinu kada na njih ne djeluju nijedno drugo tijelo. Ovaj fenomen se sastoji u činjenici da je potrebno određeno vrijeme da se promijeni brzina tijela. Inercija se ne može izmeriti, može se samo posmatrati ili reprodukovati.

Napomenimo da je u zemaljskim uslovima nemoguće stvoriti okolnosti pod kojima sile ne djeluju na tijelo, jer uvijek postoji zemaljsko privlačenje, sila pokreta otpora i sl. Fenomen inercije otkrio je poznati naučnik Galileo Galilei.Vrijedi napomenuti da se za direktno mjerenje mase koriste različite vage. Među njima, najčešći i najjednostavniji su polužni. Na ovim vagama se upoređuje interakcija tijela sa Zemljom i referentnih utega postavljenih na vagu. U praksi se koriste i druge vage koje su prilagođene različitim uslovima rada i različitog su dizajna. U ovom slučaju, tačnost mjerenja mase je od velike važnosti.

Šta je razlog za kretanje tijela? Odgovor na ovo pitanje daje dio mehanike koji se zove dinamika.
Kako možete promijeniti brzinu tijela, natjerati ga da se kreće brže ili sporije? Samo u interakciji sa drugim telima. U interakciji, tijela mogu mijenjati ne samo brzinu, već i smjer kretanja i deformacije, mijenjajući oblik i volumen. U dinamici, za kvantitativnu mjeru interakcije tijela jedno na drugo, uvodi se veličina koja se zove sila. A promjenu brzine tijekom djelovanja sile karakterizira ubrzanje. Sila je uzrok ubrzanja.

Koncept snage

Sila je vektorska fizička veličina koja karakterizira djelovanje jednog tijela na drugo, što se očituje u deformaciji tijela ili promjeni njegovog kretanja u odnosu na druga tijela.

Sila je označena slovom F. Jedinica mjerenja SI je Njutn (N), koja je jednaka sili pod čijim utjecajem tijelo teško jedan kilogram dobija ubrzanje od jednog metra u sekundi na kvadrat. Sila F je potpuno određena ako su dati njen modul, smjer u prostoru i tačka primjene.
Za mjerenje sila koristi se poseban uređaj koji se zove dinamometar.

Koliko sila postoji u prirodi?

Sile se mogu podijeliti u dvije vrste:

1. Djeluju direktnom interakcijom, kontaktom (sile elastičnosti, sile trenja);
2. Djeluju na daljinu, dalekosežno (privlačenje, gravitacija, magnetno, električno).

U direktnoj interakciji, na primjer, hitac iz pištolja igračke, tijela doživljavaju promjenu oblika i volumena u odnosu na prvobitno stanje, odnosno deformaciju kompresije, istezanja, savijanja. Opruga pištolja je komprimirana prije pucanja, metak se deformiše kada udari u oprugu. U ovom slučaju sile djeluju u trenutku deformacije i nestaju zajedno s njom. Takve sile se nazivaju elastičnim. Sile trenja nastaju iz direktne interakcije tijela, kada se kotrljaju, klize jedno u odnosu na drugo.

Primjer sila koje djeluju na daljinu je kamen izbačen, zbog gravitacije će pasti na Zemlju, oseke i oseke koje se javljaju na obalama okeana. Kako se udaljenost povećava, ove sile se smanjuju.
U zavisnosti od fizičke prirode interakcije, sile se mogu podeliti u četiri grupe:

• slab;
• jaka;
• gravitacija;
• elektromagnetna.

Sve vrste ovih sila susrećemo u prirodi.
Gravitacijske ili gravitacijske sile su najuniverzalnije, sve što ima masu sposobno je doživjeti te interakcije. Oni su sveprisutni i sveprožimajući, ali vrlo slabi, pa ih ne primjećujemo, posebno na velikim udaljenostima. Gravitacijske sile su dugog dometa i vezuju sva tijela u svemiru.

Elektromagnetne interakcije nastaju između nabijenih tijela ili čestica, djelovanjem elektromagnetnog polja. Elektromagnetne sile nam omogućavaju da vidimo objekte, jer je svjetlost jedan od oblika elektromagnetnih interakcija.

Slabe i jake interakcije postale su poznate kroz proučavanje strukture atoma i atomskog jezgra. Snažne interakcije se javljaju između čestica u jezgrima. Slabi karakteriziraju međusobne transformacije elementarnih čestica jedna u drugu, djeluju u reakcijama termonuklearne fuzije i radioaktivnim raspadima jezgara.

Šta ako na tijelo djeluje više sila?

Kada više sila djeluje na tijelo, ovo djelovanje se istovremeno zamjenjuje jednom silom jednakom njihovom geometrijskom zbroju. Sila koja se dobije u ovom slučaju naziva se rezultantna sila. On tijelu daje isto ubrzanje kao i sile koje istovremeno djeluju na tijelo. To je takozvani princip superpozicije sila.

Prema klasičnoj fizici, u svijetu koji poznajemo postoji stalna interakcija tijela, čestica međusobno. Čak i ako posmatramo objekte koji miruju, to ne znači da se ništa ne dešava. Zahvaljujući silama zadržavanja između molekula, atoma i elementarnih čestica možete vidjeti objekt u obliku pristupačne i razumljive materije fizičkog svijeta.

Interakcija tijela u prirodi i životu

Kao što znamo iz vlastitog iskustva, kada padneš na nešto, udariš, sudariš se s nečim, to ispadne neugodno i bolno. Guraš auto ili se prolaznik koji zjapi naleti na tebe. Na ovaj ili onaj način, vi komunicirate sa spoljnim svetom. U fizici je ovaj fenomen dobio definiciju "međudjelovanja tijela". Razmotrimo detaljno na koje ih tipove moderna klasična nauka dijeli.

Vrste tjelesnih interakcija

U prirodi postoje četiri vrste interakcije tijela. Prva, svima poznata, je gravitaciona interakcija tijela. Masa tijela određuje koliko je jaka gravitacija.

Mora biti dovoljno velik da ga primijetimo. Inače, posmatranje i registracija ove vrste interakcije je prilično teško. Svemir je mjesto gdje je sasvim moguće posmatrati sile gravitacije na primjeru kosmičkih tijela ogromne mase.

Odnos između gravitacije i tjelesne mase

Direktno je energija interakcije tijela direktno proporcionalna masi i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. To je prema definiciji moderne nauke.

Privlačnost vas i svih objekata na našoj planeti je zbog činjenice da postoji sila interakcije između dva tijela koja imaju masu. Stoga se izbačeni predmet privlači natrag na površinu Zemlje. Planeta je prilično masivna, tako da je sila djelovanja opipljiva. Gravitacija uzrokuje interakciju tijela. Masa tijela omogućava njeno ispoljavanje i registraciju.

Priroda gravitacije nije jasna

Priroda ovog fenomena danas izaziva mnogo kontroverzi i pretpostavki, pored stvarnog zapažanja i prividnog odnosa između mase i privlačenja, sila koja uzrokuje gravitaciju nije identificirana. Iako danas postoji niz eksperimenata vezanih za detekciju gravitacionih talasa u svemiru. Tačniju pretpostavku je jednom dao Albert Ajnštajn.

Formulirao je hipotezu da je gravitaciona sila proizvod zakrivljenosti tkiva prostor-vremena od strane tijela koja se u njemu nalaze.

Nakon toga, kada je prostor istisnut materijom, ona nastoji da vrati svoj volumen. Ajnštajn je sugerisao da postoji inverzna veza između sile i gustine materije.

Primjer vizualne demonstracije ove ovisnosti su crne rupe, koje imaju nezamislivu gustoću materije i gravitaciju koja može privući ne samo kosmička tijela, već i svjetlost.

Zahvaljujući utjecaju prirode gravitacije, sila interakcije između tijela osigurava postojanje planeta, zvijezda i drugih svemirskih objekata. Osim toga, rotacija nekih objekata oko drugih prisutna je iz istog razloga.

Elektromagnetne sile i napredak

Elektromagnetska interakcija tijela donekle podsjeća na gravitacionu, ali mnogo jača. Interakcija pozitivno i negativno nabijenih čestica razlog je njegovog postojanja. Zapravo, to uzrokuje nastanak elektromagnetnog polja.

Generira ga tijelo (tijela) ili ga apsorbira ili uzrokuje interakciju nabijenih tijela. Ovaj proces igra veoma važnu ulogu u biološkoj aktivnosti žive ćelije i preraspodeli supstanci u njoj.

Osim toga, jasan primjer elektromagnetne manifestacije sila je obična električna struja, magnetsko polje planete. Čovječanstvo uvelike koristi ovu moć za prijenos podataka. To su mobilne komunikacije, televizija, GPRS i još mnogo toga.

U mehanici se to manifestira u obliku elastičnosti, trenja. Vizualni eksperiment koji pokazuje prisustvo ove sile svima je poznat iz školskog kursa fizike. Ovo je trljanje police od ebonita svilenom krpom. Čestice negativnog naboja koje su se pojavile na površini pružaju privlačnost lakim objektima. Svakodnevni primjer su češalj i kosa. Nakon nekoliko pokreta plastike kroz kosu, između njih se javlja privlačnost.

Vrijedi spomenuti kompas i Zemljino magnetsko polje. Strelica je magnetizirana i ima krajeve s pozitivno i negativno nabijenim česticama, kao rezultat toga, reagira na magnetsko polje planete. Okreće svoj "pozitivni" kraj u pravcu negativnih čestica i obrnuto.

Male veličine, ali velike snage

Što se tiče jake interakcije, njena specifičnost donekle podsjeća na elektromagnetni oblik sila. Razlog za to je prisustvo pozitivnih i negativno nabijenih elemenata. Poput elektromagnetne sile, prisustvo suprotnih naelektrisanja dovodi do interakcije tela. Masa tijela i udaljenost između njih su vrlo male. Ovo je područje subatomskog svijeta, gdje se takvi objekti nazivaju česticama.

Ove sile djeluju u području atomskog jezgra i osiguravaju vezu između protona, elektrona, bariona i drugih elementarnih čestica. S obzirom na njihovu veličinu, u usporedbi s velikim objektima, interakcija nabijenih tijela je mnogo jača nego s elektromagnetnim tipom sila.

Slabe sile i radioaktivnost

Slaba vrsta interakcije direktno je povezana sa raspadom nestabilnih čestica i praćena je oslobađanjem različitih vrsta zračenja u obliku alfa, beta i gama čestica. U pravilu se tvari i materijali sličnih karakteristika nazivaju radioaktivnim.

Ova vrsta sile naziva se slabom zbog činjenice da je slabija od elektromagnetne i jakog tipa interakcije. Međutim, on je moćniji od gravitacione interakcije. Udaljenosti u ovom procesu između čestica su vrlo male, oko 2·10 −18 metara.

Činjenica otkrića sile i njena definicija u nizu fundamentalnih dogodila se sasvim nedavno.

Sa otkrićem 1896. godine Henrija Becquerela fenomena radioaktivnosti supstanci, posebno soli uranijuma, počelo je proučavanje ove vrste interakcije sila.

Četiri sile su stvorile svemir

Čitav svemir postoji zahvaljujući četiri fundamentalne sile koje je otkrila moderna nauka. Iz njih je nastao svemir, galaksije, planete, zvijezde i razne procese u obliku u kojem to posmatramo. U ovoj fazi, definicija fundamentalnih sila u prirodi se smatra završenom, ali možda ćemo s vremenom naučiti o prisutnosti novih sila, a znanje o prirodi svemira će nam postati korak bliže.