Vikt. Fullständiga lektioner - Kunskapsstormarknad. Telefoninteraktion. Tvinga. Newtons andra lag Vad förändras när kroppar interagerar

Telefoninteraktion. 2. Typer av interaktion. 3. Styrka. 4. Krafter inom mekaniken.

Enkla observationer och experiment, till exempel med vagnar (fig. 3), leder till följande kvalitativa slutsatser: a) en kropp som andra kroppar inte verkar på håller sin hastighet oförändrad;

b) kroppens acceleration sker under inverkan av andra kroppar, men beror också på kroppen själv; c) kropparnas handlingar på varandra har alltid karaktären av interaktion. Dessa slutsatser bekräftas när man observerar fenomen i naturen, teknologin, yttre rymden endast i tröghetsreferensramar.

Interaktioner skiljer sig från varandra både kvantitativt och kvalitativt. Till exempel är det tydligt att ju mer fjädern deformeras, desto större samverkan mellan dess spolar. Eller, ju närmare två laddningar med samma namn är, desto starkare kommer de att attraheras. I de enklaste fallen av interaktion är den kvantitativa egenskapen kraft. Kraft - orsaken till accelerationen av kroppar med avseende på tröghetsreferensramen eller deras deformation. Styrka är

vektorfysisk kvantitet, som är ett mått på accelerationen som kroppar förvärvar under växelverkan. Kraft kännetecknas av: a) modul; b) ansökningspunkt; c) riktning.

Kraftenheten är newton. 1 newton är kraften som ger en acceleration på 1 m/s till en kropp med massan 1 kg i riktning mot denna kraft, om inga andra kroppar verkar på den. Resultanten av flera krafter är en kraft vars verkan är likvärdig med verkan av de krafter som den ersätter. Resultanten är vektorsumman av alla krafter som appliceras på kroppen.

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

Interaktioner är också kvalitativt olika i sina egenskaper. Till exempel är elektriska och magnetiska interaktioner associerade med närvaron av laddningar på partiklar eller med rörelsen av laddade partiklar. Det enklaste sättet att beräkna krafter inom elektrodynamik: Ampère-kraften - F = IlBsina, Lorentz kraft - F= qv Bsin a., Coulomb kraft - F=q 1 q 2 / r 2 ; och gravitationskrafter: lagen om universell gravitation- F=gm 1 m 2 / r 2 . Mekaniska krafter som

elastisk kraft och friktionskraft, uppstår som ett resultat av elektromagnetisk interaktion. För deras beräkning är det nödvändigt att använda formler: .Fynp = - kx(Hookes lag), Ftr = MN - friktionskraft.

Newtons lagar formulerades på basis av experimentella data. Newtons andra lag. Den acceleration med vilken en kropp rör sig är direkt proportionell mot resultatet av alla krafter som verkar på kroppen, omvänt proportionell mot dess massa och riktas på samma sätt som den resulterande kraften: a = F/ m.

För att lösa problem skrivs lagen ofta i formen: F= det.

Den tredje lagen är en generalisering och låter så här: Kroppar verkar på varandra med krafter som är lika stora och motsatta i riktning.

Den första lagen: det finns sådana referensramar, i förhållande till vilka en progressivt rörlig kropp håller sin hastighet konstant om inga andra kroppar verkar på den (eller andra kroppars verkan kompenseras).

Fråga 4

Tröghetsreferensramar

Tröghetsreferenssystem, Newtons första lag

Fråga 3

Newtons första lag- (tröghetslagen) det finns sådana referensramar med avseende på vilka den translationellt rörliga kroppen, medan den bibehåller hastigheten, är oförändrad eller vilar eller rör sig i en rak linje och enhetligt, om yttre kroppar inte verkar på den eller deras åtgärd lika med noll, det vill säga kompenseras.

Ett referenssystem där tröghetslagen är giltig: en materiell punkt, när inga krafter verkar på den (eller ömsesidigt balanserade krafter verkar), är i vila eller enhetlig rätlinjig rörelse. Varje referensram som rör sig i förhållande till IS. handla om. progressivt, jämnt och rätlinjigt finns också I. s. handla om. Därför kan det teoretiskt finnas vilket antal som helst lika I. s. o. besitter den viktiga egenskapen att fysikens lagar är desamma i alla sådana system (den så kallade relativitetsprincipen).

Telefoninteraktion. Anledningen till att en kropps hastighet ändras är alltid dess interaktion med andra kroppar.

Efter att ha stängt av motorn saktar bilen gradvis ner och stannar. Det främsta skälet till att ändra hastigheten på en bil är hjulens samverkan med vägytan.

En boll som ligger orörlig på marken rör sig aldrig av sig själv. Bollens hastighet ändras endast som ett resultat av andra kroppars verkan på den, till exempel en fotbollsspelares fötter.

Konstant för förhållandet mellan accelerationsmoduler. När två kroppar interagerar förändras alltid hastigheterna för både den första och andra kroppen, det vill säga båda kropparna får accelerationer. Accelerationsmodulerna för två samverkande kroppar kan vara olika, men deras förhållande är konstant för varje interaktion:

Interaktioner skiljer sig från varandra både kvantitativt och kvalitativt. Till exempel är det tydligt att ju mer fjädern deformeras, desto större samverkan mellan dess spolar. Eller ju närmare två laddningar med samma namn är, desto starkare kommer de att attraheras. I de enklaste fallen av interaktion är den kvantitativa egenskapen tvinga.

Kroppsmassa. Egenskapen hos en kropp som bestämmer dess acceleration när den interagerar med andra kroppar kallas tröghet.

Ett kvantitativt mått på kroppens tröghet är kroppens massa. Ju mer massa en kropp har, desto mindre acceleration får den under interaktion.

Därför är det accepterat i fysiken att förhållandet mellan massorna av de samverkande kropparna är lika med det omvända förhållandet för accelerationsmodulerna:

Massenheten i det internationella systemet är massan av en speciell standard gjord av en legering av platina och iridium. Massan av denna standard kallas kilogram(kg).

Massan av vilken kropp som helst kan hittas genom att utföra interaktionen av denna kropp med standardmassan.

Enligt definitionen av begreppet massa är förhållandet mellan massorna av samverkande kroppar lika med det omvända förhållandet mellan modulerna för deras accelerationer (5.2). Genom att mäta kroppens och standardens accelerationsmoduler kan vi hitta förhållandet mellan kroppsmassan och standardens massa:

Förhållandet mellan kroppens massa och standardens massa är lika med förhållandet mellan standardens accelerationsmodul och kroppens accelerationsmodul under deras interaktion.

Kroppens massa kan uttryckas i termer av referensmassan:

En kropps massa är en fysisk storhet som kännetecknar dess tröghet.

Kraft är orsaken till accelerationen av kroppar med avseende på tröghetsreferensramen eller deras deformation. Kraft är en vektorfysisk kvantitet, som är ett mått på accelerationen som kroppar förvärvar under interaktion. Kraft kännetecknas av: a) modul; b) ansökningspunkt; c) riktning.

Newtons andra lag - kraften som verkar på en kropp är lika med produkten av kroppens massa och accelerationen som rapporteras av denna kraft.

Definition 1

Interaktion i fysiken är påverkan av partiklar eller kroppar på varandra, vilket leder till en förändring i tillståndet för deras rörelse.

Att förändra tillståndet för kroppar i rymden

Trots olika inflytanden från kroppar på varandra finns det i naturen bara fyra typer av grundläggande influenser:

• allvar;
• svag interaktion;
• starka interaktioner;
• elektromagnetiska interaktioner.

Eventuella förändringar i naturen uppstår som ett resultat av samspelet mellan kroppar. För att ändra placeringen av en vagn på rälsen skickar järnvägsarbetare ett lok till den, som förskjuter vagnen från sin plats och sätter den i rörelse. En segelbåt kan stå nära stranden under lång tid tills det blåser en lagom vind, vilket kommer att påverka dess segel. Hjulen på en leksaksbil kan rotera i vilken hastighet som helst, men leksaken kommer inte att ändra sin position om inte en planka eller linjal placeras under den. Formen eller storleken på fjädern kan endast ändras genom att hänga ett sänke från den eller genom att dra i en av dess ändar med handen.

Alla kroppar i naturen verkar på varandra eller direkt genom fysiska fält. Om diesellokomotivet verkar på bilen och ändrar dess hastighet, så ändras även diesellokomotivets hastighet som ett resultat av bilens omvända verkan. Solen verkar på jorden och kropparna och håller den i omloppsbana. Men jorden attraherar också solen och ändrar i sin tur sin bana. Så i alla fall kan vi bara prata om kropparnas ömsesidiga verkan - interaktion.

När de interagerar förändras kropparnas eller deras delars hastigheter. Å andra sidan, interagerar den med olika kroppar, kommer den att ändra sin hastighet på olika sätt. Så en segelbåt kan få fart på grund av vindens inverkan på den. Men samma resultat kan uppnås genom att slå på motorn som sitter på segelbåten. Den kan också flyttas av en båt som verkar på en segelbåt genom en kabel. För att inte nämna varje gång alla samverkande kroppar, eller kroppar som verkar på en given den, förenar alla dessa handlingar kraftbegreppet.

Vad är styrka?

Kraft, som uppfattar det som ett fysiskt koncept, kan vara större eller mindre, och även med hänsyn till de förändringar som orsakas av det i tillståndet hos kroppen eller dess delar.

Definition 2

Kraft är en fysisk storhet som karaktäriseras som en kropps verkan på en annan.

Diesellokomotivets verkan på vagnen kommer att vara mycket mer intensiv än verkan av flera lastare. Under inverkan av diesellokomotivet kommer bilen att röra sig snabbare och börja röra sig i högre hastighet än när bilen skjuts av lastare som lätt förskjuter bilen eller inte rör sig alls.

För att göra matematiska beräkningar betecknas kraften med den latinska bokstaven $F$.

Liksom alla andra fysiska storheter har kraft vissa enheter. Idag använder vetenskapen en enhet som kallas newton ($H$). Den fick sitt namn för att hedra vetenskapsmannen Isaac Newton, som gjorde ett betydande bidrag till utvecklingen av fysisk och matematisk vetenskap.

I. Newton är en enastående engelsk vetenskapsman, grundaren av klassisk fysik. Hans vetenskapliga arbeten rör mekanik, optik, astronomi och matematik. Han formulerade den klassiska mekanikens lagar, upptäckte ljusets spridning, utvecklade differential- och integralkalkyl, och så vidare.

Kraftmätning

För att mäta kraft används speciella anordningar, som kallas dynamometrar. Det bör noteras att det inte alltid är tillräckligt att specificera kraftens numeriska värde för att bestämma data om dess verkan. Du måste känna till poängen med dess tillämpning och handlingsriktningen.

Om ett högt block som står på ett bord trycks i botten kommer det att glida på bordets yta. Om du applicerar kraft på den i dess övre del kommer den helt enkelt att tippa över.

Det är tydligt att riktningen för stångens fall beror på i vilken riktning vi kommer att trycka den. Så styrka är också riktning. Förändringen i kroppens hastighet som denna kraft verkar på beror på kraftens riktning.

Med den grafiska metoden är det möjligt att utföra olika matematiska operationer med krafter. Så om de applicerade krafterna $2H$ och $CH$ vid en punkt på kroppen verkar i samma riktning, kan deras verkan ersättas av en kraft som verkar i samma riktning, och dess värde är lika med summan av värdena för var och en av krafterna. Vektorn för denna kraft har en längd som är lika med summan av längderna av båda vektorerna.

Den resulterande kraften är en kraft vars verkan verkar lika på flera krafter som appliceras på en kropp vid en viss punkt.

Ett annat fall är möjligt, när krafterna som appliceras på en punkt av kroppen verkar direkt i motsatta. I det här fallet kan de ersättas av en kraft som rör sig i riktning mot den större kraften, och dess värde är lika med skillnaden i värdena för varje kraft. Längden på vektorn för denna kraft är lika med skillnaden i längden på vektorerna för de applicerade krafterna.

Tröghet är fenomenet att kroppar håller en konstant hastighet när inga andra kroppar verkar på dem. Detta fenomen består i att det tar en viss tid att ändra kroppens hastighet. Tröghet kan inte mätas, den kan bara observeras eller reproduceras.

Låt oss notera att under jordiska förhållanden är det omöjligt att skapa omständigheter under vilka krafter inte verkar på kroppen, eftersom det alltid finns jordisk attraktion, motivmotståndskraft och liknande. Fenomenet tröghet upptäcktes av den berömda vetenskapsmannen Galileo Galilei. Det är värt att notera att olika skalor används för direkt mätning av massa. Bland dem är de vanligaste och enklaste spakarna. På dessa vågar jämförs interaktionen med kroppens jord och referensvikter placerade på vågen. I praktiken används även andra vågar som är anpassade till olika arbetsförhållanden och har olika utformning. I detta fall är noggrannheten i massmätningen av stor betydelse.

Vad är orsaken till att kroppar rör sig? Svaret på denna fråga ges av den sektion av mekanik som kallas dynamik.
Hur kan du ändra hastigheten på en kropp, få den att röra sig snabbare eller långsammare? Endast när man interagerar med andra kroppar. När de interagerar kan kroppar ändra inte bara hastigheten, utan också rörelseriktningen och deformeras, samtidigt som de ändrar form och volym. Inom dynamik, för ett kvantitativt mått på kropparnas interaktion med varandra, introduceras en storhet som kallas kraft. Och hastighetsförändringen under kraftens verkan kännetecknas av acceleration. Kraft är orsaken till accelerationen.

Begreppet styrka

Kraft är en vektorfysisk kvantitet som kännetecknar en kropps verkan på en annan, manifesterad i kroppens deformation eller en förändring i dess rörelse i förhållande till andra kroppar.

Kraften betecknas med bokstaven F. SI-måttenheten är Newton (N), vilket är lika med kraften under vilken en kropp som väger ett kilogram får en acceleration på en meter per sekund i kvadrat. Kraften F är helt bestämd om dess modul, riktning i rymden och appliceringspunkt är givna.
För att mäta krafter används en speciell anordning som kallas dynamometer.

Hur många krafter finns det i naturen?

Krafter kan delas in i två typer:

1. De verkar med direkt interaktion, kontakt (elastiska krafter, friktionskrafter);
2. De verkar på avstånd, långt håll (attraktion, gravitation, magnetisk, elektrisk).

I direkt interaktion, till exempel ett skott från en leksakspistol, upplever kropparna en förändring i form och volym jämfört med det ursprungliga tillståndet, det vill säga deformation av kompression, sträckning, böjning. Pistolfjädern komprimeras innan avfyrning, kulan deformeras när den träffar fjädern. I detta fall verkar krafterna vid deformationsögonblicket och försvinner tillsammans med det. Sådana krafter kallas elastiska. Friktionskrafter uppstår från kropparnas direkta samverkan, när de rullar, glider i förhållande till varandra.

Ett exempel på krafter som verkar på avstånd är en sten som kastas upp, på grund av gravitationen kommer den att falla till jorden, ebbar och floder som uppstår vid havets kuster. När avståndet ökar minskar dessa krafter.
Beroende på interaktionens fysiska karaktär kan krafter delas in i fyra grupper:

• svag;
• stark;
• allvar;
• elektromagnetiska.

Vi möter alla typer av dessa krafter i naturen.
Gravitations- eller gravitationskrafter är de mest universella, allt som har massa är kapabelt att uppleva dessa interaktioner. De är allestädes närvarande och genomträngande, men mycket svaga, så vi märker dem inte, särskilt på stora avstånd. Gravitationskrafter är långväga och binder alla kroppar i universum.

Elektromagnetiska interaktioner uppstår mellan laddade kroppar eller partiklar genom inverkan av ett elektromagnetiskt fält. Elektromagnetiska krafter tillåter oss att se föremål, eftersom ljus är en av formerna av elektromagnetiska interaktioner.

Svaga och starka interaktioner blev kända genom studiet av atomens och atomkärnan. Starka interaktioner förekommer mellan partiklar i kärnor. De svaga kännetecknar de ömsesidiga omvandlingarna av elementarpartiklar till varandra, verkar i termonukleära fusionsreaktioner och radioaktiva sönderfall av kärnor.

Vad händer om flera krafter verkar på kroppen?

När flera krafter verkar på en kropp ersätts denna verkan samtidigt av en kraft lika med deras geometriska summa. Den kraft som erhålls i detta fall kallas den resulterande kraften. Det ger kroppen samma acceleration som de krafter som samtidigt verkar på kroppen. Detta är den så kallade principen om överlagring av krafter.

Enligt klassisk fysik, i den värld vi känner, finns det en konstant interaktion av kroppar, partiklar med varandra. Även om vi observerar föremål som är i vila, betyder det inte att ingenting händer. Det är tack vare hållkrafterna mellan molekyler, atomer och elementarpartiklar som du kan se ett föremål i form av en tillgänglig och begriplig fråga om den fysiska världen.

Samspelet mellan kroppar i naturen och livet

Som vi vet av egen erfarenhet, när man faller på något, slår, krockar med något, visar det sig vara obehagligt och smärtsamt. Du knuffar bilen eller en gapande förbipasserande kraschar in i dig. På ett eller annat sätt interagerar du med omvärlden. Inom fysiken har detta fenomen fått definitionen av "kroppars interaktion". Låt oss överväga i detalj vilka typer modern klassisk vetenskap delar in dem i.

Typer av kroppsinteraktion

I naturen finns det fyra typer av interaktion mellan kroppar. Den första, känd för alla, är kropparnas gravitationssamverkan. Massan av kroppar avgör hur stark gravitationen är.

Det måste vara tillräckligt stort för att vi ska märka det. Annars är observationen och registreringen av denna typ av interaktion ganska svår. Rymden är platsen där det är fullt möjligt att observera gravitationskrafterna på exemplet med kosmiska kroppar med en enorm massa.

Förhållandet mellan gravitation och kroppsmassa

Direkt är kropparnas interaktionsenergi direkt proportionell mot massan och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan dem. Detta är enligt definitionen av modern vetenskap.

Attraktionen av dig och alla objekt på vår planet beror på det faktum att det finns en kraft av interaktion mellan två kroppar som har massa. Därför attraheras ett föremål som kastas upp tillbaka till jordens yta. Planeten är ganska massiv, så handlingskraften är påtaglig. Tyngdkraften får kroppar att interagera. Massan av kroppar gör det möjligt att manifestera och registrera den.

Tyngdkraftens natur är inte klarlagd

Naturen av detta fenomen idag orsakar många kontroverser och antaganden, förutom faktiska observationer och det uppenbara förhållandet mellan massa och attraktion, har kraften som orsakar gravitationen inte identifierats. Även om det idag finns ett antal experiment relaterade till detektering av gravitationsvågor i yttre rymden. Ett mer exakt antagande gjordes en gång av Albert Einstein.

Han formulerade hypotesen att gravitationskraften är en produkt av krökningen av rymdtidens väv av de kroppar som finns i den.

Därefter, när rummet förskjuts av materia, försöker det återställa sin volym. Einstein föreslog att det finns ett omvänt förhållande mellan kraften och materiens densitet.

Ett exempel på en visuell demonstration av detta beroende är svarta hål, som har en ofattbar densitet av materia och gravitation som kan attrahera inte bara kosmiska kroppar utan också ljus.

Det är tack vare inverkan av gravitationens natur som samverkanskraften mellan kroppar säkerställer existensen av planeter, stjärnor och andra rymdobjekt. Dessutom är rotationen av vissa föremål runt andra närvarande av samma anledning.

Elektromagnetiska krafter och framsteg

Den elektromagnetiska interaktionen mellan kroppar påminner något om gravitation, men mycket starkare. Interaktionen mellan positivt och negativt laddade partiklar är orsaken till dess existens. Detta orsakar faktiskt uppkomsten av ett elektromagnetiskt fält.

Det genereras av kroppen (kropparna) eller absorberas eller orsakar interaktion mellan laddade kroppar. Denna process spelar en mycket viktig roll i den biologiska aktiviteten hos en levande cell och omfördelningen av ämnen i den.

Dessutom är ett tydligt exempel på den elektromagnetiska manifestationen av krafter en vanlig elektrisk ström, planetens magnetfält. Mänskligheten använder i stor utsträckning denna kraft för att överföra data. Det är mobilkommunikation, tv, GPRS och mycket mer.

Inom mekaniken yttrar sig detta i form av elasticitet, friktion. Ett visuellt experiment som visar närvaron av denna kraft är känt för alla från en skolfysikkurs. Detta är att gnugga en ebonithylla med en sidenduk. De partiklar med negativ laddning som har uppstått på ytan ger attraktion för lätta föremål. Ett vardagligt exempel är en kam och hår. Efter flera rörelser av plasten genom håret uppstår en attraktion mellan dem.

Det är värt att nämna kompassen och jordens magnetfält. Pilen är magnetiserad och har slutar med positivt och negativt laddade partiklar, som ett resultat reagerar den på planetens magnetfält. Vänder sin "positiva" ände i riktning mot negativa partiklar och vice versa.

Liten i storleken men stor i kraft

När det gäller den starka interaktionen påminner dess specificitet något om den elektromagnetiska formen av krafter. Anledningen till detta är närvaron av positiva och negativt laddade element. Precis som en elektromagnetisk kraft leder närvaron av motsatta laddningar till kroppars interaktion. Kropparnas massa och avståndet mellan dem är mycket litet. Detta är området i den subatomära världen, där sådana föremål kallas partiklar.

Dessa krafter verkar i området för atomkärnan och ger en koppling mellan protoner, elektroner, baryoner och andra elementarpartiklar. Mot bakgrund av deras storlek, i jämförelse med stora föremål, är interaktionen mellan laddade kroppar mycket starkare än med den elektromagnetiska typen av krafter.

Svaga krafter och radioaktivitet

Den svaga typen av interaktion är direkt relaterad till sönderfallet av instabila partiklar och åtföljs av frigörandet av olika typer av strålning i form av alfa-, beta- och gamma-partiklar. Som regel kallas ämnen och material med liknande egenskaper radioaktiva.

Denna typ av kraft kallas svag på grund av att den är svagare än den elektromagnetiska och starka typen av interaktion. Det är dock kraftfullare än gravitationsinteraktionen. Avstånden i denna process mellan partiklarna är mycket små, cirka 2·10 −18 meter.

Upptäckten av kraft och dess definition i ett antal grundläggande hände ganska nyligen.

Med upptäckten 1896 av Henri Becquerel av fenomenet radioaktivitet hos ämnen, i synnerhet uransalter, började studiet av denna typ av kraftsamverkan.

Fyra krafter skapade universum

Hela universum existerar tack vare fyra grundläggande krafter som upptäckts av modern vetenskap. De gav upphov till rymden, galaxer, planeter, stjärnor och olika processer i den form vi observerar det. I detta skede anses definitionen av de grundläggande krafterna i naturen vara fullständig, men kanske med tiden kommer vi att lära oss om närvaron av nya krafter, och kunskapen om universums natur kommer att komma ett steg närmare oss.