Глава 2. Взаимодействие тел§ 18. Инерция
Наблюдения и опыты показывают, что скорость тела сама по себе измениться не может.
Футбольный мяч лежит на поле. Ударом ноги футболист приводит его в движение. Ho сам мяч не изменит свою скорость и не начнёт двигаться, пока на него не подействуют другие тела. Пуля, вложенная в ружье, не вылетит до тех пор, пока её не вытолкнут пороховые газы.
Таким образом, и мяч, и пуля не меняют свою скорость, пока на них не подействуют другие тела.
Футбольный мяч, катящийся по земле, останавливается из-за трения о землю.
Изменение скорости движения мяча под действием удара футболиста
Пуля, прошедшая сквозь фанерную мишень, уменьшает свою скорость, так как на неё подействовала мишень.
Тело уменьшает свою скорость и останавливается не само по себе, а под действием других тел.
Под действием другого тела происходит также изменение направления скорости.
Теннисный мяч меняет направление движения в результате удара о ракетку. Шайба после удара о клюшку хоккеиста также изменяет направление движения. Направление движения молекулы газа меняется при соударении её с другой молекулой или со стенками сосуда.
Изменение скорости движения шайбы после удара клюшкой
Значит, изменение скорости тела (величины и направления) происходит в результате действия на него другого тела.
Проделаем опыт.
Установим наклонно на столе доску. Насыплем на стол, на небольшом расстоянии от конца доски, горку песка. Поместим на наклонную доску тележку. Тележка, скатившись с доски на стол и попав в песок, быстро останавливается (рис. 41, а). На своём пути тележка встречает препятствие в виде горки песка. Скорость тележки уменьшается очень быстро. Её движение неравномерно.
Выровняем песок и вновь отпустим тележку с прежней высоты. Теперь тележка пройдёт большее расстояние по столу, прежде чем остановится (рис. 41, б).
Её скорость изменяется медленнее, а движение становится ближе к равномерному.
Рис. 41. Изменение скорости движения тела
Если совсем убрать песок с пути тележки, то препятствием её движению будет только трение о стол. Тележка до остановки пройдет ещё большее расстояние (рис. 41, в). В этом случае её скорость уменьшается ещё медленнее, а движение становится ещё ближе к равномерному.
Итак, чем меньше действие другого тела на тележку, тем дольше сохраняется скорость её движения и тем ближе оно к равномерному.
Как же будет двигаться тело, если на него совсем не будут действовать другие тела? Можно ли это установить на опыте? Тщательные опыты по изучению движения тел были впервые проведены Г. Галилеем. Они позволили установить, что если на тело не действуют другие тела, то оно находится или в покое, или движется прямолинейно и равномерно относительно Земли.
Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.
(Инерция — от лат. инерциа — неподвижность, бездеятельность.)
Таким образом, движение тела при отсутствии действия на него других тел называют движением по инерции.
Например, пуля, вылетевшая из ружья, продолжала бы двигаться, сохраняя свою скорость, если бы на неё не действовало другое тело — воздух. Вследствие этого скорость пули уменьшается. Велосипедист, перестав работать педалями, продолжает двигаться. Он смог бы сохранить скорость своего движения, если бы на велосипед не действовало трение. Следовательно, скорость его уменьшается и он останавливается.
Итак, если на тело не действуют другие тела, то оно находится в покое или движется с постоянной скоростью.
Вопросы:
1. В результате чего меняется скорость тела? Приведите примеры.
2. Какой опыт показывает, как изменяется скорость тела при возникновении препятствия?
3. Что называется инерцией?
4. Как движется тело, если на него не действуют другие тела?
Задания:
На плотную салфетку положите две монетки, а на них перевёрнутый стакан. Третью монетку, меньшего размера и толщины, положите между ними. Достаньте маленькую монетку, не прикасаясь к стакану и монетам и не используя других предметов.
Упражнения:
Упражнение № 5
1. Встряхните медицинский термометр. Почему показание столбика ртути начинает падать?
2. Почему при езде на автомобиле необходимо пристёгивать ремни безопасности?
Предыдущая страницаСледующая страница
Упражнения
Упражнение №1
В каких из нижеперечисленных случаев совершается механическая работа: мальчик влезает на дерево; девочка играет на пианино; вода давит на стенку сосуда; вода падает с плотины?
Посмотреть ответ
Скрыть
Ответ:
Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила и оно движется.
Мальчик влезает на дерево: механическая работа совершается. Задействована сила мышц мальчика, под действием которой он двигается вверх на дерево.
Девочка играет на пианино: механическая работа совершается. Руки девочки двигаются под действием силы мышц.
Вода давит на стенку сосуда: работа не совершается. Сосуд и вода остаются неподвижными.
Вода падает с плотины: механическая работа совершается. Вода движется вниз под действием силы тяжести.
Упражнение №2
По гладкому горизонтальному льду катится стальной шарик. Допустим, что сопротивление движению шарика (трение о лед, сопротивление воздуха) отсутствует. Совершается ли при этом работа?
Посмотреть ответ
Скрыть
Ответ:
В данном случае механическая работа совершаться не будет. Шарик движется, но нет никакой силы, под действием которой происходит это движение.
Упражнение №3
При помощи подъемного крана подняли груз массой $2500 \space кг$ на высоту $12 \space м$. Какая работа при этом совершается?
Дано:$m = 2500 \space кг$$h = 12 \space м$$g = 9.8 \frac{Н}{кг}$
$A — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Механическую работу будем рассчитывать по формуле:$A = Fs = Fh$.
Чтобы поднять груз, нужно приложить такую силу, чтобы по модулю она была равна силе тяжести, действующей на груз:$F = F_{тяж} = gm$.
Подставим это выражение в формулу механической работы и рассчитаем ее:$A = gmh$,$A = 9.8 \frac{Н}{кг} \cdot 2500 \space кг \cdot 12 \space м = 294 \space 000 \space Дж = 294 \space кДж$.
Ответ: $A = 294 \space кДж$.
Упражнение №4
Какая работа совершается при подъеме гидравлического молота массой $20 \space т$ на высоту $120 \space см$?
Дано:$m = 20 \space т$$h = 120 \space см$$g = 9.8 \frac{Н}{кг}$
СИ:$m = 20 \space 000 \space кг$$h = 1.2 \space м$
$A — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Работу будем рассчитывать по формуле:$A = Fs = Fh$.
При подъеме молота на него действует сила, по модулю равная силе тяжести:$F = F_{тяж} = gm$.
Подставим это выражение в формулу механической работы и рассчитаем ее:$A = gmh$,$A = 9.8 \frac{Н}{кг} \cdot 20 \space 000 \space кг \cdot 1.2 \space м = 235 \space 200 \space Дж = 235.2 \space кДж$.
Ответ: $A = 235.2 \space кДж$.
Тест 03-1. Силы в природе.
1 блок заданий
| А. | Над фонтаном поднимается струя воды. На нее действует … |
| Б. | Ящик стоит на полке. Со стороны полки на ящик действует … |
| В. | Пресс сильно сжал деталь. По этой причине в ней возникла … |
| Г. | На наклонной доске лежит книга. Она не «съезжает», так как ее удерживает … |
| Д. | Воздушный шар взлетает потому, что на него действует … |
| 1. | сила упругости. |
| 2. | сила Архимеда. |
| 3. | сила тяжести. |
| 4. | сила трения. |
2 блок заданий
| А. | Мальчик бросил камень. Во время полета на камень действует … |
| Б. | Гимнаст высоко подпрыгнул. В это время на него действует … |
| В. | К пружине подвесили груз, и она растянулась. Значит, в ней возникла … |
| Г. | Скатившиеся с горы санки останавливаются потому, что на них действует … |
| Д. | Пузырек воздуха всплывает в воде потому, что на него действует … |
| 1. | сила трения. |
| 2. | сила тяжести. |
| 3. | сила упругости. |
| 4. | сила Архимеда. |
3 блок заданий
| А. | Девочка уронила мяч. Во время падения на него действует … |
| Б. | Ведро стоит на табурете. Со стороны табурета на ведро действует … |
| В. | Дым от костра устремляется вверх потому, что на дым действует … |
| Г. | Наши ботинки не скользят по асфальту потому, что на них действует … |
| Д. | Две нитки связаны узелком. Он не развязывается, так как его удерживает … |
| 1. | сила тяжести. |
| 2. | сила Архимеда. |
| 3. | сила упругости. |
| 4. | сила трения. |
4 блок заданий
| А. | Девочка скатывается с горы на лыжах. Сила трения лыж о снег … |
| Б. | Мальчик везет санки на ледяную горку. Сила трения санок о лед … |
| В. | Мяч катится с горки. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| Г. | Автомобиль едет по склону горы вверх. Сила тяжести автомобиля … |
| 1. | направлена вверх по склону горы. |
| 2. | направлена вниз. |
| 3. | направлена вверх. |
| 4. | направлена по склону горы вниз. |
5 блок заданий
| А. | Мяч погружают в воду. Выталкивающая сила … |
| Б. | Под тяжестью груза пружина растянулась. Ее сила упругости … |
| В. | Маляр ведет по стене кистью снизу вверх. Сила трения кисти о стену … |
| Г. | Пружину, укрепленную на стене, оттягивают рукой. Сила упругости … |
| 1. | направлена вниз. |
| 2. | направлена влево или вправо. |
| 3. | никуда не направлена, потому что равна нулю. |
| 4. | направлена вверх. |
6 блок заданий
| А. | Мяч бросили, чтобы он ударился о стену. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| Б. | Мяч подбросили вверх. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| В. | Мяч всплывает в воде. Выталкивающая сила … |
| Г. | Полка прогнулась под тяжестью ящика. Сила упругости полки … |
| 1. | никуда не направлена, потому что равна нулю. |
| 2. | направлена вверх. |
| 3. | направлена вниз. |
| 4. | направлена влево или вправо. |
Ответы:
А3 Б1 В1 Г4 Д2
А2 Б2 В3 Г1 Д4
А1 Б3 В2 Г4 Д4
А1 Б4 В2 Г2
А4 Б4 В1 Г2
А3 Б3 В2 Г2
Механическая работа. Единицы работы. 7 класс
- Подробности
- Обновлено 20.01.2019 00:34
- Просмотров: 524
1. Каково понятие механической работы в физике?
Механическая работа — это физическая величина, и ее можно измерить.
Например:
Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа.
При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу, перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.
Мальчик влезает на дерево.
Девочка играет на пианино.
Вода падает с плотины.
2. Какие два условия необходимы для совершения механической работы?
Механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы.
Или иначе:Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила и оно движется.
Например:
Мальчик за веревку тащит санки, механическая работа совершается.
Механическая работа совершается, когда сила трения уменьшает скорость движения тела.
Человек с силой надавливает на тяжелый шкаф, но если при этом шкаф в движение не приходит, то механическая работа не совершается.
Если тело движется без участия сил, по инерции, то механическая работа не совершается. Например, если по гладкому горизонтальному льду катится стальной шарик, а сопротивление отсутствует.
Вода давит на стенку сосуда — механическая работа не совершается (сила давления есть, а движения нет).
3. От каких двух величин зависит совершенная работа?
Чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.
Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.
Формула для вычисления работы: А = Fs,
где A — работа (Дж),
F — сила (Н)
s — пройденный путь (м).
Формула применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.
4. Что принимают за единицу работы?За единицу работы принимают работу, совершаемую силой в 1 Н, на пути, равном 1 м.
Единица работы в системе СИ — 1 джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля.
1 Дж = 1 Н м.
Используются также и килоджоули (кДж):
1 кДж = 1000 Дж;
1 Дж = 0,001 кДж.
5. Что такое положительная и отрицательная работа?
а). Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.НапримерЧеловек тянет за веревку санки. Сила, приложенная человеком к санкам, совершает положительную работу.Сила тяжести при спуске парашютиста совершает положительную работу.Сила Архимеда при всплывании куска пробки в воде совершает положительную работу.
б). Если же движение тела противоположно направлению приложенной силы, то данная сила совершает отрицательную работу.
Например:
Сила трения при скатывании лыжника с горы совершает отрицательную работу
А = -FтpS
Сила сопротивления воздуха при спуске парашютиста совершает отрицательную работу.
Сила тяжести при всплывании куска пробки в воде совершает отрицательную работу.
в). Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает ( А = 0).
Например:
Сила тяжести при движении автомобиля по горизонтальной дороге работы не совершает.
Сила Архимеда при плавании корабля в море работы не совершает.
6. Пример решения задачи.
Задача.
Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м.
Плотность гранита равна 2500 кг/м3 .
Следующая страница — смотреть
Назад в «Оглавление» — смотреть
Определение механической работы
От каких двух величин зависит совершенная работа?Вернемся к примеру с пакетом, полным покупок: чем большее расстояние вы будете нести пакет и чем большую вы приложите силу (если вы потащите пакет по полу, это будет намного легче, чем если вы понесете его в вытянутых вверх руках), тем большую механическую работу вы совершите.
Значит, механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и пройденному пути.
Теперь мы можем дать определение (рисунок 1):
Рисунок 1. Иллюстрация определения механической работы (когда мы тянем за веревку тележку с грузом (прикладываем силу), тележка начинает двигаться и проходит определенный путь)
Далее, когда мы будем говорить о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа.
{"questions":,"answer":}}}]}
Свойства механической работы
- Формула $A = Fs$ применима только тогда, когда сила постоянна и совпадает с направлением движения тела;
- Положительная работа ($A > 0$) — это работа, которая совершается, если направление силы совпадает с направлением движения тела;
- Отрицательная работа ($A < 0$) — это работа, которая совершается, если движение тела происходит в противоположном направлении относительно направления приложенной силы (например, силы трения):$A = –F_{тр}s$;
- Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению его движения, то работа не совершается: $A = 0$.
{"questions":,"answer":}}}]}