ГРУППА  306.  ФИЗИКА. Основные виды сил: сила тяжести, сила трения, сила упругости.

1. При соприкосновении двух движущихся тел возникает сила, направленная против движения и препятствующая движению - сила трения. 

Сила трения - это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направлена против движения.

Сила трения - это сила электромагнитной природы.

Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:

1) Шероховатостью поверхностей
2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.

Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, силы трения скольжения, силы трения качения.

                                     Fтр = μ∙N,

 где μ – коэффициент трения , N – сила реакции опоры.

2. Сила упругости – сила, которая возникает при любом виде деформации тел и стремится вернуть тело в первоначальное состояние.

Fупр_x = - k∙ ∆x,

где k – жесткость тела [Н/м],  ∆ х - абсолютное удлинение тела.

Сила упругости перпендикулярна поверхности взаимодействующих тел и направлена всегда против деформации.

3. Почему мяч, выпущенный из рук, падает вниз? Почему прыгнувший вверх человек вскоре снова оказывается внизу? У этих явлений одна и та же причина – притяжение Земли. Наблюдения за природными объектами показывают, что все окружающие тела ощущают притяжение к Земле. Падает вниз вода фонтанов, водопадов и листья деревьев.

Сила тяжести – сила, с которой тела притягиваются к Земле, сила притяжения тел к Земле.

                                 F_тяж = m·g

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к поверхности Земли. Сила тяжести направлена к центру Земли. Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела.

Сила тяжести – одно из проявлений силы всемирного тяготения.

Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести. Так принято называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности.

Обозначим М – масса Земли; m – масса тела; R – радиус Земли, тогда сила тяготения

- сила тяжести.

m - масса тела

g – ускорение свободного падения.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорение свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния r до центра Земли.

Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой,  приложенной к телу, вес – это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т.е. к связи).

Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса.

Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. На тело действуют сила тяжести F_т=mg, направленная вертикально вниз, и сила упругости F_упр=N, с которой опора действует на тело. Силу N называют силой нормального давления или силой реакции опоры.

Силы, действующие на тело, уравновешивают друг друга: F_т=-F_упр=-N.

В соответствии с третьим законом Ньютона тело действует на опору с некоторой силой P, равной по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону: P=-N. По определению, сила P и называется весом тела. Из приведенных выше соотношений видно, что P=F_т=mg, то есть вес тела равен силе тяжести. Но эти силы приложены к разным телам!

Если тело неподвижно висит на пружине, то роль силы реакции опоры (подвеса) играет упругая силы пружины.

По растяжению пружины можно определить вес тела и равную ему силу притяжения тела Землей. Для определения веса тела можно использовать также рычажные весы, сравнивая вес данного тела с весом гирь на равноплечем рычаге. Приводя в равновесие рычажные весы путем уравнивая веса тела суммарным весом гирь, мы одновременно достигаем равенства массы тела суммарной массе гирь, независимо от значения ускорения свободного падения в данной точке земной поверхности.

 Вес тела в различных условиях движения.

1. опора покоится или движется равномерно

N = mg – сила реакции опоры равна силе тяжести.

P = N значит  P = mg

Вес тела равен действующей на тело силе тяжести.

2. опора движется с ускорением a вверх.

N – mg = ma - второй закон Ньютона

N = mg + ma

P = N = m(g + a)

P > mg

Вес тела, движущегося с ускорением направленным вверх больше силы тяжести.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Действие перегрузки испытывают космонавты, как при взлете космической ракеты, так и на участке торможения при входе корабля в плотные слои атмосферы. Большие перегрузки испытывают летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, особенно на сверхзвуковых самолетах.

3. опора движется с ускорением  а вниз.

mg - N = ma - второй закон Ньютона

N = mg - ma

P = N = m(g - a)

P < mg

Вес тела, движущегося с ускорением вниз уменьшается.

Падение тел в вакууме без начальной скорости называется свободным падением. При свободном падении a=g    из  P=m(g - g)  следует, что P = 0, т.е.вес отсутствует.

Если тела движутся только под действием силы тяжести, т.е. свободно падают, то они находятся в состоянии невесомости. Оно возникает, например, в кабине космического корабля при его движении по орбите с выключенными реактивными двигателями.

ЗАДАНИЕ.

1. Внимательно прочтите изложенный материал и сделайте конспект, в котором дайте характеристику каждой силы   силы тяжести, силы упругости, силы трения, веса.  Запишите формулы.

2. Выполните тест (один вариант)

Тестовая  проверочная работа по теме «Силы в природе»

Вариант 1

1.        Сила, под действием которой  изменяется направление движения камня, брошенного горизонтально, называется…

А. Сила упругости.

Б. Сила тяжести.

В. Веса тела.

2.   Найдите силу тяжести, действующая на коробу масса которой 2,5 кг?

А. = 5 Н.

Б. =25Н.

В. = 50 Н.

3.        Вес тела 12 Н, найдите его массу…

А. = 120 кг.

Б. = 1,2 кг.

В. = 60 кг.

4.        Сила, с которой планета  притягивает к себе все тела находящиеся вблизи её поверхности называется...

А. силой упругости.

Б. силой трения.

В. силой тяжести.

5.        Рабочий, массой 40 кг, несёт мешок массой 10 кг. Найдите с какой силой он действует на пол?

А. = 800 Н.

Б. = 500 Н.

В. =900Н.

6.        Груз поднимается  вверх краном с силой 1400 кН,  сила тяжести, действующая на груз равна 1000 кН. Чему равна равнодействующуя этих сил.

А. 400 кН.

Б. 500 кН.

В. 300 кН.

7.        Если к подошве ботинок прибить металлические набойки ,то сила трения подошв обуви о лед...

А. уменьшается.

Б. увеличивается.

В. не изменяется.

8.        Воздушный шар  массой 85 кг равномерно движется вниз. Найдите силу сопротивления воздуха.

А. = 85 Н.

Б. =850Н.

В. =8,5Н.

9.        В цистерне пожарной машины находится холодная  вода температурой 20 градусов цельсия. На сколько уменьшится сила тяжести машины, если она прольет 200 л воды?

А. = на 200 Н.

Б. = на 2 кН.

В. = на 20 кН.

10.        Найдите  жесткость пружины школьного динамометра, если под действием силы 4 Н она удлинилась на 8 см.

А. 50 Н/м.

Б. 0,5 Н/м.

В. 32 Н/м.

Вариант 2

1.        Какая сила вызывает образование камнепадов, селей, сходов лавин в горах?

А. Сила тяжести.

Б. Сила трения.

В. Сила упругости.

2.        Найдите силу тяжести, действующую  на мешок соли массой 30 кг?

А. = 3 Н.

Б. = 300 Н.

В. =0,ЗН.

3.        Груз,  помещенный на весы действует на них  с силой 500 Н. Найдите массу груза?

А. = 50 кг.

Б. = 4 кг.

В. = 5 кг.

4. Как называется сила между колесом движущегося автомобиля и дорогой?                         

А. силой упругости.

Б. силой тяжести.

В. Сила трения.

5.         Атлет весом 400 Н поднял на  руках штангу массой 100 кг. Найдите силу, с которой он действует  на землю.

А. = 5000 Н.

Б. = 4000 Н.

В. = 3000 Н.

6.        Два дизельных тягача тянут один прицеп в разные стороны с силой 300 кН каждый. Вычислите равнодействующую этих сил.

А. 600 кН.

Б. 0 кН.

В. 300 кН.

7.        Зачем смазывают  трущиеся поверхности

А. Чтобы увеличить трение.

В. Чтобы уменьшить трение.

8.        Если к резиновому шнуру подвесить  груз массой 400 г., то сила упругости, возникшая в пружине будет

А. =4Н.

Б. =0,4Н.

В. Равна нулю.

9.        Если в автомобиль долить 0,01 м3 бензина, то на сколько увеличиться сила тяжести действующая на него ?

А. = 10 Н.

Б. = 8 Н.

В. = 80 Н.

10.        На сколько сантиметров растянется пружина школьного динамометра жесткостью 200 Н/м под действием силы 20 Н?

А. 10 см.

Б. 20 см.

В. 2 см.

Оценка тестовой работы

Оценка «5» ставится за работу,  выполненную  полностью без ошибок  и

недочётов.

Оценка «4» ставится за работу выполненную полностью, но при наличии в ней не более одной грубой и одной негрубой ошибки и одного недочёта, не более трёх недочётов.

Оценка «3» ставится, если ученик правильно выполнил не менее 2/3 всей работы или допустил не более одной грубой ошибки и.двух недочётов, не более одной грубой ошибки и одной негрубой ошибки, не более трех негрубых ошибок,  одной  негрубой  ошибки   и  трех   недочётов,  при   наличии 4   -  5 недочётов.

Оценка «2» ставится, если число ошибок и недочётов превысило норму для

оценки 3 или правильно выполнено менее 2/3 всей работы.

Оценка «1» ставится, если ученик совсем не выполнил ни одного задания.

: