ГРУППА    №408      ТЕМА: "Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона"

          В чём состоит главная задача механики?

• Зачем введено понятие материальной точки?

• Когда тело можно считать материальной точкой? Приведите пример.

• Что такое система отсчета? Для чего она вводится?

• Какие виды систем координат вы знаете?

• Почему тело изменяет свою скорость?

           Кинематика (греч. "кинематос" – движение) – это раздел физики, в котором рассматриваются различные виды движения тел без учета влияния сил, действующих на эти тела.

Кинематика отвечает на вопрос:

"Как описать движение тела?"

В ещё одном разделе механики - динамике - рассматривается взаимное дей­ствие тел друг на друга, которое является причиной изменения движения тел, т.е. их скоростей.

Если кинематика отвечает на вопрос: «как движется тело?», то динамика выясняет, почему именно так.

В основе динамики лежат три закона Ньютона.

    Если неподвижно лежащее на земле тело начинает двигаться, то всегда можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии (например, если к железному шарику поднесем магнит).

Эксперимент 1

Возьмем любое тело (металлический шарик, кусок мела или ластик) в руки и разожмем пальцы: шарик упадет на пол.

-Какое тело подействовало на мел? (Земля.)

Эти примеры говорят о том, что изменение скорости тела всегда вызыва­ется воздействием на данное тело каких-либо других тел. Если на тело не действуют другие тела, то скорость тела никогда не меняется, т.е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Этот факт совсем не является само собой разумеющимся. Понадобился гений Галилея и Ньютона, чтобы его осознать.

Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяже­нии почти двадцати веков, все были убеждены: для поддержания постоянной скорости тела необходимо, чтобы что-то (или кто-то) действовало на него. Аристотель считал покой относительно Земли естественным состоянием тела, не требующим особой причины.

 В действительности же свободное тело, т.е. тело, которое не взаимодействует с другими телами, может сохранять свою скорость постоянной сколь угодно долго или находиться в покое. Только действие со стороны других тел способно изменить его скорость. Если бы не было трения, то автомобиль при выключенном двигателе сохранял бы свою скорость постоянной.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был установлен еще Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции отно­сится к самому простому случаю движения - движению тела, на которое не оказывают другие тела. Такие тела называют свободными телами.

Первый закон Ньютона формулируется так:

 Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Такие системы отсчета называют инерциальными (ИСО).

Кроме того, нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется тело, если на него не действуют другие тела (Почему?). Но имеет­ся один выход: надо поставить тело в условия, при которых влияние внешних воздействий можно делать все меньше и меньше, и наблюдать, к чему это ведет.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него дру­гих тел называется инерцией.

     Системы отсчёта, в которых не выполняется первый закон Ньютона, называются неинерциальными. В неинерциальных системах отсчёта основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается действием на него других тел, не выполняется

 

Вопросы для закрепления:

    1.В чем состоит явление инерции?

    2.В чем состоит I закон Ньютона?

    3. При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?

    4. Какие системы отсчета используются в механике?

    5.Гребцы, пытающиеся заставить лодку двигаться против течения, не могут с этим справиться, и лодка остается в покое относительно берега. Действие каких тел при этом компенсируется?

   6.Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатыва­ется при резком торможении поезда. Укажите системы отсчета, в кото­рых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. (В системе отсчета, связанной с Землей, первый закон Ньютона выполняется. В системе отсчета, связанной с вагонам, первый закон Ньютона не вы­полняется.)

  7.Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, дви­жется ли корабль равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно? (Никаким.)

  8.Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по
льду?

9. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?

 10. Может ли тело в одно и то же время в одной системе отсчета сохранять свою скорость, а в другой - изменять? Приведите примеры, подтверж­дающие ваш ответ.  

 Группа 403.  ФИЗИКА. ТЕМА.

 «Всемирное тяготение. Сила тяжести»

Закон всемирного тяготения не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.

Закон всемирного тяготения (И. Ньютон, 1667 г.):  Тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

F = G m₁∙ m₂ / r²

 где F – сила тяготения, m₁ и m₂ – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между телами (центрами масс), G – гравитационная постоянная .G   = F∙ r² / m₁∙ m₂

Закон справедлив для: 1) материальных точек; 2) однородных шаров и сфер; 3) концентрических тел.

Физический смысл гравитационной постоянной G:     гравитационная постоянная G численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

Гравитационная постоянная G очень мала, и гравитационное взаимодействие существенно только при больших массах взаимодействующих тел. Её численное значение определил путём эксперимента английский  учёный Г. Кавендиш.                      

                               G = 6,6720∙ 10^-11  Н ∙м² /кг²

Внимание! Силы притяжения – центральные.                                                

Сила тяжести – частный случай силы всемирного тяготения. Рассмотрим взаимодействие планеты и тела (по сравнению с планетой тело можно считать материальной точкой).

                                  F = mg

Формулу закона всемирного тяготения можно записать так:         mg =                         = G∙ m∙ M / r² , где m – масса тела, М – масса планеты, г –расстояние между телом и центром планеты, g – ускорение свободного падения. Тогда для ускорения свободного падения получаем:  g = G∙ M /  r².  Если обозначить через R радиус планеты, а через h –расстояние до тела от поверхности планеты, то  F = G∙ M∙m/( R +h)²

Сила тяжести и ускорение свободного падения направлены к центру масс планеты (перпендикулярно сферической поверхности планеты в данной точке).

Cила тяжести, как и другие силы имеет абсолютное значение, точку приложения (центр масс тела) и направление (всегда направлена  вертикально  вниз, перпендикулярно  к горизонтальной поверхности).

 Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести (ускорение свободного падения), зависит от:

•  массы планеты;
•  радиуса планеты;
•  высоты над поверхностью планеты;
•  географической широты (на Земле на полюсах g ~ 9,83 м/с², на экваторе g ~ 9,79 м/с²);
•  наличия полезных ископаемых.

Внимание!   Ускорение силы тяжести (свободного падения) не зависит от массы и других параметров тела!
Внимание!     При решении задач ускорение силы тяжести (свободного падения) принимается равным 10 м/с².

     При решении задач по физике часто используют понятие веса тела, т.е. силы, с которой тело действует на подставку или подвес вследствие притяжения Земли. Если тело в инерциальной системе отсчёта неподвижно или движется равномерно и прямолинейно, то его вес равен силе тяжести.

                                          P =  F_тяж.  = mg

Запомните!  Вес  Р – это сила, поэтому её измеряют динамометром, но не весами! 

 При равноускоренном движении вверх или вниз с ускорением  a  вес тела изменяется на  ma.  При движении вниз вес уменьшается и равен  Р = m(g-a), а при движении вверх вес увеличивается  P = m (g  + a). В случае свободного падения (a = g)  тела находятся в состоянии невесомости, их вес равен нулю 

(P = 0)                           

Задание:

1. Составить краткий конспект. Выпишите определения.

2. Решить  задачи:

     Задача 1

Расстояние между центрами двух шаров равно 1м, масса каждого шара  1 кг. Найти силу всемирного тяготения.

    Задание2

К каким двум телам массами m₁ и    m₂   на расстоянии      друг от друга применим закон всемирного тяготения:

1) к любым телам при любых расстояниях между ними;

2) только к небесным телам при больших расстояниях между ними;

3) к любым телам с размерами, значительно меньшими расстояниями;

4) только к телам шарообразной формы.

       Задание 3.

При увеличении в 3 раза расстояния между центрами шарообразных тел  сила гравитационного притяжения

305

 

       13.01.22г.ГРУППА 305. ФИЗИКА. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ЗАКОН ДЖОУЛЯ _ ЛЕНЦА»

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Закон Джоуля-Ленца»

Название величины	Обозначение	Единица измерения	Формула
Сила тока	I	А	I = U / R
Напряжение	U	В	U = IR
Время	t	с	t = Q / I2R
Количество теплоты	Q	Дж	Q = I2Rt

1 мин = 60 с;    1 ч = 60 мин;   1 ч = 3600 с.

---

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Для решения любой физической задачи существует алгоритм: сначала записываются все известные данные, затем определяются величины, которые нужно найти. Подробнее о решении физических задач читайте в нашей памятке для студентов. Также советуем держать под рукой формулы, это существенно облегчит процесс решения. Кстати, если вы интересуетесь задачами на закон Джоуля-Ленца, вам также может быть полезно ознакомиться с задачами на мощность тока. Задача на закон Джоуля-Ленца №1 Условие Какое количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника, если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в цепи 1,5 А? Решение Это простейшая задача на закон Джоуля-Ленца для участка цепи. Запишем сам закон: Q=I2Rt Подставив значения из условия в формулу, найдем: Q=1,52⋅30⋅300=20250 Дж Ответ: 20,25кДж. Задача на закон Джоуля-Ленца №2 Условие Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в цепи 3 А, а напряжение 220 В? Решение Эта также простейшая задача на закон Джоуля-Ленца, но, в отличие от первой задачи, при ее решении используется другая формулировка закона. Сначала запишем закон Джоуля-Ленца: Q=I2Rt Теперь перепишем его с учетом закона Ома: I=URR=UIQ=I2UIt=IUt Осталось подставить значения и вычислить: Q=3⋅220⋅2400=1,584 МДж Ответ: 1,584 МДж. Задача на закон Джоуля-Ленца №3 Условие Сколько минут ток шел по проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе тока 1 А проводник вылелил 6 кДж теплоты. Решение Запишем закон Джоуля-Ленца и выразим время: Q=I2Rtt=QI2R Найдем: t=600012⋅25=240 c=4 мин Ответ: 4 минуты. При расчетах не забывайте переводить все величины из условия в систему СИ. Задача на закон Джоуля-Ленца №4 Условие Электрическая плитка при силе тока 4 А за 20 минут потребляет 1000 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки. Решение Выразим сопротивление из закона Джоуля-Ленца: Q=I2RtR=QI2t Подставим значения и вычислим: R=1000⋅10316⋅1200=52 Ом Ответ: 52 Ом. Задача на закон Джоуля-Ленца №5 Условие По проводнику с сопротивлением 6 Ом пропускали постоянный ток в течение 9 c. Какое количество теплоты выделилось в проводнике за это время, если через его сечение прошел заряд 3 Кл? Решение Заряд можно определить, зная время и силу тока. А зная заряд и врямя, за которое он прошел по проводнику, найдем силу тока: I=qt Запишем закон Джоуля-Ленца для количества теплоты: Q=I2RtQ=q2t2Rt=q2Rt Подставим значения и вычислим: Q=32⋅69=6 Дж Ответ: 6 Дж. Вопросы на закон Джоуля-Ленца Вопрос 1. Как звучит закон Джоуля-Ленца? Ответ. Закон Джоуля-Ленца гласит: Количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Q=I2Rt Вопрос 2. Почему проводник с током нагревается? Ответ. При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться. Это сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в виде теплоты, которую называют джоулевым теплом. Вопрос 3. Как был открыт закон Джоуля-Ленца? Ответ. По спирали, помещенной в калориметр с водой, пропускали электрический ток. Через некоторое время вода нагревалась. По температуре воды можно было вычислить количество выделившейся теплоты. Эмпирическим путем было доказано, что при прохождении тока по проводнику, обладающему определенным сопротивлением, в течение времени током совершается работа, проявляющаяся в виде выделившейся теплоты. Английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Ленц изучали зависимость количества выделяемой теплоты от силы тока одновременно. Они пришли к одному и тому же выводу независимо друг от друга. Вопрос 4. Как еще можно записать закон Джоуля-Ленца? Ответ. Воспользовавшись законом Ома для участа цепи, закон Джоуля-Ленца можно переписать следующим образом: Q=UIt=U2Rt Вопрос 5. Каково практическое применение закона Джоуля-Ленца? Ответ. Закон Джоуля-Ленца находит широкое применение на практике: На нем основан принцип действия многих нагревательных приборов (чайник, электроплитка, фен, утюг, паяльник и т.д). На принципе закона Джоуля-Ленца основана контактная сварка, где создание неразъемного сварного соединения достигается путем нагрева металла за счет проходящего через него электрического тока и пластической деформации свариваемых деталей путем сжатия. Электродуговая сварка также использует закон Джоуля-Ленца. Расчеты на основе закона Джоуля-Ленца позволяют стабилизировать и минимизировать тепловые потери в линиях электропередач. Нужна помощь в решении задач и выполнении других заданий по учебе? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся в любое время. Мы поможем сдать на отлично и без пересдач Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость Смотреть все услуги Иван Автор: Иван Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски. Наши социальные сети Навигация по статьям Колледжи рекламы в Москве и СПб после 9 и 11 класса: список, особенности поступления Предыдущая статья Лучшие приложения для изучения английского языка Следующая статья Доверь свою работу кандидату наук! Почта * Вид работы *
Для решения любой физической задачи существует алгоритм: сначала записывают все данные, затем единицы переводят в систему СИ и определяют величину, которую нужно найти.

Для решения любой физической задачи существует алгоритм: сначала записывают все данные, затем единицы переводят в систему СИ и определяют величину, которую нужно найти.

Итак, приступим!

Задача 1.  Какое количество тепла выделяет нагреватель электрочайника за 5 минут, если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в цепи 1,5 А?

 Дано:             СИ           

t =5 мин.       300с         

R = 30 Oм

I =1,5 A

                        Q - ?                                РЕШЕНИЕ

Это простейшая задача на закон Джоуля – Ленца для участка цепи. Запишем сам закон

                 Q = I²  ∙Rt

Подставив значения из условия в формулу, найдём:

Q = 1,5² ∙ 30 ∙300 = 20250000 Дж = 20,250 кДж

Ответ: 20,250 кДж 

Задача 2.Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в цепи 3 А, а напряжение 220 В?

Дано:

                            СИ

t = 40 мин.                   2400 с       

I = 3 A

U = 220 B

Q - ?

                                          РЕШЕНИЕ

Сначала запишем закон Джоуля – Ленца

                             Q = I²∙ R∙ t

Перепишем его с учётом закона Ома для участка цепи:

 

I = U/ R

R = I /U

Q = I²∙ U/ R∙ t = I∙U∙t

Подставляем значения и вычисляем:

Q = 3 ∙220∙ 2400 = 1584000 Дж = 1,584 кДж

 

Задача 3.  Сколько минут электрический ток движется по проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе тока в 1 А проводник выделяет 6 кДж тепла?

Дано:              СИ

R = 25 Oм

I  =  1 A

Q = 6 кДж       6000 Дж

t - ?

                                     Решение

Запишем закон и выразим  время

Q = I²∙ R ∙t

t = Q / I²∙ R

Находим       t = 6000/  1∙ 25 = 240 с = 4 мин.

Ответ:  4 мин. 

 ЗАДАНИЕ.   РЕШИТЕ САМОСТОЯТЕЛЬНО

ЗАДАЧА 1  Чему равно время прохождения тока силой 5 А по проводнику, если при напряжении на его концах 120 В в проводнике выделяется количество теплоты, равное 540 кДж? (Ответ дайте в секундах.)

Задача 2

Какое количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника, если его сопротивление равно 40  Ом, а сила тока в цепи 2 А?

 

Задача №3

 Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в цепи

 3 А, а напряжение 220 В?

 

Задача №4

 Сколько минут ток шел по проводнику сопротивлением 30 Ом, если при силе тока 1 А проводник выделил 5 кДж теплоты.

Задача 5

Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 минут работы потребляет 1080 Дж энергии.  Рассчитать сопротивление плитки. 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    ГРУППА 408. ФИЗИКА. Контрольная работа по теме «Кинематика»

Для того, чтобы решить эту контрольную работу, нужно вспомнить формулы равномерного прямолинейного, равноускоренного движений, свободного падения и движения  тела по окружности. Кроме того, не забывать переводить обозначения величин в систему СИ.

Ребята! Если для кого-то эти задания будут трудными, решите тест.

1 вариант

A1. Какое тело, из перечисленных ниже, оставляет видимую траекторию?

1) Камень, падающий в горах
2) Мяч во время игры
3) Лыжник, прокладывающий новую трассу
4) Легкоатлет, совершающий прыжок в высоту

А2. Материальная точка, двигаясь прямолинейно, перемес­тилась из точки с координатами (-2; 3) в точку с коор­динатами (1; 7). Определите проекции вектора переме­щения на оси координат.

1) 3 м; 4 м
2) -3 м; 4 м
3) 3 м; -4 м
4) -3 м; -4 м

А3. Во время подъема в гору скорость велосипедиста, дви­гающегося прямолинейно и равноускоренно, изменилась за 8 с от 5 м/с до 3 м/с. При этом ускорение велосипеди­ста было равно

1) -0,25 м/с²
2) 0,25 м/с²
3) -0,9 м/с²
4) 0,9 м/с²

А4. При прямолинейном равноускоренном движении с на­чальной скоростью, равной нулю, путь, пройденный те­лом за три секунды от начала движения, больше пути, пройденного за первую секунду, в

1) 2 раза
2) 3 раза
3) 4 раза
4) 9 раз

А5. На графике изображена зависи­мость проекции скорости тела, движущегося вдоль оси ОХ, от времени.

Какое перемещение совершило тело к моменту времени t = 5 с?

1) 2 м
2) 6 м
3) 8 м
4) 10 м

B1. Вагон шириной 2,4 м, движущийся со скоростью 15 м/с, был пробит пулей, летевшей перпендикулярно к направлению движения вагона. Смещение отверстий в стенах вагона относительно друг друга 6 см. Найдите скорость пули.

В2. Два шкива разного радиуса со­единены ременной передачей и приведены во вращательное движение (см. рис.).

Как изменяются перечисленные в первом столбце физические величины при пере­ходе от точки А к точке В, если ремень не проскальзывает?

Физические величины

А) линейная скорость
Б) период вращения
В) угловая скорость

Их изменение

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

C1. В течение 20 с ракета поднимается с постоянным уско­рением 8 м/с², после чего двигатели ракеты выключаются. На какой максимальной высоте побывала ракета?

2 вариант

A1. Исследуется перемещение лошади и бабочки. Модель ма­териальной точки может использоваться для описания движения

1) только лошади
2) только бабочки
3) и лошади, и бабочки
4) ни лошади, ни бабочки

А2. В трубопроводе с площадью поперечного сечения 100 см² нефть движется со скоростью 1 м/с. Какой объем нефти проходит по трубопроводу в течение 10 мин?

1) 0,1 м³
2) 0,6 м³
3) 6 м³
4) 60 м³

А3. Автомобиль движется по шоссе с постоянной скоростью и начинает разгоняться. Проекция ускорения на ось, направленную по вектору начальной скорости автомо­биля

1) отрицательна
2) положительна
3) равна нулю
4) может быть любой по знаку

А4. Каретка спускается по наклонной плоскости, длиной 15 см в течение 0,26 с. Определите ускорение каретки, если движение начинается из состояния покоя.

1) 1,7 м/с²
2) 2,2 м/с²
3) 4,4 м/с²
4) 6,2 м/с²

А5. На рисунке представлен график зависимости пути s велосипедиста от времени t. В каком интервале времени велосипедист не двигался?

1) От 0 с до 1 с
2) От 1 с до 3 с
3) От 3 с до 5 с
4) От 5 с и далее

B1. На пути 60 м скорость тела уменьшилась в три раза за 20 с. Определите скорость тела в конце пути, считая ус­корение постоянным.

B2. На поверхность диска с центром в точке О нанесли две точки А и В (причем ОВ = ВА), и привели диск во вращение с постоянной линей­ной скоростью (см. рис.).

Как из­менятся перечисленные в первом столбце физические величины при переходе от точки А к точке В?

Физические величины

А) угловая скорость
Б) период обращения по окружности
В) центростремительное ускорение

Их изменения

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

C1. Аэростат поднимается с Земли с ускорением 2 м/с² вер­тикально вверх без начальной скорости. Через 20 с после начала движения из него выпал предмет. Определите, на какой наибольшей высоте относительно Земли побывал предмет.

ТЕСТ

Вопрос № 1
Материальная точка-это тело, размерами которого . . .

в данных условиях можно пренебречь
нельзя пренебречь
нет правильного ответа

Вопрос № 2
Длина траектории – это …

путь
перемещение
траектория

Вопрос № 3
Линия, вдоль которой движется тело, называется . . .

перемещением
путем
траекторией

Вопрос № 4
В каких единицах выражается угловая скорость?

рад/с
м/с
м/с2

Вопрос № 5
Вид механического движения, когда все точки тела движутся одинаково:

колебательное
вращательное
поступательное

Вопрос № 6
Вертолет равномерно поднимается вертикально вверх. Какова траектория движения точки на конце лопасти винта вертолета в системе отсчета, связанной с корпусом вертолета?

окружность
винтовая линия
прямая

Вопрос № 7
Какая единица времени принята основной в Международной системе СИ?

1 с
1 мин
1 год
1 ч

Вопрос № 8
Искусственный спутник обращается вокруг Земли по круговой орбите радиусом R с периодом обращения 1 сут. Каковы путь и перемещение спутника за 1 сут?

путь и перемещение одинаковы и равны 0
путь и перемещение одинаковы и равны 2пR
путь 2пR, перемещение 0

Вопрос № 9
Автомобиль начинает прямолинейное равноускоренное движение из состояния покоя. Какой путь пройдет автомобиль за 1 минуту при движении с ускорением 2 м/с2?

1м
120м
1800м
3600м