Сили в природата. Гравитационни сили - Хипермаркет на знанието

Въпреки разнообразието от сили, има само четири вида взаимодействия: гравитационни, електромагнитни, силни и слаби.

Гравитационни силивидими в космически мащаб. Едно от проявленията на гравитационните сили е свободното падане на телата. Земята придава на всички тела еднакво ускорение, което се нарича ускорение на свободно падане g. Тя варира леко в зависимост от географската ширина. На географската ширина на Москва тя е равна на 9,8 m / s 2.

Електромагнитните сили действат между частиците, които имат електрически заряди. Силните и слабите взаимодействия се проявяват вътре в атомните ядра и в ядрените трансформации.

Гравитационно взаимодействие съществува между всички тела, които имат маса. закон земно притегляне, открит от Нютон, гласи:

Силата на взаимно привличане на две тела, които могат да се приемат за материални точки, е право пропорционална на произведението на техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях:

Фактор на пропорционалност принаречена гравитационна константа. Тя е равна на 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Ако върху тялото действа само гравитационната сила от Земята, тогава тя е равна на mg. Това е силата на гравитацията G (без да се взема предвид въртенето на Земята). Силата на гравитацията действа върху всички тела на Земята, независимо от тяхното движение.

Когато едно тяло се движи с ускорението на свободното падане (или дори с по-ниско ускорение, насочено надолу), се наблюдава явлението пълна или частична безтегловност.

Пълна безтегловност - без натиск върху стойката или окачването. Тегло - силата на натиск на тялото върху хоризонтална опора или силата на опън на нишка от страната на окачено от нея тяло, което възниква във връзка с гравитационното привличане на това тяло към Земята.

Силите на привличане между телата са неразрушими, докато теглото на тялото може да изчезне. И така, в сателит, който се движи от първия космическа скоростоколо Земята, няма тежест по същия начин, както в асансьор, падащ с ускорение g.

Пример за електромагнитни сили са силите на триене и еластичност. Правете разлика между силите на триене при плъзгане и силите на триене при търкаляне. Силата на триене при плъзгане е много по-голяма от силата на триене при търкаляне.

Силата на триене зависи в определен интервал от приложената сила, която се стреми да премести едно тяло спрямо друго. Прилагайки сила с различна големина, ще видим, че малките сили не могат да движат тялото. В този случай възниква компенсираща статична сила на триене.

>>Физика: Силите в природата. Гравитационни сили

Нека първо разберем дали в природата има много видове сили.
На пръв поглед изглежда, че сме се заели с непосилна и неразрешима задача: на Земята и извън нея има безкраен брой тела. Те си взаимодействат по различен начин. Така, например, един камък пада на Земята; електрически локомотив тегли влак; кракът на футболиста удря топката; ебонитова пръчка, носена върху козина, привлича леки парчета хартия, магнитът привлича железни стърготини; проводник с ток върти стрелката на компаса; Луната и Земята взаимодействат и заедно взаимодействат със Слънцето; звездите и звездните системи си взаимодействат и т. н. Такива примери нямат край. Изглежда, че в природата има безкраен брой взаимодействия (сили)? Оказва се, че не!
Четири вида сили.В безкрайните простори на Вселената, на нашата планета, във всяка субстанция, в живите организми, в атомите, в атомните ядра и в света на елементарните частици се срещаме с проявата само на четири вида сили: гравитационни, електромагнитни, силни (ядрени) и слаби.
Гравитационни сили, или силите на всемирното притегляне, действат между всички тела – всички тела се привличат едно към друго. Но това привличане обикновено е от съществено значение само когато поне едно от взаимодействащите тела е голямо колкото Земята или Луната. В противен случай тези сили са толкова малки, че могат да бъдат пренебрегнати.
Електромагнитни силидействат между частици, които имат електрически заряди. Обхватът на тяхната дейност е особено обширен и разнообразен. В атомите, молекулите, твърдите, течните и газообразните тела, живите организми електромагнитните сили са основните. Тяхната роля в атомите е голяма.
Обхват ядрени силимного ограничено. Те се забелязват само вътре в атомните ядра (т.е. на разстояния от порядъка на 10 -13 cm). Вече при разстояния между частиците от порядъка на 10 -11 cm (хиляда пъти по-малки от размера на атома - 10 -8 cm), те изобщо не се появяват.
Слаби взаимодействиясе проявяват на още по-къси разстояния от порядъка на 10 -15 см. Те предизвикват взаимни трансформации на елементарни частици, определят радиоактивния разпад на ядрата, реакциите на термоядрен синтез.
Ядрените сили са най-мощните в природата. Ако интензитетът на ядрените сили се приеме за единица, тогава интензитетът на електромагнитните сили ще бъде 10 -2 , гравитационните - 10 -40 , слабите взаимодействия - 10 -16 .
Силни (ядрени) и слаби взаимодействия се проявяват на толкова малки разстояния, когато законите на Нютоновата механика, а заедно с тях и концепцията за механична сила, губят смисъла си.
В механиката ще разглеждаме само гравитационните и електромагнитните взаимодействия.
Сили в механиката.В механиката обикновено се занимават с три вида сили - гравитационни сили, еластични сили и сили на триене.
Силите на еластичност и триене са от електромагнитно естество. Тук няма да обясняваме произхода на тези сили, с помощта на експерименти ще бъде възможно да се установят условията, при които възникват тези сили, и да се изразят количествено.
В природата има четири вида взаимодействие. В механиката се изучават гравитационните сили и два вида електромагнитни сили - еластични сили и сили на триене.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Физика 10 клас

Съдържание на урока резюме на урокаопорна рамка презентация на уроци ускорителни методи интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашни дискусионни въпроси риторични въпроси от студенти Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки графики, таблици, схеми хумор, анекдоти, вицове, комикси притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии чипове за любознателни измамни листове учебници основни и допълнителни речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебника елементи на иновация в урока замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроци календарен планза година насокидискусионни програми Интегрирани уроци

Ако имате корекции или предложения за този урок,

| Разберете дали в природата има много видове сили.

На пръв поглед изглежда, че сме се заели с непосилна и неразрешима задача: на Земята и извън нея има безкраен брой тела. Те си взаимодействат по различен начин. Така, например, един камък пада на Земята; електрически локомотив тегли влак; кракът на футболиста удря топката; ебонитна пръчка, носена върху козина, привлича леки парчета хартия (фиг. 3.1, а); магнитът привлича железни стружки (фиг. 3.1, b)", проводникът с ток завърта стрелката на компаса (фиг. 3.1, c); Луната и Земята взаимодействат и заедно взаимодействат със Слънцето; звездите и звездните системи взаимодействат , и т.н ... и т.н.Такива примери нямат край.Изглежда, че в природата има безкрайно много взаимодействия (сили)!Оказва се, че не!
Четири вида сили
В безкрайните простори на Вселената, на нашата планета, във всяка субстанция, в живите организми, в атомите, в атомните ядра и в света на елементарните частици се срещаме с проявата само на четири вида сили: гравитационни, електромагнитни, силни (ядрени) и слаби.
Гравитационните сили, или универсалните гравитационни сили, действат между всички тела – всички тела се привличат едно към друго. Но това привличане е значимо само когато поне едно от взаимодействащите тела е голямо колкото Земята или Луната. В противен случай тези сили са толкова малки, че могат да бъдат пренебрегнати.
Електромагнитните сили действат между частиците, които имат електрически заряди. Обхватът на тяхната дейност е особено обширен и разнообразен. В атомите, молекулите, твърдите, течните и газообразните тела, живите организми електромагнитните сили са основните. Тяхната роля в атомните ядра е голяма.
Обхватът на ядрените сили е много ограничен. Те имат осезаем ефект само вътре в атомните ядра (т.е. на разстояния от порядъка на 10~12 cm). Вече при разстояния между частиците от порядъка на 10-11 cm (хиляда пъти по-малки от размера на атома - 10~8 cm), те изобщо не се появяват.
Слабите взаимодействия се появяват на още по-малки разстояния. Те предизвикват трансформации на елементарните частици една в друга.
Ядрените сили са най-мощните в природата. Ако интензитетът на ядрените сили се приеме за единица, тогава интензитетът на електромагнитните сили ще бъде 10 ~ 2, гравитационните сили - 10 40, слабите взаимодействия - 10 ~ 16.
Трябва да се каже, че само гравитационните и електромагнитните взаимодействия могат да се разглеждат като сили в смисъла на Нютоновата механика. Силни (ядрени) и слаби взаимодействия се проявяват на толкова малки разстояния, когато законите на Нютоновата механика, а заедно с тях и концепцията за механична сила, губят смисъла си. Ако в тези случаи се използва и терминът "сила", то е само като синоним на думата "взаимодействие".
Сили в механиката
В механиката обикновено се работи с гравитационни сили, еластични сили и сили на триене.
Тук няма да разглеждаме електромагнитната природа на еластичната сила и силата на триене. С помощта на експерименти е възможно да се установят условията, при които възникват тези сили, и да се изразят количествено.
В природата има четири вида сили. В механиката се изучават гравитационните сили и два вида електромагнитни сили - еластични сили и сили на триене.

Още по темата § 3.1. СИЛИ В ПРИРОДАТА:

Науката и технологиите позволяват да се използват богатствата и силите на природата в интерес на човека.
§3.12. ДЕФОРМАЦИЯ НА ТЕЛАТА ПОД ДЕЙСТВИЕТО НА ГРАВИТАЦИЯТА И ЕЛАСТИЧНАТА СИЛА
Разрешаване на противоречието: покупко-продажба на работна сила. пазар на труда
СРЕЩУ „ВТОРОТО ОТРАЖЕНИЕ“ За природата на човешкия ум и че тази природа е по-лесна за нас да опознаем, отколкото природата на тялото Съмнение I
Има две сили - две гибелни сили, Цял живот сме под ръка, От приспивни дни до гроба, - Едната е смъртта, другата е човешкият съд. Ф. И. Тютчев

Всички известни взаимодействия и съответно сили в природата се свеждат до следните четири вида: гравитационни, електромагнитни, силни, слаби.

Гравитационно взаимодействиехарактерен за всички тела във Вселената, се проявява под формата на взаимно привличане на всички тела в природата, независимо от средата, в която се намират, не играе роля в микрокосмоса на елементарните частици при обикновени енергии. Ярък примере привличането на земята. Това взаимодействие е предмет на закон на гравитацията : силата на взаимодействие между две материални точки с маси m 1 и m 2 е право пропорционална на произведението на тези маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Математически този закон има формата:

където Ж\u003d 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2 - гравитационна константа, която определя силата на привличане между две еднакви тела с маси м 1 = м 2 = 1 кг разстояние r= 1 м.

Електромагнитно взаимодействие - взаимодействие между неподвижни и движещи се електрически заряди. Това взаимодействие, по-специално, определя силите на междумолекулно и междуатомно взаимодействие.

Взаимодействие между два точкови неподвижни заряда р 1 и р 2 се подчинява на закона на Кулон:

където к\u003d 9 10 9 N m 2 / Kl 2 - коефициент на пропорционалност.

Ако зарядът се движи в магнитно поле, тогава върху него действа силата на Лоренц:

vе скоростта на заряда, V е векторът на магнитната индукция.

° Стинеставзаимодействиеосигурява свързването на нуклоните в ядрото на атома. слаб е отговорен за повечето от разпадите на елементарните частици, както и за процесите на взаимодействие на неутриното с материята.

В класическата механика имаме работа с гравитационни и електромагнитни сили, които водят до появата на сили на привличане, еластични сили, сили на триене и др.

Земно притеглянехарактеризира взаимодействието на тялото със Земята.

В близост до Земята всички тела падат с приблизително еднакво ускорение. ж 9,8 m / s 2, което се нарича ускорение на свободно падане. От това следва, че в близост до Земята всяко тяло се влияе от гравитацията, която е насочена към центъра на Земята и е равна на произведението от масата на тялото и ускорението на свободното падане.

близо до земната повърхност полето е еднородно ( ж= конст). Сравняване
с
, разбираме това
.

Сила за реакция на подкрепа -сила с които опората действа върху тялото. Той е прикрепен към тялото и е перпендикулярен на контактната повърхност. Ако тялото лежи върху хоризонтална повърхност, тогава силата на опорната реакция е числено равна на силата на гравитацията. Да разгледаме 2 случая.

1. Разгледайте фиг.

Оставете тялото да почине, тогава върху него действат две сили. Според 2-ри закон на Нютон

Нека намерим проекциите на тези сили върху оста у и ще получим това

2. Сега нека тялото е върху наклонена равнина, образуваща ъгъл с хоризонта (виж фиг.).

Помислете за случая, когато тялото е в покой, тогава върху тялото ще действат две сили, уравнението на движението изглежда подобно на първия случай. Като запишем 2-рия закон на Нютон в проекция върху оста у, получаваме, че силата на реакция на опората е числено равна на проекцията на гравитацията върху перпендикуляра на тази повърхност

Телесно тегло -силата, с която тялото действа върху опора или окачване. Теглото на тялото е равно по абсолютна стойност на опорната противоположна сила и е противоположно насочено

Гравитацията и теглото често се бъркат. Това се дължи на факта, че в случай на фиксирана опора, тези сили са еднакви по големина и посока.Но трябва да помним, че тези сили се прилагат към различни тела: гравитацията се прилага към самото тяло, теглото е приложен към окачването или опората. Освен това силата на гравитацията винаги е равна на mg, независимо дали тялото е в покой или се движи, силата на тежестта зависи от ускорението, с което се движат опората и тялото, и то може да бъде по-голямо или по-малко отколкото mg, по-специално, в състояние на безтегловност се превръща в нула.

Еластична сила. Под действието на външни сили може да настъпи изменение на формата на тялото - деформация. Ако след прекратяване на силата формата на тялото се възобнови, се нарича деформация еластична. За еластична деформация е валиден законът на Хук:

х- удължаване на тялото по оста х, ке коефициентът на пропорционалност, който се нарича коефициент еластичност.

При пряк контакт на телата освен еластичните сили могат да възникнат и сили от друг вид, така наречените сили на триене.

Сили на триене.

Силите на триене са два вида:

Силата на статичното триене.

Сила на триене, дължаща се на движението на телата.

сила на статично триене- силата, с която една повърхност действа върху тяло, лежащо върху нея, в посока, обратна на силата, приложена към тялото (виж фиг.) и равен на него по абсолютна стойност

Силите на триене от тип 2 се появяват, когато контактуващите тела или части се движат една спрямо друга. Триенето, възникващо при относителното движение на две тела в контакт, се нарича външен. Триенето между частите на едно и също твърдо тяло (течност или газ) се нарича вътрешни.

сила на триене при плъзганедейства върху тялото в процеса на неговото движение по повърхността на друго тяло и е равно на произведението на коефициента на триене  между тези тела и силата на реакция на опората N и е насочена в посока, обратна на относителната скорост на това тяло

Е = н

Силите на триене играят много важна роля в природата. В ежедневието ни триенето често е полезно. Например трудностите, които изпитват пешеходците и превозните средства при заледени условия, когато триенето между пътната настилка и стъпалата на пешеходците или колелата на превозните средства е значително намалено. Ако нямаше сили на триене, мебелите трябваше да се закрепят към пода, както на кораб по време на търкаляне, тъй като при най-малкото нехоризонтално настилка би се плъзгало по посока на наклона.

Закон за запазване на импулса

Затворена (изолирана) система от тела е система, чиито тела не взаимодействат с външни тела или ако резултатът от външни сили е равно на нула.

Ако външните сили не действат върху системата от материални точки, тоест системата е изолирана ( затворен ), от (3.12) следва, че

(3.13)

Ние получихме основния закон на класическата физика - закон за запазване на импулса:в изолирана (затворена) система общият импулс остава постоянен. За да бъде изпълнен законът за запазване на импулса е достатъчно системата да е затворена.

Законът за запазване на импулса е основен закон на природата, който не познава изключения.

В нерелативистичния случай може да се въведе понятието център на масата (център на инерцията) на система от материални точки, което се разбира като въображаема точка, чийто радиус вектор , се изразява чрез радиусите на векторите на материалните точки по формулата:

(3.14)

Нека намерим скоростта на центъра на масата в дадената отправна система, като вземем производната по време на връзката (3.14)

. (3.14)

Импулсът на системата е равен на произведението от масата на системата и скоростта на нейния инерционен център.

. (3.15)

Концепцията за центъра на масата ни позволява да дадем уравнението
друга форма, която често е по-удобна. За да направите това, достатъчно е да вземете предвид, че масата на системата е постоянна стойност. Тогава

(3.16)

където е сумата от всички външни сили, действащи върху системата. Уравнение (3.16) е уравнението на движението на инерционния център на системата. Теорема за движението на центъра на масатагласи: центърът на масата се движи като материална точка, чиято маса е равна на общата маса на цялата система, а действащата сила е геометричната сума на всички външни сили, действащи върху системата.

Ако системата е затворена, тогава
. В този случай уравнението (3.16) става
, което предполага V=const. Центърът на масата на затворена система се движи праволинейно и равномерно.

Причината за промяната на движението: появата на ускорение в телата е сила. Силите възникват, когато телата взаимодействат едно с друго. Но какви типове взаимодействия съществуват и колко от тях?

На пръв поглед може да изглежда така различни видовеима много влияния на телата едно върху друго и следователно има много различни видове сили. Ускорението може да се придаде на тялото чрез натискане или издърпване с ръка; корабът плава с ускорение, когато духа попътен вятър; всяко тяло, падащо на Земята, се движи с ускорение; дърпайки и отпускайки тетивата на лъка, придаваме ускорение на стрелата. Във всички разгледани случаи има действащи сили и всички те изглеждат доста различни. А има и други сили. Всеки знае за съществуването на електрически и магнитни сили, за силата на приливите и отливите, за силата на земетресенията и ураганите.

Но наистина ли има толкова различни сили в природата?

Ако говорим за механичното движение на телата, тогава тук се срещаме само с три вида сили: силата на гравитацията, силата на еластичността и силата на триене. Всички сили, обсъдени по-горе, се свеждат до тях. Силите на еластичност, гравитация и триене са проява на силите на универсалната гравитация и електромагнитните сили на природата. Оказва се, че в природата има само две от тези сили.

електромагнитни сили. Между наелектризираните тела действа специална сила, която се нарича електрическа сила, която може да бъде както сила на привличане, така и сила на отблъскване. В природата има два вида заряди: положителни и отрицателни. Две тела с различен заряд се привличат, а телата с еднакъв заряд се отблъскват.

Електрическите заряди имат едно особено свойство: когато зарядите се движат, в допълнение към електрическата сила между тях възниква друга сила - магнитна сила.

Магнитните и електрическите сили са тясно свързани помежду си и действат едновременно. И тъй като най-често трябва да имаме работа с движещи се заряди, силите, действащи между тях, не могат да бъдат разграничени. И тези сили се наричат електромагнитни сили.

Как възниква „електрическият заряд“, който тялото може да има или да няма?

Всички тела са изградени от молекули и атоми. Атомите са съставени от още по-малки частици – атомното ядро и електроните. Те, ядрата и електроните, имат определени електрически заряди. Ядрото има положителен заряд, а електроните – отрицателен.

AT нормални условияатомът няма заряд - той е неутрален, тъй като общият отрицателен заряд на електроните е равен на положителния заряд на ядрото. А телата, които са съставени от такива неутрални атоми, са електрически неутрални. Между такива тела практически няма електрически сили на взаимодействие.

Но в едно и също течно (или твърдо) тяло съседните атоми са толкова близо един до друг, че силите на взаимодействие между зарядите, от които са съставени, са много значителни.

Силите на взаимодействие на атомите зависят от разстоянията между тях. Силите на взаимодействие между атомите могат да променят посоката си, когато разстоянието между тях се промени. Ако разстоянието между атомите е много малко, тогава те се отблъскват. Но ако разстоянието между тях се увеличи, тогава атомите започват да се привличат. При известно разстояние между атомите силите на тяхното взаимодействие стават равни на нула. Естествено, на такива разстояния атомите и са разположени един спрямо друг. Имайте предвид, че тези разстояния са много малки и са приблизително равни на размера на самите атоми.

blog.site, при пълно или частично копиране на материала е необходима връзка към източника.