Сила – это мера взаимодействия тел

36. По какой формуле вычисляется сила (§20)?

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела и приобретённого им ускорения: F=ma, где F - сила (Н), m - масса тела (кг), a - ускорение (м/с²).

37. Что такое сила 1 Н (§20)?

Основной единицей силы является ньютон (1 Н). Сила 1 Н – это такая сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² .

38. Что называется деформацией (§21)?

Деформацией называется изменение формы тела под действием силы. Деформация возникает в результате взаимодействия тел.

39. Какая деформация называется упругой (§21)?

Упругой деформацией тела называется такая деформация, которая после действия силы полностью исчезает.

40. Что такое динамометр (силомер) (§21)?

Прибор для измерения силы называется динамометром. В основу работы динамометра положена упругая деформация пружины.

41. Что такое Международная система единиц (§22)?

В большинстве стран мира принята Международная система единиц, сокращённо пишется СИ – система интернациональная. Она построена на базе семи единиц физических величин, называемых основными. Три из них изучаются в 7 классе. Это единицы длины 1 м, времени 1 с и массы 1 кг. Все остальные единицы физических величин называются производными. Например, в СИ единицей скорости является 1 , единицей ускорения 1 , единицей силы 1 Н = 1 .

42. Какую силу называют равнодействующей (§23)?

Силу, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называют равнодействующей этих сил. Чтобы найти равнодействующую силу, необходимо найти геометрическую сумму всех сил, действующих на тело.

43. Как найти равнодействующую сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону (§23)?

Модуль равнодействующей сил равен сумме модулей всех действующих сил, если они направлены вдоль одной прямой в одну сторону: F=F₁+F₂+F₃+… Направление равнодействующей сил в этом случае совпадает с направлением действующих сил.

44. Как найти равнодействующую сил, направленных вдоль одной прямой, но в разные стороны (§23)?

Модуль равнодействующей сил равен разности модулей действующих сил, если они направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны: F=F₁-F₂. Направлена равнодействующая сил в этом случае в сторону большей по модулю силы.

45. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных под прямым углом друг к другу (§23)?

Геометрической суммой двух сил, направленных под прямым углом друг к другу, является диагональ прямоугольника, построенного на действующих на тело силах как его сторонах.

46. Какую силу называют силой упругости (§24)?

Силой упругости F_упр называют силу, возникающую в результате деформации тела и стремящуюся вернуть его в исходное состояние.

47. Как читается закон Гука (§24)?

Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению тела: F_упр = k Δ l, где F_упр – сила упругости (Н), k – коэффициент жесткости (Н/м), - деформация тела (м). Это уравнение выражает закон Гука (Роберт Гук, 1635-1703, Англия).

48. Какую силу называют силой тяжести (§25)?

Силу, с которой Земля притягивает к себе тела, называют силой тяжести . Сила тяжести вычисляется по формуле: F_тяж = mg, где F_тяж – сила тяжести (Н), m - масса тела (кг), g =9,8 м/с² – ускорение свободного падения.

Сила тяжести всегда действует (приложена) на тело.

49. Как формулируется закон всемирного тяготения (§26)?

Сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: , где F - сила всемирного тяготения (Н), m₁, m₂ - массы тел (кг), r - расстояние между центрами тел (м), G - гравитационная постоянная (). Впервые значение гравитационной постоянной измерил в 1798 году Генри Кавендиш (1731-1810, Англия): G = 6,672·10^-11

50. Что называют весом тела (§27)?

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или растягивает подвес. Вес тела принято обозначать буквой P (Н).

Вес всегда действует (приложен) на опору или подвес, в отличие от силы тяжести, которая действует на тело.

51. Что такое невесомость (§27)?

Невесомость – это состояние, когда у тела отсутствует вес.

Вес тела не имеет постоянного значения. Он может меняться в зависимости от условий, в которых находится тело. Например:

- если лифт находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, то наш вес в лифте равен силе тяжести, действующей на нас: Р = F_тяж;

- в начальный момент, когда лифт трогается вверх с ускорением a < g, наш вес увеличивается, т.к увеличивается сила давления на опору (пол лифта): Р > F_тяж;

- когда лифт начнет опускаться вниз с ускорением a < g, наш вес уменьшается, т.к. уменьшается сила давления на опору (пол лифта): Р < F_тяж;

- если тело и его опора (или подвес) движутся с ускорением a = g, т.е. тело находится в свободном полете, то вес тела Р =0, т.е. тело не давит на опору (или не натягивает подвес), вследствие чего находится в состоянии невесомости.

Если не учитывать сопротивление воздуха, то все подброшенные и свободно падающие тела находятся в состоянии невесомости, т.к. в это время они движутся только под действием силы тяжести; не действуют на опору (или подвес) и их ускорение a=g.

Космонавты во время тренировок поднимаются на самолёте-лаборатории высоко над Землёй, потом пикируют (падают) с выключенными двигателями. В это время они и все тела в самолёте и сам самолёт находятся в состоянии невесомости.

Парашютисты до раскрытия парашюта тоже находятся в невесомости.

52. Что называют давлением (§28)?

Физическую величину, равную отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называют давлением: где F – сила, действующая на поверхность (Н), S – площадь поверхности (м²), p – давление (Па – паскаль).

За единицу давления принимается давление, которое производит сила 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м² перпендикулярно этой поверхности. Единица давления называется паскаль ( Па):

52. Что называют силой трения (§29)?

Силу, возникающую при движении одного тела по поверхности другого и направленную против движения тела, называют силой трения ( _тр).

Существует трение скольжения, трение качения, трение покоя.

54. Как вычисляют силу трения скольжения (§29)?

Формула для нахождения силы трения скольжения имеет вид: _, где - сила трения скольжения (Н), коэффициент трения скольжения, - сила нормального давления (Н) – это сила, действующая перпендикулярно поверхности соприкасающихся тел.

55. Что называют системой отсчёта (§30)?

Системой отсчёта, относительно которой рассматривается движение тела, называют тело отсчёта, систему координат, связанную с ним, и часы (способ отсчёта времени).

56. Какие системы отсчета называют инерциальными и неинерциальными (§30)?

- Инерциальными считают все системы отсчета, которые покоятся или движутся равномерно и прямолинейно относительно других инерциальных систем отсчета.

Примерами инерциальных систем отсчёта является Земля и все тела, движущиеся относительно Земли равномерно и прямолинейно.

- Неинерциальными являются все системы отсчета, связанные с ускоренно движущимися телами.

57. Кто открыл основные законы механики (§30)?

Основных законов в механике три. Они были открыты в 1678 г. Исааком Ньютоном (1642-1727, Англия).

Законы Ньютона справедливы (действуют) только в инерциальных системах отсчета.

58. Как формулируется первый закон Ньютона (§30)?

Первый закон Ньютона формулируется так: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.

59. Как формулируется второй закон Ньютона (§30)?

Ускорение, приобретаемое телом в результате взаимодействия с другими телами, прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе , где - ускорение тела (м/с²), - сила (Н), m – масса (кг).

60. Как формулируется третий закон Ньютона (§30)?

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и направленными в противоположные стороны вдоль одной прямой: = , где - сила, действующая со стороны первого тела на второе тело, - сила, действующая со стороны второго тела на первое тело.

Из третьего закона Ньютона также следует, что силы всегда появляются парами,они приложены к разным телам и поэтому не уравновешивают друг друга.

Силы, которые возникают при взаимодействии тел, являются силами одной природы. Например, силе тяготения противодействует сила тяготения, силе упругости – сила упругости.

61. Что называют механической работой (§31)?

Механическая работа – это физическая величина, прямо пропорциональная силе, действующей на тело, и пути, пройденному им в направлении этой силы: , где - сила (Н), s - пройденный путь (м), A – механическая работа (Дж – джоуль).

Единицу работы назвали в честь ученого Джеймса Джоуля (1818-1889, Англия).

62. Что называют мощностью (§32)?

Мощность равна отношению работы, совершаемой в течение некоторого времени, к этому времени: , где A – работа (Дж), t – время (с), N – мощность (Вт – ватт).

Единица мощности названа в честь изобретателя паровой машины Джеймса Уатта (1736-1819, Англия).

63. Что называют простыми механизмами (§33)?

Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами. К ним относятся: наклонная плоскость, рычаг, блок, ворот, клин и винт.

Простые механизмы предназначены для облегчения работы. Они дают выигрыш в силе или изменяют направление действия силы, но не дают выигрыша в работе.

64. Что называют плечом силы (§34)?

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называют плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо опустить перпендикуляр из точки опоры на линию, вдоль которой действует сила.

65. Как читается правило равновесия рычага (§34)?

На основании опытов более двух тысяч лет назад Архимед (287-212 гг. до н.э., Древняя Греция) установил правило равновесия рычага: рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: , и – силы, действующие на рычаг (Н), и - плечи этих сил (м).

66. О чём гласит «золотое правило» механики (§35)?

«Золотое правило» механики гласит: во всех случаях использования простых механизмов во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе.

Например, подвижный блок дает выигрыш в силе и проигрыш в пути в 2 раза (F=P/2); неподвижный блок не дает выигрыша в силе (F=P), а применяется для изменения направления действия силы.

67. Что называют коэффициентом полезного действия (КПД) механизма (§36)?

Отношение полезной работы к полной работе называют коэффициентом полезного действия механизма: , где - полезная работа (без учёта потерь) (Дж), - полная работа (с учётом потерь) (Дж), («эта») - коэффициент полезного действия (КПД).

Обычно КПД выражают в процентах:

68. Что называют энергией (§37)?

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тел совершать работу. Энергию принято обозначать буквой E. Энергию выражают в тех же единицах, что и работу, т.е. в джоулях (Дж).

69. Какую энергию тела называют кинетической энергией (§38)?

Энергию, которой обладает тело вследствие своего движения, называют кинетической энергией: , где - масса тела (кг), - скорость тела (м/с), - кинетическая энергия (Дж).

Чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше кинетическая энергия. Кинетическая энергия – это энергия движения.

70. Какую энергию тела называют потенциальной энергией (§38)?

Энергию, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел (или частей одного и того же тела), называют потенциальной энергией ().

Например, потенциальную энергию тела, поднятого над землёй, вычисляют по формуле: , где - масса тела (кг), =9,8 м/с², - высота тела над землёй (м). Чем больше высота, на которую поднято тело, и чем больше его масса, тем больше потенциальная энергия этого тела.

Потенциальной энергией обладает любое деформированное тело: растянутая дверная пружина, растянутая тетива лука, сжатый газ в пневматическом ружье и т.д.