Se știe deja că valoarea fizică numită forță este utilizată pentru a descrie interacțiunea corpurilor. În această lecție, ne vom familiariza cu proprietățile acestei valori, unitățile de forță și dispozitivul care este utilizat pentru ao măsura cu un dinamometru.

Subiect: Interacțiunea Tel

Lecția: unități de forță. Dinamometru

Mai întâi de toate, amintiți-vă ce putere este. Atunci când un alt organism acționează asupra corpului, fizicienii spun că puterea celuilalt corp este aplicată acestui corp.

Puterea este o cantitate fizică care caracterizează efectul unui singur corp la altul.

Forța este indicată de scrisoarea latină F.și unitatea de forță în onoarea fizicianului englez Isaac Newton este numită newton. (Scriem cu o mică scrisoare!) Și este desemnat (scriem o scrisoare de capital, deoarece unitatea este numită după om de știință). Asa de,

Împreună cu unitățile Newton, multiple și Dolly sunt utilizate:

kilonuttyton 1 kn \u003d 1000 N;

megantyton 1 Mn \u003d 1000000 N;

millinyon 1 Mn \u003d 0,001 N;

microdon 1 mcn \u003d 0,000001 n etc.

Sub acțiunea forței, se schimbă viteza corpului. Cu alte cuvinte, corpul începe să se miște nici măcar, dar accelerat. Mai precis egalativ: În timpul intervalelor egale, viteza corpului se schimbă în mod egal. Exact schimbarea vitezei Corpul sub influența forței fizice este utilizat pentru a determina unitatea de forță în 1 N.

Unitățile de măsurare a unor cantități fizice noi sunt exprimate prin așa-numitele unități de bază - unități de masă, lungime, timp. În sistem, SI este un kilogram, metru și al doilea.

Lăsați viteza corpului sub acțiunea unei forțe cântărește 1 kg. Își schimbă viteza 1 m / s pe secundă. Doar o astfel de forță și este acceptată pentru 1 Newton..

Un nouton. (1n) - Aceasta este forța sub acțiunea căreia masa corporală1 kg. Își schimbă viteza1 m / s fiecare secunda.

Se stabilește experimental că rezistența gravitației, care acționează în apropierea suprafeței pământului pe un corp care cântărește 102 g, este 1 N. Masa 102 g este de aproximativ 1/10 kg sau, dacă este mai precisă,

Dar acest lucru înseamnă că, pe un corp care cântărește 1 kg, adică pe corp de 9,8 ori mai mult decât o masă, suprafața Pământului va acționa puterea gravitației 9.8 N. Astfel, pentru a găsi forța acționării gravitației Pe corpul oricărei mase, aveți nevoie de valoare în masă (în kg) înmulțiți prin coeficientul care trebuie să fie notat de litera g.:

Vedem că acest coeficient este numeric egal cu forța gravitației, care acționează asupra corpului cântărind 1 kg. El este numit accelerarea gravității . Originea numelui este strâns legată de definiția forței din 1 Newton. La urma urmei, dacă forța de 1 n și 9,8 n, corpul de 1 n și 9,8 n, sub acțiunea acestei forțe, organismul își va schimba viteza (accelerată) nu cu 1 m / s, dar cu 9,8 m / s în fiecare secundă. În liceu, această problemă va fi luată în considerare în detaliu.

Acum puteți arde o formulă care vă permite să calculați forța gravitației care acționează asupra corpului masei arbitrare m.(Fig.1).

Smochin. 1. Formula pentru calcularea gravitației

Trebuie să se știe că accelerarea căderii libere este de 9,8 N / kg numai la suprafața Pământului și scade cu înălțimea. De exemplu, la o altitudine de 6400 km deasupra solului, este mai mică de 4 ori. Cu toate acestea, la rezolvarea sarcinilor, vom neglija această dependență. În plus, puterea gravitației acționează și asupra lunii și a altor corpuri celeste și la fiecare corp ceresc, accelerarea căderii libere are semnificația ei.

În practică, este adesea necesară măsurarea forței. Pentru aceasta, utilizați un dispozitiv numit un dinamometru. Baza dinamometrului este arcul la care se aplică forța măsurată. Fiecare dinamometru, în plus față de primăvară, are o scară pe care se aplică valorile forței. Unul dintre capetele arcului este echipat cu o săgeată care indică scala, care este aplicată forța dinamometrului (figura 2).

Smochin. 2. Dispozitiv dinamometru

În funcție de proprietățile elastice ale arcului utilizat în dinamometru (din rigiditatea sa), sub acțiunea aceleiași forțe a arcului, mai mult sau mai puțin ar trebui extins. Acest lucru vă permite să furnizați dinamometre cu diferite limite de măsurare (fig.3).

Smochin. 3. dinamometre cu limite de măsurare 2N și 1N

Există dinamometre cu o limită de măsurare a mai multor kilonithoni și multe altele. Ei folosesc un izvor cu rigiditate foarte mare (figura 4).

Smochin. 4. Dinamometru cu o limită de măsurare de 2 kN

Dacă suspendați încărcătura la dinamometru, apoi conform citirilor dinamometrului, puteți determina greutatea încărcăturii. De exemplu, dacă un dinamometru cu o sarcină suspendată arată forța de 1 oră, atunci greutatea încărcăturii este de 102 g.

Atragem atenția asupra faptului că forța nu are doar o valoare numerică, ci și direcția. Astfel de valori sunt numite vector. De exemplu, viteza este o magnitudine vectorială. Forța este, de asemenea, o valoare vectorială (ei spun, de asemenea, că puterea vectorului).

Luați în considerare următorul exemplu:

Corpul cântărind 2 kg este suspendat în primăvară. Este necesar să portret puterea de greutate cu care pământul atrage acest corp și greutatea corporală.

Amintiți-vă că puterea acționării gravitației asupra corpului și greutatea este forța cu care organismul acționează asupra suspensiei. Dacă suspensia este staționară, atunci valoarea numerică și direcția greutății sunt aceleași ca și gravitatea. Greutatea, precum și rezistența gravitației, se calculează prin formula prezentată în fig. 1. Masa de 2 kg trebuie multiplicată cu accelerarea căderii libere de 9,8 n / kg. Cu calcule nu prea precise, accelerația frecventă a căderii este adesea egală cu 10 h / kg. Atunci puterea gravitației și a greutății va fi egală cu 20 N.

Pentru imaginea vectorilor de greutate și greutate din figură, trebuie să selectați și să afișați scala scalei sub forma unui segment corespunzător unei valori specifice de forță (de exemplu, 10 ore).

Corpul este arătat sub forma unui castron. Punctul Aplicației Gravity este centrul acestei minge. Puterea va fi descrisă sub forma unei săgeții, a cărei început este localizată în punctul de aplicare a forței. Săgeata va trimite vertical în jos, deoarece puterea de gravitate este îndreptată spre centrul pământului. Lungimea săgeții, în funcție de scala selectată, este egală cu două segmente. Alături de săgeata descrie scrisoarea, care este indicată de puterea gravitației. De când am indicat direcția de forță în desen, atunci scrisoarea este pusă pe scrisoarea pentru a sublinia faptul că descriem vector magnitudinea.

Deoarece greutatea corporală se aplică suspensiei, începutul săgeții care prezintă greutatea, pus în partea inferioară a suspensiei. O imagine observă, de asemenea, scara. În apropiere, puneți scrisoarea, denotând greutatea, fără a uita deasupra literei pentru a pune o săgeată mică.

Soluția completă a sarcinii va arăta astfel (figura 5).

Smochin. 5. Soluție proiectată

Încă o dată, acordați atenție faptului că, în sarcina de mai sus, valorile numerice și direcțiile de greutate și greutatea sunt aceleași, iar punctele cererii sunt diferite.

La calcularea și imaginea oricărei forță, trebuie luate în considerare trei factori:

· Valoarea numerică (modulul) de forță;

· Direcția de forță;

· Punct de aplicare a puterii.

Puterea este o cantitate fizică care descrie acțiunea unui corp la altul. De obicei, este indicată de scrisoare F.. Unitatea de măsură a forței - Newton. Pentru a calcula valoarea gravitației, trebuie să cunoașteți accelerarea căderii libere, care la suprafața Pământului este de 9,8 N / kg. Cu o astfel de forță, pământul atrage corpul cu o masă de 1 kg. Când puterea este o imagine, este necesar să se ia în considerare valoarea numerică, direcția și punctul de aplicare al aplicației.

Bibliografie

1. Pryrickin A. V. Fizică. 7 cl. - Al 14-lea Ed., Stereotip. - M.: DROP, 2010.
2. Pryrickin A.V. Colectarea sarcinilor în fizică, 7-9 cl.: A 5-a Ed., Stereotip. - M: Publicarea "examenului", 2010.
3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Colectarea sarcinilor în fizică pentru 7-9 clase de instituții generale de învățământ. - A 17-a Ed. - M.: Iluminare, 2004.

1. Colecția unificată de resurse educaționale digitale ().
2. Colecția unificată de resurse educaționale digitale ().
3. Colecția unificată de resurse educaționale digitale ().

Teme pentru acasă

1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Colectarea sarcinilor în fizică pentru 7-9 clase nr. 327, 335-338, 351.

Câmp grav 1 - Gravitate

Câmpul gravitațional este zona din jurul spațiului în care forța cauzată de masa acestui corp se aplică altor corpuri. Câmpul gravitațional are o linie pentru care corpul masei punctului se poate deplasa într-o stare liberă.

Forța câmpului gravitațional G sau puterea gravitației, într-un anumit punct se numește forță care acționează pe o masă unitară a corpului în acest moment. Unitatea de rezistență a câmpului gravitațional este Newton pe un kilogram (HKG -1). Forța F, care acționează asupra corpului Massului Point M în acest punct al câmpului gravitațional este egală cu MG, prin urmare, aceasta este masa în greutate corporală M.

În consecință, forța de atracție care acționează pe o masă mică de corp în apropierea unei mari planete sferice M, F \u003d GMM / R 2 În cazul în care R este distanța de la M până la centrul lui M. Astfel, forța gravitației G - F / M \u003d GM / R2 la o distanță de R până la centrul planetei. Suprafața planetei acționează gravitatea g S. \u003d Gm / r 2 unde R este raza planetei. Rezistența gravitației (forța câmpului gravitațional) la suprafața pământului este diferită pe diferite latitudini și variază de la 9,81 H kg-1 pe poli la 9,78 h kg-1 la ecuator. Acest lucru se datorează mișcării de rotație a Pământului și deoarece raza ecuatorială este puțin mai polară.

Absolut pe toate corpurile din univers, Forța Magică acționează, atrage cumva la pământ (mai precis la kernel-ul său). Nimic nicăieri, nicăieri să se ascundă împotriva unei sarcini magice cuprinzătoare: planetele sistemului nostru solar sunt atrase nu numai de soarele enorm, ci și unul altuia, toate obiectele, moleculele și cele mai mici atomi sunt, de asemenea, atrase reciproc. De asemenea, cunoscuți copii mici, prin studiul acestui fenomen, a stabilit una dintre cele mai mari legi - legea comunității mondiale.

Care este puterea gravitației?

Definiția și formula de mult timp și multe sunt cunoscute. Reamintim, puterea gravitației este o anumită cantitate, una dintre manifestările naturale ale gravitației lumii, și anume: forța cu care orice organism este atras în mod constant la pământ.

Puterea gravitației este indicată de litera latină F gunoi.

Gravitate: formula

Cum se calculează destinate unui anumit corp? Ce alte cantități trebuie să știe în ordine? Formula pentru calcularea gravitației este destul de simplă, este studiată în clasa a șaptea a școlii secundare, la începutul cursului fizicii. Astfel încât să nu fie ușor de învățat, dar de asemenea înțelegeți, ar trebui să fie continuată de faptul că puterea gravitației este invariabil acționând asupra corpului, direct proporțională cu valoarea sa cantitativă (masă).

Unitatea de gravitate este numită de numele marelui științific, Newton.

Este întotdeauna îndreptată strict în jos, spre centrul nucleului Pământului, datorită efectelor sale, toate cadavrele sunt în mod egal în jos. Fenomene în viața de zi cu zi Vom urmări peste tot și în mod constant:

• articole, eliberate aleatoriu sau special din mână, trebuie să cadă până la sol (sau orice suprafață obstructivă a suprafeței);
• satelitul lansat în spațiu nu zboară de pe planeta noastră pentru o distanță nedefinită perpendiculară, dar rămâne să se rotească pe orbită;
• toate râurile curg din munți și nu pot fi inversate;
• se întâmplă, omul cade și este rănit;
• cel mai mic praf așezat pe toate suprafețele;
• aerul este concentrat la suprafața pământului;
• este greu de purtat saci;
• de la nori și nori care picură ploaia, zăpada cade, grindină.

Împreună cu conceptul de "gravitate", termenul "greutate corporală" este utilizat. Dacă corpul este situat pe o suprafață orizontală plană, atunci greutatea și puterea de greutate sunt numeric egală, astfel încât aceste două concepte înlocuiesc adesea că nu este în regulă.

Accelerarea gravității

Conceptul de "accelerare a căderii libere" (cu alte cuvinte, este asociat cu termenul "gravitate". Formula arată: Pentru a calcula forța gravitației, trebuie să multiplicați masa g (accelerația SV. P.).

"G" \u003d 9,8 N / kg, aceasta este o valoare constantă. Cu toate acestea, măsurătorile mai precise arată că, datorită rotirii Pământului, valoarea accelerației Sf. n. inegal și depinde de latitudinea: pe Polul de Nord IT \u003d 9,832 n / kg, și la un ecuator de suflare \u003d 9,78 N / kg. Se pare, în diferite locuri ale planetei de pe corpuri cu o masă egală, diferitele tărie de gravitate este îndreptată (formula Mg rămâne neschimbată). Pentru calcule practice, a fost luată o decizie privind erorile minore ale acestei magnitudini și a utiliza valoarea medie de 9,8 N / kg.

Proporționalitatea unei astfel de mărimi ca putere de gravitate (formula dovedește-o), vă permite să măsurați greutatea subiectului cu un dinamometru (similar cu gospodăria obișnuită Bizman). Vă rugăm să rețineți că dispozitivul prezintă numai forță, deoarece este necesar să se cunoască valoarea regională a "g" pentru a determina masa exactă a corpului.

Rezistența gravitației acționează asupra oricărei distanțe (și aproape și îndepărtate) de centrul pământului? Newton a prezentat ipoteza că acționează asupra corpului chiar și cu o distanță semnificativă față de pământ, dar valoarea sa este redusă invers în pătratul distanței de la subiectul la nucleul Pământului.

Gravitatea în sistemul solar

Definiția și formula față de alte planete își păstrează relevanța. Cu o singură diferență în sensul "G":

• pe Lună \u003d 1,62 n / kg (de șase ori mai puțin terestru);
• pe Neptun \u003d 13,5 n / kg (aproape unu și jumătate mai mare decât pe Pământ);
• pe Marte \u003d 3,73 N / kg (mai mult de două și jumătate mai puțin decât pe planeta noastră);
• pe Saturn \u003d 10,44 n / kg;
• pe mercur \u003d 3,7 n / kg;
• pe Venus \u003d 8,8 n / kg;
• în uraniu \u003d 9,8 n / kg (aproape la fel ca noi);
• pe Jupiter \u003d 24 n / kg (aproape două și jumătate mai mare).

« Fizica - Gradul 10 »

De ce luna se mișcă în jurul pământului?
Ce se va întâmpla dacă luna se oprește?
De ce planetele se întorc în jurul soarelui?

În capitolul 1, sa discutat în detaliu că globul informează toate corpurile de pe suprafața pământului aceeași accelerare - accelerarea căderii libere. Dar dacă globul informează accelerația corpului, atunci în conformitate cu cea de-a doua lege a Newtonului, acționează asupra corpului cu o anumită forță. Forța cu care se numește Pământul acționează asupra corpului forta gravitatiei. În primul rând, vom găsi această putere și apoi vom lua în considerare puterea lumii.

Accelerarea modulului este determinată de cea de-a doua lege a Newtonului:

În general, depinde de forța care acționează asupra corpului și a masei sale. Deoarece accelerarea căderii libere nu depinde de masă, este clar că puterea gravitației ar trebui să fie proporțională cu masa:

Dimensiunea fizică este de a accelera căderea liberă, este în mod constant pentru toate corpurile.

Pe baza formulei F \u003d mg, este posibilă specificarea unei metode simple și aproape convenabile de măsurare a maselor de masă prin compararea masei acestui corp cu un punct de referință al unei unități de masă. Raportul maselor celor două corpuri este egal cu atitudinea gravității corpului care acționează asupra corpului:

Aceasta înseamnă că masele corpului sunt aceleași dacă forțele care acționează asupra lor sunt aceleași.

Aceasta se bazează pe determinarea maselor prin cântărirea pe scale de primăvară sau pârghie. Pentru a se asigura că puterea presiunii corpului pe o scară de greutăți egală cu rezistența gravitației aplicată corpului a fost echilibrată prin puterea greutății greutății pe o altă ceașcă de greutăți egală cu rezistența gravitației atașată la greutăți , determinăm astfel masa corpului.

Puterea gravitației care acționează asupra acestui corp în apropierea pământului poate fi considerată constantă numai pe o anumită latitudine de la suprafața pământului. Dacă corpul este ridicat sau transferat la locul cu o altă lățime, atunci accelerarea căderii libere și, prin urmare, puterea gravitației se va schimba.

Puterea gravitației mondiale.

Newton a fost primul care a demonstrat strict că motivul care provoacă căderea pietrei la pământ, mișcarea lunii în jurul pământului și planetele din jurul soarelui, la fel. aceasta puterea Gravității Mondialeacționând între orice organisme ale universului.

Newton a ajuns la concluzia că, dacă nu ar fi fost pentru rezistența aerului, atunci traiectoria pietrei abandonată cu un munte înalt (figura 3.1) la o anumită viteză ar putea fi astfel încât să nu atingă niciodată suprafața Pământului , și sa mutat în jurul ei ca și faptul că planetele își descriu orbitele în spațiul ceresc.

Newton a găsit acest motiv și a fost capabil să-l exprime cu precizie sub forma unei singure formule - legea lumii.

Deoarece puterea lumii informează toate corpurile aceeași accelerație, indiferent de masa lor, trebuie să fie proporțională cu masa acelui corp la care:

"Comunicarea există pentru toate corpurile în general și proporțional cu masa fiecăruia dintre ele ... toate planetele sunt comparate între ele ..." I. Newton

Dar, de exemplu, Pământul acționează pe Lună cu o forță, o masă proporțională a Lunii, apoi luna de la a treia lege a Newtonului ar trebui să acționeze pe Pământ cu aceeași forță. Mai mult, această forță ar trebui să fie proporțională cu masa pământului. Dacă forța mormântului este cu adevărat universală, atunci puterea acestui corp ar trebui să acționeze asupra oricărui alt corp, masa proporțională a acestui alt corp. În consecință, puterea lumii trebuie să fie proporțională cu masa maselor de corpuri de interacțiune. Aceasta implică formularea lumii globale.

Legea gravitației mondiale:

Puterea atracției reciproce a două corpuri este direct proporțională cu masa maselor acestor corpuri și este invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele:

Raportul dintre proporționalitatea G este numit constanță gravitațională.

Constata gravitațională este numerică egală cu forța de atracție între două puncte de material care cântăresc 1 kg fiecare, dacă distanța dintre ele este de 1 m. La urma urmei, cu masele M 1 \u003d m 2 \u003d 1 kg și distanța R \u003d 1 m Obținem g \u003d f (numeric).

Ar trebui să se țină cont de faptul că legea Gravității Globale (3.4) ca lege universală este corectă pentru punctele materiale. În acest caz, forțele interacțiunii gravitaționale sunt direcționate de-a lungul liniei care leagă aceste puncte (figura 3.2, a).

Se poate demonstra că corpurile omogene având o formă de minge (chiar dacă nu pot fi considerate puncte de material, figura 3.2, b), interacționează și cu forța definită prin formula (3.4). În acest caz, R este distanța dintre centrele bilelor. Forțele de atracție reciprocă se află pe o linie dreaptă care trece prin centrele bilelor. Astfel de forțe sunt numite central. Corp, picătură de care luăm în considerare de obicei pe teren, am dimensiuni, mult mai mici decât raza Pământului (R ≈ 6400 km).

Astfel de corpuri pot, indiferent de forma lor, ca puncte materiale și să determine forța atragerii lor față de Pământ, folosind legea (3.4), având în vedere că R este distanța de la acest corp în centrul pământului.

Piatra abandonată pe pământ se va abate sub acțiunea gravitației de la calea rectilinie și, descriind curba traiectoriei, va cădea în cele din urmă pe teren. Dacă o arunci cu o viteză mai mare, va cădea mai departe. " I. Newton.

Determinarea constantă gravitațională.

Acum aflați cum să găsiți o constantă gravitațională. În primul rând, observăm că G are un nume clar. Acest lucru se datorează faptului că unitățile (și, în consecință, numele) tuturor valorilor incluse în legea afacerilor mondiale au fost deja stabilite mai devreme. Legea oferă o nouă relație între valorile cunoscute cu anumite nume de unități. De aceea coeficientul este numit mai frumos. Folosind formula lumii lumii, este ușor să găsiți numele unității de constantă gravitațională în C: N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg C 2).

Pentru definirea cantitativă G, este necesar să se definească în mod independent toate valorile incluse în lumea gravitației mondiale: atât masele, puterea și distanța dintre corpuri.

Dificultatea este că forțele gravitaționale dintre corpurile maselor mici sunt extrem de mici. Din acest motiv, nu observăm atracția corpului nostru la subiectele înconjurătoare și atragerea reciprocă a obiectelor unul față de celălalt, deși forțele gravitaționale sunt cele mai universale ale tuturor forțelor în natură. Două persoane cu masele de 60 kg la o distanță de 1 m unul de celălalt sunt atrase de forța de numai 10-9 N. Prin urmare, pentru măsurarea constantă gravitațională, sunt necesare experimente destul de fine.

Pentru prima dată, constanta gravitațională a fost măsurată de fizicianul englez din orașul Cavendis în 1798, cu ajutorul unui dispozitiv numit scale răsucite. Circuitul scalelor de răsucire este prezentat în figura 3.3. Pe un fir elastic subțire, un rocker pulmonar cu două greutăți identice la capete este suspendat. În apropiere sunt fixate două bile grele. Există puteri între greutăți și bile fixe. Sub influența acestor forțe, rockerul este rotit și răstoarnă firul până când forța emergentă a elasticității devine egală cu puterea gravitațională. Pe colțul de rotire, puteți determina puterea atracției. Pentru aceasta trebuie doar să cunoașteți proprietățile elastice ale firului. Sunt cunoscute masele de corpuri, iar distanța dintre centrele de corpuri de interacțiune poate fi măsurată direct.

Din aceste experimente, următoarea valoare a fost obținută pentru constanta gravitațională:

G \u003d 6,67 10 -11 n m 2 / kg 2.

Numai în cazul în care corpurile de mase uriașe interacționează (sau cel puțin masa unuia dintre corpuri este foarte mare), puterea gravitației atinge foarte mult. De exemplu, Pământul și luna sunt atrase unul de celălalt cu forța F ≈ 2 10 20 N.

Dependența accelerării căderii libere a corpurilor din latitudinea geografică.

Unul dintre motivele unei creșteri a accelerării căderii libere atunci când se deplasează punctul în care corpul este situat, de la ecuator la poli, este că globul este oarecum înspăimântat de poli și de distanța de la centrul pământului la suprafața sa la stâlpi mai puțin decât ecuatorul. Un alt motiv este rotația pământului.

Egalitatea maselor inerte și gravitaționale.

Proprietatea cea mai izbitoare a forțelor gravitaționale este că informează toate corpurile, indiferent de masele lor, aceeași accelerație. Ce ați spune despre jucătorul de fotbal, lovitura căruia ar accelera în mod egal o minge de piele obișnuită și un gircuit cu două găuri? Toată lumea va spune că este imposibilă. Dar Pământul este exact un astfel de "jucător extraordinar de fotbal", cu diferența că efectul ei asupra corpului nu este natura impactului pe termen scurt, ci continuă în mod continuu miliarde de ani.

În teoria lui Newton, masa este sursa câmpului de gravitate. Suntem în câmpul de pământ. În același timp, suntem și surse de câmp de gravitate, dar datorită faptului că masa noastră este semnificativ mai mică decât masa terenului, câmpul nostru este mult mai slab, iar elementele înconjurătoare nu reacționează la ea.

Proprietatea extraordinară a forțelor gravitaționale, așa cum am vorbit deja, se explică prin faptul că aceste forțe sunt proporționale cu masele ambelor corpuri interacușite. Greutatea corporală, care intră în a doua lege a Newton, determină proprietățile inerte ale corpului, adică capacitatea sa de a dobândi o anumită accelerare sub acțiunea acestei forțe. aceasta masa inertă. M și.

Se pare că, ceea ce pare să se atragă reciproc la capacitatea de corpuri? Masa care determină capacitatea corpurilor de a se atrage reciproc - masa gravitațională M R.

De la mecanica lui Newton nimeni nu ar trebui să fie că masele inerte și gravitaționale sunt aceleași, adică

m și \u003d m r. (3.5)

Egalitatea (3.5) este o consecință directă a experienței. Aceasta înseamnă că este posibil să se vorbească pur și simplu despre masa corpului ca măsură cantitativă a proprietăților inerte și gravitaționale.

Privat, dar extrem de important pentru noi forma forței lumii puterea de atracție pe pământ. Această forță este chemată forta gravitatiei . Conform legii gravitației globale, este exprimată prin formula

\\ (~ F_t \u003d g \\ frac (mm) ((R + H) ^ 2) \\), (1)

unde m. - masa corpului, M. - greutatea pământului, R. - raza de teren, h. - înălțimea corpului deasupra suprafeței solului. Gravitatea este îndreptată vertical în jos, spre centrul pământului.

• Mai precis, în plus față de această forță, forța centrifugă a inerției \\ (\\ vec f_c \\) este valabilă pentru organism, care apare din cauza rotirii zilnice a Pământului și este egală cu \\ (~ F_C \u003d m \\ Cdot \\ omega ^ 2 \\ cdot r \\), unde m. - masa corpului; r. - Distanța dintre corp și axa Pământului. Dacă înălțimea corpului deasupra solului este mică în comparație cu raza sa, apoi \\ (~ r \u003d r \\ cos \\ varfi \\), unde R. - raza de teren, φ - Latitudinea geografică pe care se află corpul (figura 1). Luând în considerare acest \\ (~ f_c \u003d m \\ cdot \\ omega ^ 2 \\ cdot r \\ cos \\ varfi \\).

Forta gravitatiei Se numește forță care acționează asupra oricărui corp lângă suprafața pământului.

Este definită ca o sumă geometrică a forței de atracție gravitațională care acționează asupra corpului la pământ \\ (\\ VEC F_G \\) și forța centrifugă a inerției \\ (\\ \\ VEC F_C \\), care ia în considerare efectul zilnicului rotația pământului în jurul propriului său axă, adică \\ (\\ \\ Vec f_t \u003d \\ vec f_g + \\ vec f_c \\). Direcția de greutate este direcția verticală în acest paragraf al suprafeței Pământului.

Dar amploarea forței centrifuge a inerției este foarte mică comparativ cu forța de atracție a pământului (raportul lor este de aproximativ 3 × 10 -3), apoi de obicei prin forță \\ (~ \\ VEC F_C \\) este neglijat. Apoi \\ (\\ \\ vec f_t \\ aprox \\ vec f_g \\).

Accelerarea gravității

Forța de gravitate raportează accelerarea corpului numită accelerarea căderii libere. În conformitate cu a doua lege a Newton

\\ (\\ \\ Vec g \u003d \\ frac (\\ vec f_t) (m) \\).

Luând în considerare expresia (1) pentru modulul de accelerare a scărilor de lichid, vom avea

\\ (~ G_h \u003d g \\ frac (m) ((r + h) ^ 2) \\). (2)

Pe suprafața pământului (H \u003d 0) modulul de înclinare liberă este egal cu

\\ (~ G \u003d g \\ frac (m) (r ^ 2) \\),

iar puterea gravitației este egală

\\ (\\ Vec f_t \u003d m \\ vec g \\).

Modulul de viteză al căderii libere incluse în formula este de aproximativ 9,8 m / s 2.

Din formula (2) se poate observa că accelerarea căderii libere nu depinde de greutatea corporală. Se scade la ridicarea corpului deasupra suprafeței solului: accelerarea căderii libere este invers proporțională cu pătratul corpului distanța de la centrul pământului.

Cu toate acestea, dacă înălțimea h. Corpurile de deasupra suprafeței pământului nu depășesc 100 km, atunci la calcularea erorii de ≈ 1,5%, această înălțime poate fi neglijată în comparație cu raza Pământului (R \u003d 6370 km). Accelerarea căderii libere la altitudini de până la 100 km poate fi considerată constantă și egală cu 9,8 m / s 2.

Dar inca la suprafața pământului, accelerarea căderii libere nu este aceeași peste tot. Depinde de latitudinea geografică: mai mult pe stâlpii Pământului decât la ecuator. Faptul este că globul este oarecum înspăimântat de poli. Raza ecuatorială a terenului mai polar 21 km.

O altă cauză mai substanțială a dependenței accelerării căderii libere din latitudinea geografică este rotația Pământului. A doua lege a Newton este valabilă în sistemul de referință inerțial. Un astfel de sistem este, de exemplu, un sistem heliocentric. Sistemul de referință asociat cu Pământul, strict vorbind, nu poate fi considerat inerțial. Pământul se învârte în jurul axei sale și se mișcă de-a lungul unei orbite închise în jurul soarelui.

Rotația Pământului și somnul său în poli conduce la faptul că accelerarea căderii libere în ceea ce privește sistemul de referință geocentrică pe diferite latitudini este diferită: pe poli g. Etajul ≈ 9,83 m / s 2, la ecuator g. Eq ≈ 9,78 m / s 2, într-o latitudine de 45 ° g. ≈ 9.81 m / s 2. Cu toate acestea, în calculele noastre vom considera accelerarea căderii libere de aproximativ 9,8 m / s 2.

Datorită rotirii pământului în jurul axei sale, accelerarea căderii libere în toate locurile, cu excepția ecuatorului și a polilor, nu este îndreptată exact spre centrul pământului.

În plus, accelerarea căderii libere depinde de densitatea rocilor care apar în intestinul pământului. În zonele în care rocile sunt locuite, densitatea căreia este mai mare decât densitatea medie a Pământului (de exemplu, minereu de fier), g. Mai Mult. Și unde există depozite petroliere, g. Mai puțin. Acest lucru se bucură de geologi atunci când caută minerale.

Greutate corporala

Greutate corporala - Aceasta este forța cu care organismul, datorită atracției sale pe pământ, acționează asupra sprijinului sau suspendării.

Luați în considerare, de exemplu, un corp suspendat în primăvară, celălalt capăt al căruia este fixat (figura 2). Corpul aplică puterea gravitației \\ (\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\) Prin urmare, începe să cadă, fascinând capătul inferior al primăverii. Primăvara se va datora acest lucru deformat, iar forța elasticității va apărea \\ (\\ VEC F_ (YNP) \\) arcurile. Se aplică marginea superioară a corpului și este îndreptată în sus. Prin urmare, marginea superioară a corpului va fi "în spatele" în căderea sa din celelalte părți ale sale, ceea ce nu este atașat de puterea elasticității arcului. Ca rezultat, organismul este deformat. O altă forță de elasticitate are loc - puterea elasticității corpului deformat. Se aplică în primăvară și este îndreptată în jos. Aceasta este această putere și greutate corporală.

Potrivit celei de-a treia legi ale Newton, ambele forțe de elasticitate sunt egale cu modulul și sunt direcționate în partidele opuse. După mai multe oscilații, corpul de pe primăvară se dovedește a fi în repaus. Aceasta înseamnă că rezistența gravitației \\ (\\ m \\ vec g \\) în modul este egală cu forța elasticității F. Upr izvoare. Dar aceeași forță este egală cu greutatea corporală.

Astfel, în exemplul nostru, greutatea corporală, pe care o denunțăm litera \\ (~ VEC P \\), este egală cu puterea gravitației:

\\ (~ P \u003d m g \\).

Al doilea exemplu. Lăsați corpul DAR este pe suportul orizontal ÎN (Fig.3). Pe corp DAR Există o forță de gravitate \\ (\\ m \\ vec g \\) și forța de reacție a suportului \\ (\\ vec n \\). Dar dacă suportul acționează asupra corpului cu forță \\ (\\ \\ vec n \\), atunci organismul acționează asupra unui sprijin cu forța \\ (\\ \\ vec p \\), care, în conformitate cu a treia lege a Newton, este egală la modulul și opusul direcției \\ (~ \\ vec n \\) \\ [~ \\ vec p \u003d - \\ vec n \\]. Puterea \\ (~ \\ vec p \\) și există greutate corporală.

Dacă corpul și sprijinul sunt încă sau se mișcă în mod egal și direct, adică fără accelerare, atunci, conform celei de-a doua legi Newton,

\\ (\\ \\ Vec n + m \\ vec g \u003d 0 \\).

\\ (\\ \\ Vec n \u003d - \\ vec p \\), apoi \\ (~ \\ vec p + m \\ vec g \u003d 0 \\).

Prin urmare,

\\ (\\ \\ Vec p \u003d m \\ vec g \\).

Inseamna dacă accelerarea a \u003d 0, greutatea corporală este egală cu puterea gravitației.

Dar acest lucru nu înseamnă că greutatea corpului și puterea gravitației atașată la ea, același lucru. Puterea gravitației este aplicată corpului și greutatea este aplicată suportului sau suspensiei. Natura gravitației și a greutății este, de asemenea, diferită. Dacă puterea gravitației este rezultatul interacțiunii corpului și a terenului (forța gravitației), greutatea apare ca urmare a unei interacțiuni complet diferite: interacțiunile corpului DAR și suporturi ÎN. A sustine ÎN Ambii DAR În acest caz, acestea sunt deformate, ceea ce duce la apariția elasticității. În acest fel, greutate corporala (precum și puterea suportului de reacție) este o viziune privată a elasticității.

Greutatea are particularități care o deosebesc în mod semnificativ de gravitate.

În primul rând, greutatea este determinată de întregul set de forțe care acționează asupra corpului și nu numai puterea gravitației (astfel încât greutatea corpului în lichid sau aerul este mai mică decât în \u200b\u200bvid, datorită apariției ejectării (arhimede). În al doilea rând, greutatea corporală depinde în mod semnificativ de accelerare, cu care suportul se mișcă (suspensie).

Greutatea corporală atunci când mutați suportul sau suspensia suspensiei

Este posibil să creșteți sau să scadă greutatea corporală fără a schimba corpul însuși? Se pare că da. Lăsați corpul să fie în cabina ascensorului care se deplasează cu accelerație \\ (\\ \\ vec a \\) (figura 4a, b).

Smochin. patru.

În conformitate cu a doua lege a lui Newton

\\ (\\ \\ Vec n + m \\ vec g \u003d m \\ vec a \\), (3)

unde N. - suportul de reacție la putere (ascensor de podea), m. - masa corpului.

Conform celei de-a treia legi a Newton, greutatea corpului \\ (\\ \\ vec p \u003d - \\ vec n \\). Prin urmare, având în vedere (3), ajungem

\\ (\\ \\ Vec p \u003d m (\\ vec g - \\ vec a) \\).

Direcționăm axa de coordonate Y. Sistemul de referință asociat cu solul este vertical în jos. Apoi, proiecția greutății corporale pe această axă va fi egală

\\ (~ P_y \u003d m (g_y - a_y) \\).

Deoarece vectorii \\ (~ \\ vec p \\) și \\ (~ \\\\\\\\) sunt coordonate coordonate cu axa Y.T. R. y \u003d. R. și g. y \u003d. g.. Dacă accelerația \\ (\\ \\ \\ vec a \\) este direcționată în jos (vezi figura 4, a), atunci a. y \u003d. dar, iar egalitatea ia formularul următor:

\\ (~ P \u003d m (g - a) \\).

Din formula rezultă doar că dar \u003d 0 Greutatea corporală este egală cu gravitatea. Pentru dar ≠ 0 Corpul greutății diferă de gravitate. Când liftul se deplasează în jos (de exemplu, la începutul coborârii ascensorului sau în procesul de oprire, când se mișcă în sus) și modulul mai puțin accelerația de cădere liberă, greutatea corporală este mai mică gravitate. Prin urmare, în acest caz, greutatea corporală este mai mică decât greutatea aceluiași corp, dacă este localizată pe suportul de odihnă sau în mișcare uniform (suspensie). Din același motiv, greutatea corporală la ecuator este mai mică decât pe stâlpii Pământului, deoarece datorită rotirii zilnice a Pământului, corpul din ecuator se mișcă cu accelerația centripetală.

Luați în considerare acum ce se întâmplă dacă corpul se mișcă cu accelerație \\ (\\ \\ vec a \\) îndreptat vertical în sus (vezi figura 4, b). În acest caz, ajungem

\\ (~ P \u003d m (g + a) \\).

Greutatea corporală în lift se deplasează cu accelerație îndreptată vertical în sus, mai multă greutate a restului corpului. O creștere a greutății corporale cauzată de mișcarea accelerată a suportului (sau suspensiei) se numește supraîncărcare. Supraîncărcarea poate fi estimată prin găsirea raportului dintre greutatea corpului deplasat accelerat la greutatea restului corpului:

\\ (~ k \u003d \\ frac (m (g + a)) (m g) \u003d 1 + \\ frac (a) (g) \\).

Persoana instruită este capabilă să reziste pe scurt la o supraîncărcare de aproximativ șase ori. Astfel, accelerarea navei spațiale, în conformitate cu formula rezultată, nu ar trebui să depășească valoarea de cinci ori a accelerării căderii libere.

Greutate

Luați un izvor cu o încărcătură suspendată la ea și mai bune scale de primăvară. Pe scara scalelor de primăvară, puteți număra greutatea corporală. Dacă mâna care ține scalele se odihnește în raport cu pământul, cântarele vor arăta că greutatea corporală din modul este egală cu puterea gravitației mg.. Să eliberăm scale din mâini, vor începe să cadă liber cu încărcătura. În acest caz, săgeata în greutate este instalată pe zero, arătând că greutatea corporală a devenit egală cu zero. Și acest lucru este de înțeles. Cu cădere liberă și scale și deplasarea încărcăturii cu aceeași accelerație egală cu g.. Capătul inferior al primăverii nu este plăcut de încărcătură și se urmărește el însuși, iar izvorul nu este deformat. Prin urmare, nu există o forță de elasticitate care să acționeze asupra încărcăturii. Aceasta înseamnă că încărcătura nu este deformată și nu afectează primăvara. Greutatea a dispărut! Cargo, așa cum spun ei au devenit neumnics.

Greutatea este explicată prin faptul că puterea gravitației mondiale, ceea ce înseamnă, puterea rapoartelor gravitaționale către toate corpurile (în cazul nostru - transportul nostru și primăvara) aceeași accelerație g.. Prin urmare, fiecare organism valabil numai puterea gravitației Sau, în general, puterea comunității mondiale se află într-o stare de greutate. În astfel de condiții, există corpuri libere care se încadrează, cum ar fi corpul într-o navă spațială. La urma urmei, nava spațială și corpurile din ea sunt, de asemenea, într-o stare de cădere liberă. Cu toate acestea, într-o stare de greutate, deși în curând, fiecare dintre voi este, sări de pe scaun la podea sau în sus.

Acest lucru poate fi, de asemenea, dovedit și matematic. Cu o cădere liberă a corpului \\ (\\ \\ vec a \u003d \\ vec g \\) și \\ (g - g (g - g) \u003d 0 \\).

Literatură

1. Kikooin Ik, Kikooin A.K. Fizica: studii. Pentru 9 cl. medii SHK. - M.: PRO-POST, 1992. - 191 p.
2. Lutsevich A.a., Yakovenko S.V. Fizica: studii. beneficiu. - Mn: Vezi. Shk., 2000. - 495 p.
3. Fizica: mecanica. 10C: student. Pentru studiul aprofundat al fizicii / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dalitsky și colab.; Ed. G.Ya. Myakishev. - M.: DROP, 2002. - 496 p.