Взаємодія тіл, що таке фізика. Взаємодія тел

Як стверджує класична фізика, у відомому світі постійно відбувається взаємодія тіл, частинок між собою. Навіть якщо ми спостерігаємо об'єкти, які перебувають у спокої, це не означає, що нічого не відбувається. Саме завдяки утримуючим силам між молекулами, атомами та елементарними частинками ви можете бачити предмет у вигляді доступної нам і зрозумілої матерії фізичного світу.

Взаємодія тіл у природі та житті

Як ми знаємо з власного досвідуКоли падаєш на щось, б'єшся, з чимось стикаєшся, це виявляється неприємно і боляче. Штурхаєте машину або у вас врізається перехожий, що зазівався. Тим чи іншим чином ви вступаєте у взаємодію Космосу з навколишнім світом. У фізиці дане явищеотримало визначення "взаємодія тіл". Розглянемо докладно, які види підрозділяє їх сучасна класична наука.

Види взаємодії тіл

У природі існує чотири види взаємодії тіл. Перше, всім відоме, це гравітаційна взаємодія тіл. Маса тіл є визначальною в тому, наскільки сильна гравітація.

Вона має бути достатньо величезних масштабів, Щоб ми її змогли помітити. В іншому випадку спостереження та реєстрація цього виду взаємодії досить скрутні. Космос є тим місцем, де сили гравітації цілком можливо спостерігати на прикладі космічних тіл із величезною масою.

Взаємозалежність між гравітацією та масою тіла

Безпосередньо енергія взаємодії тіл прямо пропорційна масі і обернено пропорційно квадрату відстані між ними. Це згідно з визначенням сучасної науки.

Тяжіння вас і всіх предметів на нашій планеті обумовлено тим, що існує сила взаємодії двох тіл, які мають масу. Тому підкинутий вгору предмет притягується до поверхні Землі. Планета досить потужна, тому сила дії відчутна. Гравітація викликає взаємодію тіл. Маса тіл дає можливість її прояви та реєстрації.

Природа гравітації не ясна

Природа цього явища на сьогодні викликає безліч суперечок та припущень, крім фактичного спостереження та видимого взаємозв'язку між масою та тяжінням, не виявлено силу, що викликає гравітацію. Хоча на сьогодні проходить низка експериментів, пов'язаних із виявленням гравітаційних хвильв космічному просторі. Точніше припущення свого часу висловив Альберт Ейнштейн.

Він сформулював гіпотезу, що гравітаційна сила є породженням викривлення тканини простору-часу розташованими в ньому тілами.

Згодом, у разі витіснення простору матерією, він прагне відновити свій обсяг. Ейнштейн припустив, що існує назад пропорційна залежністьміж силою та щільністю матерії.

прикладом наочної демонстраціїцій залежності можуть служити чорні дірки, що мають немислиму щільність матерії та гравітацію, здатну притягнути не тільки космічні тіла, а й світло.

Саме завдяки впливу природи гравітації сила взаємодії тіл забезпечує існування планет, зірок та інших космічних об'єктів. Крім цього, обертання одних об'єктів навколо інших присутнє з цієї причини.

Електромагнітні сили та прогрес

Електромагнітна взаємодія тіл дещо нагадує гравітаційну, але набагато сильнішу. Взаємодія позитивно та негативно заряджених частинок є причиною його існування. Власне, це викликає виникнення електромагнітного поля.

Воно генерується тілом (тілами) або поглинається або викликає взаємодію заряджених тіл. Цей процес грає дуже важливу рольу біологічній діяльності живої клітини та перерозподілі речовин у ній.

Крім цього, наочним прикладомелектромагнітного прояву сил є звичайний електричний струм, магнітне поле планети. Людство досить широко застосовує цю силу передачі. Це мобільний зв'язок, телебачення, GPRS та багато іншого.

У механіці це проявляється у вигляді пружності, тертя. Наочний експеримент, який демонструє наявність цієї сили, всім відомий з шкільного курсуфізики. Це натирання шовковою тканиною ебонітової полички. Виниклі на поверхні частинки з негативним зарядомзабезпечують тяжіння легких предметів. Повсякденний приклад- це гребінець і волосся. Після декількох рухів пластмасою по волоссю виникає тяжіння між ними.

Варто згадати про компас і магнітне поле Землі. Стрілка намагнічена і має кінці з позитивно та негативно зарядженими частинками, як наслідок, реагує на магнітне поле планети. Повертається своїм "позитивним" кінцем у напрямку негативних частинокі навпаки.

Мінімальні розміри, але величезна сила

Щодо сильної взаємодії, то його специфіка дещо нагадує електромагнітний виглядсил. Причиною цього є наявність позитивних і негативно заряджених елементів. Подібно до електромагнітної сили, наявність різноіменних зарядів призводить до взаємодії тіл. Маса тіл та відстань між ними дуже малі. Це область субатомного світу, де такі об'єкти називаються частками.

Ці сили діють у сфері атомного ядраі забезпечують зв'язок між протонами, електронами, баріонами та іншими елементарними частинками. З огляду на їх розмірів, проти великими об'єктами, взаємодія заряджених тіл значно сильніше, ніж за електромагнітному типі сил.

Слабкі сили та радіоактивність

Слабкий вид взаємодії пов'язаний безпосередньо з розпадом нестійких частинок та супроводжується вивільненням різного видувипромінювання у вигляді альфа-, бета-і гамма-часток. Як правило, речовини та матеріали з подібними характеристиками називають радіоактивними.

Цей вид сил називається слабким внаслідок того, що слабше електромагнітного і сильного типувзаємодії. Однак він потужніший, ніж гравітаційна взаємодія. Дистанції в даному процесіміж частинками дуже малі, близько 2 · 10 -18 метрів.

Факт виявлення сили та визначення її в низку фундаментальних стався досить недавно.

З відкриттям в 1896 Анрі Беккерель явища радіоактивності речовин, зокрема солей урану, було покладено початок вивчення цього виду взаємодії сил.

Чотири сили створили Всесвіт

Весь Всесвіт існує завдяки чотирьом фундаментальним силам, відкритим сучасною наукою. Вони породили космос, галактики, планети, зірки та різні процесиу тому вигляді, як ми це спостерігаємо. На даному етапі вважається повним визначенняфундаментальних сил у природі, але, можливо, згодом ми дізнаємося про наявність нових сил, і знання природи світобудови стане на крок ближче до нас.

Взаємодія тел. Сила. Закони Ньютона

Механічне рух Відносність руху, Система відліку, Матеріальна точка, Траєкторія. Шлях та переміщення. Миттєва швидкість. Прискорення. Рівномірне та рівноприскорений рух

План відповіді

1. Визначення механічного руху. 2. Основні поняття механіки. 3. Кінематичні показники. 4. Основні рівняння. 5. Види руху. 6. Відносність руху.

Механічнимрухом називають зміну положення тіла (або його частин) щодо інших тіл. Наприклад, людина, яка їде на ескалаторі в метро, ​​перебуває у спокої щодо самого ескалатора і переміщається щодо стін тунелю; гора Ельбрус перебуває у спокої щодо Землі і рухається разом із Землею щодо Сонця.

З цих прикладів видно, що завжди треба вказати тіло, щодо якого розглядається рух, його називають тілом відліку.Система координат, тіло відліку, з яким вона пов'язана, та обраний спосіб вимірювання часу утворюють систему відліку.Розглянемо два приклади. Розміри орбітальної станції, що знаходиться на орбіті біля Землі, можна не враховувати, розраховуючи траєкторію руху космічного корабляпри стику зі станцією, без урахування її розмірів не обійтися. Таким чином, іноді розмірами тіла в порівнянні з відстанню до нього можна знехтувати, у цих випадках тіло вважають матеріальною точкою, Лінію, вздовж якої рухається матеріальна точканазивають траєкторією. Довжина частини траєкторії між початковим та кінцевим положенням точки називають шляхом (L). Одиниця виміру шляху - 1м.

Механічне рух характеризується трьома фізичними величинами: переміщенням, швидкістю та прискоренням.

Спрямований відрізок прямий, проведений з початкового положення точки, що рухається в її кінцеве положення, називається переміщенням(s), Переміщення - величина векторна Одиниця виміру переміщення-1м.

Швидкість- Векторна фізична величина, Що характеризує швидкість переміщення тіла, чисельно рівна відношеннюпереміщення за короткий проміжок часу до величини цього проміжку. Проміжок часу вважається досить малим, якщо швидкість протягом цього проміжку не змінювалася. Наприклад, під час руху автомобіля t ~ 1 с, при русі елементарної частки t ~ 10 с, під час руху небесних тіл t ~ 10 с. Визначальна формула швидкості має вигляд v= s / t.Одиниця виміру швидкості - м/с. На практиці використовують одиницю виміру швидкості км/год (36 км/год = 10 м/с). Вимірюють швидкість спідометром.

Прискорення- Векторна фізична величина, що характеризує швидкість зміни швидкості, чисельно дорівнює відношенню зміни швидкості до проміжку часу, протягом якого ця зміна відбулася. Якщо швидкість змінюється однаково протягом усього часу руху, прискорення можна розрахувати за формулою а= (v - V 0) / t.Одиниця виміру прискорення - м/с 2 .

Характеристики механічного руху пов'язані між собою основними кінематичними рівняннями.

s = v 0 t + at 2/2;

v = v 0 + at.

Припустимо, що тіло рухається без прискорення (літак на маршруті), його швидкість протягом тривалого часу не змінюється, а= 0, тоді кінематичні рівняння матимуть вигляд: v= const, s = vt .

Рух, у якому швидкість тіла не змінюється, т. е. тіло за будь-які рівні проміжки часу переміщається однією й ту саму величину, називають рівномірним прямолінійним рухом.

Під час старту швидкість ракети швидко зростає, тобто. а > О, а == const.

У цьому випадку кінематичні рівняння виглядають так: v = v 0 + at, s = V 0 t + at 2/2.

За такого руху швидкість і прискорення мають однакові напрями, причому швидкість змінюється однаково за будь-які рівні проміжки часу. Цей вид руху називають рівноприскореним.

При гальмуванні автомобіля швидкість зменшується однаково за будь-які рівні проміжки часу, прискорення менше від нуля; так як швидкість зменшується, то рівняння набувають вигляду :v = v 0 + at, s = v 0 t - at 2/2 . Такий рух називають рівноуповільненим.

Усі фізичні величини, що характеризують рух тіла (швидкість, прискорення, переміщення), і навіть вид траєкторії, можуть змінюватися під час переходу з однієї системи на іншу, т. е. характер руху залежить від вибору системи відліку, у тому виявляється відносність руху.Наприклад, у повітрі відбувається дозаправка літака паливом. У системі відліку, пов'язаної з літаком, інший літак перебуває у спокої, а системі відліку, що з Землею, обидва літака перебувають у русі. При русі велосипедиста точка колеса у системі відліку, що з віссю, має траєкторію, представлену малюнку 1.

Мал. 1 Мал. 2

У системі відліку, що з Землею, вид траєкторії виявляється іншим (рис. 2).

Білет №3

Взаємодія тел. Сила. Закони Ньютона

Закон. Існують такі системи відліку, звані інерціальними, щодо яких поступово рухомі тіла зберігають свою швидкість постійної, якщо на них не діють інші тіла.

Закон. При взаємодії тіл виникають сили, рівні за величиною, протилежні за напрямом, спрямовані вздовж однієї прямої, однакові за природою та прикладені до різних тіл.

План відповіді

Взаємодія тел. 2. Види взаємодії. 3. Сила. 4. Сили у механіці.

Прості спостереження та досліди, наприклад з візками (рис. 3), призводять до наступних якісних висновків: а) тіло, на яке інші тіла не діють, зберігає свою швидкість незмінною;

б) прискорення тіла виникає під дією інших тіл, але залежить від самого тіла; в) дії тіл один на одного завжди мають характер взаємодії. Ці висновки підтверджуються при спостереженні явищ у природі, техніці, космічному просторі лише в інерційних системах відліку.

Взаємодії відрізняються один від одного і кількісно та якісно. Наприклад, зрозуміло, що більше деформується пружина, тим більше більше взаємодіяїї витків. Або чим ближче два однойменні заряди, тим сильніше вони будуть притягуватися. У найпростіших випадках взаємодії кількісною характеристикою сила. Сила - причина прискорення тіл щодо інерційної системивідліку чи його деформації. Сила – це

векторна фізична величина, що є мірою прискорення, що набуває тіла при взаємодії. Сила характеризується: а) модулем; б) точкою програми; в) напрямом.

Одиниця виміру сили - ньютон. 1 ньютон - це сила, яка тілу масою 1 кг повідомляє прискорення 1 м/с у напрямі дії цієї сили, якщо інші тіла на нього не діють. Рівночинною кількох сил називають силу, дія якої еквівалентна дії тих сил, які вона замінює. Равнодіюча є векторною сумою всіх сил, прикладених до тіла.

R=F1+F2+...+Fn.

Якісно за своїми властивостями взаємодії також різні. Наприклад, електричне та магнітна взаємодіяпов'язані з наявністю зарядів у частинок або з рухом заряджених частинок. Найбільш просто розрахувати сили в електродинаміці: сила Ампера - F = IlBsina,сила Лоренца - F=qv Bsin a., кулонівська сила - F = q 1 q 2 / r 2;та гравітаційні сили: закон всесвітнього тяжіння- F = Gm 1 m 2 /r 2 .Такі механічні сили, як

сила пружності та сила тертя, виникають в результаті електромагнітної взаємодії. Для розрахунку необхідно використовувати формулы: .Fynp = - kx(Закон Гука), Fтр = MN -сила тертя.

З досвідчених даних було сформульовано закони Ньютона. Другий закон Ньютона. Прискорення, з яким рухається тіло, прямо пропорційно рівнодіє всіх сил, що діють на тіло, назад пропорційно його масі і спрямоване так само, як і сила, що рівнодіє: а = F/m.

Для вирішення завдань закон часто записують у вигляді: F = та.

Квиток4

Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу в природі та техніці

План відповіді

1. Імпульс тіла. 2. Закон збереження імпульсу. 3. Застосування закону збереження імпульсу. 4. Реактивний рух.

Прості спостереження та досліди доводять, що спокій та рух відносні, швидкість тіла залежить від вибору системи відліку; за другим законом Ньютона, незалежно від цього, перебувало тіло у спокої чи рухалося, зміна швидкості його руху може відбуватися лише за дії сили, т. е. внаслідок взаємодії коїться з іншими тілами. Однак є величини, які можуть зберігатися при взаємодії тіл. Такими величинами є енергіяі імпульс.

Імпульсом тіланазивають векторну фізичну величину, яка є кількісною характеристикою поступального руху тел. Імпульс позначається нар.Одиниця виміру імпульсу Р -кг м/с. Імпульс тіла дорівнює творумаси тіла на його швидкість: р = mv.Напрямок вектору імпульсу рзбігається із напрямком вектора швидкості тіла v(Рис. 4).

Для імпульсу тіл виконується закон збереження, який справедливий лише замкнутих фізичних систем. У загальному випадкузамкнутою називають систему, яка не обмінюється енергією та масою з тілами та полями, що не входять до неї. У механіці замкненоюназивають систему, яку не діють зовнішні силиабо дія цих сил компенсована. В цьому випадку р 1 = р 2де р 1 -початковий імпульс системи, а р 2 -кінцевий. У випадку двох тіл, що входять до системи, цей вираз має вигляд m 1 v 1 + т 2 v 2 = m 1 v 1 " + т 2 v 2 "де т 1і т 2 -маси тіл, а v 1 і v 2 - швидкості до взаємодії, v 1 "іv 2" - швидкості після взаємодії Ця формула і є математичним виразом закону збереження імпульсу: імпульс замкнутої фізичної системи зберігається за будь-яких взаємодій, що відбуваються всередині цієї системи.

Іншими словами: у замкнутій фізичної системигеометрична сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює геометричній суміімпульсів цих тіл після взаємодії. У разі незамкненої системи імпульс тіл системи не зберігається. Однак, якщо в системі існує напрямок, яким зовнішні сили не діють або їх дія скомпенсована, то зберігається проекція імпульсу на цей напрямок. Крім того, якщо час взаємодії мало (постріл, вибух, удар), то за цей час навіть у разі незамкнутої системи зовнішні сили незначно змінюють імпульси тіл, що взаємодіють. Тому для практичних розрахунківу цьому випадку також можна застосовувати закон збереження імпульсу.

Експериментальні дослідженнявзаємодій різних тіл- від планет і зірок до атомів та елементарних частинок- показали, що у будь-якій системі взаємодіючих тіл за відсутності дії з боку інших тіл, що не входять до системи або рівності нулю суми діючих сил, Геометрична сума імпульсів тіл дійсно залишається незмінною.

У механіці закон збереження імпульсу та закони Ньютона пов'язані між собою. Якщо на тіло масою твпродовж часу tдіє сила та швидкість його руху змінюється від v 0до v , то прискорення руху aтіла одно a= (v - v 0)/t.На підставі другого закону Ньютона для сили Fможна записати F = та = m(v - v 0)/t,звідси випливає Ft = mv - mv 0.

Ft -векторна фізична величина, що характеризує вплив на тіло сили за деякий проміжок часу та рівна добуткусили на час tїї дії, називається імпульсом сили.

Одиниця імпульсу у СІ – Н с.

Закон збереження імпульсу лежить в основі реактивного руху.Реактивний рух- це такий рух тіла, що виникає після відокремлення від тіла його частини.

Нехай тіло масою тспочивало. Від тіла відокремилася якась його частина т 1зі швидкістю v 1 . Тоді

частина, що залишилася, почне рухатися в протилежний бік зі швидкістю v 2 , маса частини, що залишилася т 2Справді, сума імпульсів обох частин тіла до відділення дорівнювала нулю і після поділу дорівнюватиме нулю:

т 1 v 1 +m 2 v 2 = 0, звідси v 1 = -m 2 v 2 /m 1 .

Велика заслуга у розвитку теорії реактивного руху належить К. Е. Ціолковському.

Він розробив теорію польоту тіла змінної маси(ракети) в однорідному полі тяжіння та розрахував запаси палива, необхідні для подолання сили земного тяжіння; основи теорії рідинного реактивного двигуна, а також елементи його конструкції; теорію багатоступінчастих ракет, причому запропонував два варіанти: паралельний (кілька реактивних двигунів працюють одночасно) та послідовний (реактивні двигуни працюють один за одним). Ціолковський суворо науково довів можливість польоту в космос за допомогою ракет з рідинним реактивним двигуном, запропонував спеціальні траєкторії посадки. космічних апаратівна Землю, висунув ідею створення міжпланетних орбітальних станційі докладно розглянув умови життя та життєзабезпечення на них. Технічні ідеї Ціолковського знаходять застосування під час створення сучасної ракетно-космічної техніки. Рух за допомогою реактивного струменя, згідно із законом збереження імпульсу, лежить в основі гідрореактивного двигуна. В основі руху багатьох морських молюсків (восьминогів, медуз, кальмарів, каракатиць) також лежить реактивний принцип.

У чому причина руху тіл? Відповідь це питання дає розділ механіки, званий динамікою .
Як можна змінити швидкість тіла, змусити його рухатися швидше чи повільніше? Тільки за взаємодії коїться з іншими тілами. При взаємодії тіла можуть змінювати як швидкість, а й напрям руху і деформуватися, змінивши у своїй форму і обсяг. У динаміці для кількісної міри взаємодії тіл один на одного введено величину, названу силою. А зміна швидкості під час дії сили характеризується прискоренням. Сила є причиною прискорення.

Поняття сили

Сила – це векторна фізична величина, що характеризує дію одного тіла на інше, що виявляється у деформації тіла чи зміні його руху щодо інших тіл.

Сила позначається літерою F. За одиницю виміру в системі СІ прийнято Ньютон (Н), який дорівнює силі, під дією якої тіло масою в один кілограм отримує прискорення в один метр на секунду в квадраті. Сила F повністю визначена, якщо задані її модуль, напрямок у просторі та точка програми.
Для вимірювання сил служить спеціальний прилад, що називається динамометром.

Скільки ж сил у природі?

Сили можна розділити на два типи:

1. Діють за безпосередньої взаємодії, контактні (пружні сили, сили тертя);
2. Діють з відривом, дальнодействующие (сила тяжіння, сила тяжкості, магнітні, електричні).

При безпосередній взаємодії, наприклад постріл з іграшкового пістолета, тіла зазнають змін форми і об'єму в порівнянні з початковим станом, тобто деформацію стиснення, розтягування, вигину. Стиснута пружина пістолета перед пострілом, деформується кулька при ударі об пружину. У даному випадкусили діють у момент деформації та зникають разом із нею. Сили такі називають пружними. Сили тертя виникають при безпосередній взаємодії тіл, коли вони котяться, ковзають один щодо одного.

Прикладом сил, що діють на відстані, може служити камінь, кинутий нагору, внаслідок тяжіння він впаде на Землю, припливи та відливи, що виникають на океанських узбережжях. Зі збільшенням відстані такі сили зменшуються.
Залежно від фізичної природивзаємодії сили можна поділити на чотири групи:

• слабкі;
• сильні;
• гравітаційні;
• електромагнітні.

З усіма типами цих сил ми зустрічаємось у природі.
Гравітаційні або сили всесвітнього тяжіння є найбільш універсальними, все, що має масу, здатне відчувати ці взаємодії. Вони всюдисущі і всепроникні, але дуже слабкі, тому ми їх не помічаємо, особливо на величезних відстанях. Гравітаційні силидалекодіючі, пов'язують усі тіла у Всесвіті.

Електромагнітні взаємодії виникають між зарядженими тілами або частинками за допомогою дії електромагнітного поля. Електромагнітні сили дозволяють нам бачити предмети, оскільки світло це одна з форм електромагнітних взаємодій.

Слабкі та сильні взаємодії стали відомі завдяки вивченню будови атома та атомного ядра. Сильні взаємодії виникають між частинками ядрах. Слабкі характеризують взаємні перетворення один одного елементарних частинок, діють при реакціях термоядерного синтезуі радіоактивних розпадахядер.

Якщо на тіло діє кілька сил?

При дії кількох сил на тіло одночасно замінюють цю дію однією силою, що дорівнює їхній геометричній сумі. Отриману у разі силу називають равнодействующей. Вона повідомляє тілу те саме прискорення, що й сили, що одночасно діють на тіло. Це так званий принцип суперпозиції сил.

Тиск– це скалярна величина, Що дорівнює відношенню сили, яка діє перпендикулярно поверхні, до площі цієї поверхні.

S - площа поверхні або опори тіла;
F — сила тиску (будь-яка сила, яка діє на тіло перпендикулярно поверхні, найчастіше це вага тіла).

Одиниця тиску – паскаль(Па). Названа на честь французького вченого Блеза Паскаля.

[р] = 1 Па = 1Н/м 2

Паскаль- Тиск, який створює нормальна силав 1 Н на площу 1 м2.

З формули видно, що результат дії сили на поверхню залежить не тільки від її величини, але і від площі опори тіла, що давить. На картинці видно, що людина в черевиках йде снігом, глибоко провалюючись при кожному кроці. Але якщо він одягне лижі, то може йти не провалюючись у сніг. На лижах і без людей діє на сніг з однією і тією ж силою, що дорівнює його вазі. Але дія цієї сили по-різному в обох випадках, тому що різна площа поверхні, на яку тисне людина.

Площа підошви приблизно в 10 разів менше площіповерхні лижі, тому людина на лижах тисне на кожен квадратний сантиметрплощі поверхні снігу із силою вдесятеро меншою.

Завдання

Розрахуйте тиск ковзаняра масою 60 кг на лід, якщо ширина леза ковзана 4 мм, а довжина леза, що стикається з льодом, 30 см? Ковзаняр стоїть на обох ногах.

На практиці використовуються також одиниці тиску кілопаскалі (кПа)і гектопаскалі (гПа):
1 кПа = 1000 Па
1 гПа = 100 Па

Якщо на середину дошки, що лежить горизонтально на двох опорах, поставити вантаж, то під дією сили тяжіння деякий час вантаж рухатиметься вниз, прогинаючи дошку, а потім зупиниться.

Цю зупинку можна пояснити тим, що, крім сили тяжіння, спрямованої вниз, на дошку подіяла інша сила, спрямована вгору. При русі вниз дошка деформується, у своїй виникає сила, з якою опора діє тіло, лежаче у ньому, ця сила спрямована вгору, тобто у бік, протилежну силі тяжкості. Таку силу називають силою пружності. Коли сила пружності стає рівною силітяжкості, що діє на тіло, опора та тіло зупиняються.

Сила пружності - це сила, що виникає при деформації тіла (тобто при зміні його форми, розмірів) і завжди спрямована у бік, протилежний сили, що деформує.

Причина виникнення сили пружності

Причиноювиникнення сил пружності є взаємодія молекул тіла. На малих відстанях молекули відштовхуються, але в великих – притягуються. Звичайно йдеться про відстані порівнянних із розмірами самих молекул.

У недеформованому тілі молекули знаходяться на такій відстані, при якій сили тяжіння та відштовхування врівноважуються. При деформації тіла (при розтягуванні чи стисканні) відстані між молекулами змінюються – починають переважати або сили тяжіння, чи – відштовхування. В результаті і виникає сила пружності, яка завжди спрямована так, щоб зменшити величину деформації тіла.

Закон Гука

Якщо до пружини повісити одну гирку, ми побачимо, що пружина деформувалася — подовжилася на деяку величину х . Якщо до пружини підвісити дві однакові гирки, то побачимо, що подовження стало вдвічі більше. Подовження пружини пропорційне силі пружності.

Сила пружності, що виникає при деформації тіла, за модулем пропорційна подовженню тіла і спрямована так, що прагне зменшити величину деформації тіла.

Закон Гука справедливий тільки для пружних деформацій, тобто таких видів деформації, які зникають, коли сила, що деформує, перестає діяти!!!

Закон Гука можна записати у вигляді формули:

де k - Жорсткість пружини;
х- подовження пружини (рівно різниці кінцевої та початкової довжини пружини);
знак «–» показує, що сила пружності завжди спрямована в протилежний бікдеформуючої сили.

«Різновиди» сили пружності

Силу пружності, що діє з боку опори, називають силою нормальної реакціїопори . Нормальна від слова "нормаль", тобто реакція опори завжди перпендикулярнаповерхні.

Силу пружності, що діє з боку підвісу, називають силою натягу нитки (підвісу) .

В навколишньому світі дія одного тіла на інше не може бути односторонньою. Існує тільки.

Що результат взаємодії?

1. зміна швидкості тіла;

2. .

Розглянемо явище, внаслідок якого тіло змінює свою швидкість.
Візок перебуває у стані спокою щодо столу. Прикріпимо до візка пружну пластину, яка зігнута і пов'язана ниткою. Якщо цю нитку розрізати, то пластина різко випрямиться, але візок залишиться на колишньому місці.
Якщо поставити поруч від зігнутої пластини ще один такий самий візок, то після розрізання нитки обидві візки почнуть рухатися і роз'їдуться в різні боки.

Тобто для зміни швидкості візка знадобилося друге тіло — другий візок.

При взаємодії тіл змінюються швидкості тіл.

Розглянемо випадки, коли результатом взаємодії тіл є деформація тіл.

На першому малюнку наведено приклад, коли тенісний м'яч взаємодіє з ракеткою. При цьому відбувається деформація як сітки ракетки, так і м'яча.

На другому малюнку показано, що якщо стискати тіло, воно при цьому деформується, так само як і пальці руки.

На третьому малюнку показано деформацію сітки батута.

При взаємодії результат залежить від того, наскільки «сильною» буде взаємодія: сильніше товстіть візок — візок набере більшу швидкість; сильніше вдаріть по м'ячу - сильніше його деформуєте і м'яч набере велику швидкістьі т.д.

Для кількісного визначенняміри дії одного тіла на інше служить фізична величина сила.

Деформація- Це зміна розмірів або форми тіла.

При контакті тіл, що взаємодіють, приходять в рух окремі частини тіла, внаслідок чого обидва тіла деформуються. Залежно від того, як саме частини тіла зміщуються відносно один одного, розрізняють деформації розтягування, стиснення, кручення, вигину, зсуву.

Деформація триває доти, доки не врівноважить зовнішні сили, що виникла — тоді рух частин тіла припиниться.

густина- Фізична величина, що характеризує Фізичні властивостіречовини, яка дорівнює відношенню маси тіла до об'єму, що займає цим тілом.

Щільність (щільність однорідного тіла або середня щільністьнеоднорідного) можна розрахувати за формулою:

[ρ] = кг/м³; [m] = кг; [V] = м?.

де m- маса тіла, V- Його обсяг; формула є просто математичним записомвизначення терміна "щільність".

Усі речовини складаються з молекул, отже маса будь-якого тіла складається з мас молекул. Це подібно до того, як маса пакета з цукерками складається з мас всіх цукерок у пакеті. Якщо всі цукерки однакові, масу пакета з цукерками можна було б визначити, помноживши масу однієї цукерки на число цукерок у пакеті.

Молекули чистої речовиниоднакові. Тому маса краплі води дорівнює добутку маси однієї молекули води на число молекул у краплі.

Щільність речовини показує, чому дорівнює маса 1 м 3 цієї речовини.

Щільність води дорівнює 1000 кг/м³, отже, маса 1 м³ води дорівнює 1000 кг. Це число можна отримати, помноживши масу однієї молекули води на число молекул, що містяться в 1 м його обсягу.
Щільність льоду дорівнює 900 кг/м³, це означає, що маса 1 м³ льоду дорівнює 900 кг.
Іноді використовують одиницю виміру щільності г/см³, тому ще можна сказати, щомаса 1см³ льоду дорівнює 0,9 г.

Кожна речовина займає певний обсяг. І може виявитися, що об'єми двох тіл дорівнюють, які маси різні. І тут кажуть, що щільності цих речовин різні.

Також при рівності мас двох тілїх обсяги будуть різні. Наприклад, об'єм льоду майже в 9 разів більший за об'єм залізного бруса.

Щільність речовини залежить від її температури.

При підвищенні температури зазвичай густина зменшується. Це пов'язано з термічним розширенням, коли за постійної масі збільшується обсяг.

При зменшенні температури густина збільшується. Хоча існують речовини, щільність яких у певному діапазоні температур поводиться інакше. Наприклад, вода, бронза, чавун. Так, щільність води має максимальне значенняпри 4 °C і зменшується як із підвищенням, так і зі зниженням температури щодо цього значення.

При зміні агрегатного станущільність речовини змінюється стрибкоподібно: щільність зростає при переході з газоподібного станув рідке та при затвердінні рідини. Вода, кремній, вісмут та деякі інші речовини є винятками з цього правила, так як їхня щільність при твердінні зменшується.

Вирішення задач

Завдання №1.
Прямокутна металева пластинка довжиною 5 см, шириною 3 см та товщиною 5 мм має масу 85 г. З якого матеріалу вона може бути виготовлена?

Аналіз фізичної проблеми.Щоб відповісти на поставлене питання, необхідно визначити густину речовини, з якої виготовлена ​​пластинка. Потім, скориставшись таблицею густин, визначити – якій речовині відповідає знайдене значення густини. Це завдання можна розв'язати у даних одиницях (тобто без перекладу СІ).

Завдання №2.
Мідна куля об'ємом 200 см 3 має масу 1,6 кг. Визначте, цілісний цей шар або порожній. Якщо куля порожня, то визначте об'єм порожнини.

Аналіз фізичної проблеми.Якщо об'єм міді менший за об'єм кулі V мед

Завдання №3.
Каністру, яка вміщує 20 кг води, наповнили бензином. Визначте масу бензину у каністрі.

Аналіз фізичної проблеми.Для визначення маси бензину в каністрі нам необхідно знайти щільність бензину та ємність каністри, яка дорівнює обсягу води. Об'єм води визначимо за її масою та щільністю. Щільність води та бензину знайдемо в таблиці. Завдання краще вирішувати у одиницях СІ.

Завдання №4.
З 800 см 3 олова та 100 см 3 свинцю виготовили сплав. Якою є його щільність? Яке відношення мас олова та свинцю у сплаві?

Всі фізичні тіла навколо нас мають деякі спільні властивості. Однією з таких властивостей є властивість тіл притягатися до інших тіл завдяки гравітаційній взаємодії. Мірою цієї властивості є фізична величина, яка називається масою тіл.

Також жодне з тіл не може змінити швидкість свого руху миттєво. В результаті однакового впливу одні тіла змінюють свою швидкість досить швидко, а інші набагато повільніше. Наприклад, щоб надати певну швидкість тінісному м'ячу, потрібно менше часу, ніж для надання такої ж швидкості металевій кулі. У такому разі кажуть, що металева куля більш інертна. Мірою такої властивості тіла як інетртність є маса.

Таким чином, маса тіла – це фізична величина, яка є мірою інертної та гравітаційної властивостей тіла.

Поняття маси – одне з найскладніших у фізиці, і за подальшого вивчення фізики це поняття розширюватиметься.
На даний момент досить усвідомити, що кожне фізичне тіло – людина, пушинка, Місяць, мікрочастинка тощо. - Має масу.

Вимірювання маси

Оскільки маса – фізична величина, її можна виміряти. Щоб виміряти масу будь-якого тіла, його необхідно порівняти з тілом, масу якого взято за одиницю.
За одиницю маси у Міжнародній системі одиниць (СІ) взято кілограм.

[m] = 1 кг

Крім кілограма, допускається використання при необхідності інших одиниць маси: тонни (т), центнера (ц), грама (г), міліграма (мг)

Кратні одиниці:
1 т = 1000 кг
1 ц = 100 кг
1 кг = 1000 г
— Подільні одиниці:
1 г = 0,001 кг
1 мг = 0,001 г
1 мг = 0,000 001 кг

Оскільки маса - це одна з основних одиниць СІ, тому для неї існує стандарт. Еталон маси був створений у 1880 році і був 1 л чистої води при температурі +4ºС. Однак такий стандарт був незручний. Еталон кілограма виготовлений із платиново-іридієвого сплаву, має форму циліндра заввишки 39 мм та діаметром 39 мм.

Зберігається у Франції, у місті Севре у Міжнародному бюро заходів та ваг. З еталона виготовлено точні копії, які є у багатьох країнах, зокрема в Україні (м. Харків у Національному науковому центрі «Інститут метрології»).

Прилад для вимірювання маси тіла називають вагами.

Правила зважування

1. Врівноважити ваги.
2. Покласти тіло, що зважується, на ліву чашку терезів, а гирі - на праву.
3. Домогтися рівноваги ваги з тілом і гирями на чашках.
4. Тіло, що зважується, і гирі опускати на чашки обережно.
5. Зважувати вантажі масою, що не перевищує граничне навантаження.
6. Дрібні гирі брати пінцетом.
При вимірі маси сипучої речовини на чаші терезів підкласти папір для запобігання забруднення чаші.