Сила – векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие, являющаяся его мерой и равная произведению массы тела m на его ускорение а.
ОСНОВЫ ФИЗИКИ
Строение вещества
Как устроены тела? Этот вопрос с давних времен вызывал интерес. Ещё некоторые древнегреческие учёные считали, что все вещества состоят из отдельных частиц. Впоследствии это предположение подтвердилось опытами.
Все мы прекрасно знаем, что при нагревании тела увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются. Это легко объяснить, исходя их того, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. При нагревании расстояние между частицами увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются.
Частицы, из которых состоят многие вещества, называют молекулами. Все молекулы одного и того же вещества совершенно одинаковы. В свою очередь молекулы образованы из атомов. В составе молекулы их может быть от двух до нескольких тысяч. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атомов кислорода, а молекула азота – из двух атомов азота. Существуют и вещества, состоящие непосредственно из атомов, не объединённых в молекулы, например неон. Молекулы и атомы настолько малы, что их нельзя увидеть даже с помощью микроскопа. Чтобы представить себе размер молекулы, можно привести следующее сравнение: молекула примерно во столько же раз меньше яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.
Как известно, многие вещества в природе могут находиться в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Например, лёд, вода и пар – это три состояния одного и того же вещества. Несмотря на то, что все они состоят из молекул воды, физические свойства их различны. Объясняется это разным расположением и движением молекул.
|
|
|
Сильнее всего проявляется взаимодействие частиц вещества в твёрдом состоянии. Расстояние между молекулами примерно равно их собственным размерам. Это приводит к достаточно сильному взаимодействию, что практически лишает частицы возможности двигаться: они только колеблются (дрожат) около некоторого положения равновесия. По этой причине частицы большинства твердых тел располагаются в определённом порядке, как бы образуя жесткую конструкцию. Строением твердых тел определяются их свойства: они сохраняют и форму и объём.
Свойства жидкостей также определяются их строением. Частицы вещества в жидкостях взаимодействуют менее интенсивно, чем в твёрдых телах, и поэтому могут скачками менять своё местоположение – жидкости не сохраняют свою форму – они текучи. Однако, удерживаемые силами притяжения, частицы не могут расходиться на большие расстояния. Поэтому жидкости сохраняют свой объём и практически несжимаемы.
Газ представляет собой собрание молекул, беспорядочно движущихся по всем направлениям независимо друг от друга. Расстояние между молекулами газа во много раз больше, чем в жидкостях, - частицы газа очень слабо взаимодействуют. Вот почему газы не имеют собственной формы, занимают весь предоставленный им объём и легко сжимаемы.
|
|
|
Масса и плотность
Масса – физическая величина, являющаяся мерой инертности тела. Чем больше масса, тем трудней изменить скорость тела – разогнать или остановить его. Единица массы – килограмм (кг).
Масса тела определяет его вес, что позволяет определять массу тел с помощью взвешивания на весах. При взвешивании сравнивают массу данного тела с массой образца (эталона).
Чем же определяется масса тела? Вспомним, что вещества состоят из частиц – молекул или атомов. Масса тела и складывается из их масс. Хотя каждая частица имеет малую собственную массу, масса тела в целом может быть очень большой, т.к. тела состоят из громаднейшего числа частиц.
Как известно, молекулы, составляющие различные вещества, неодинаковы. Поэтому взятые в равных объёмах разные вещества будут отличаться массой. Кроме того, их частицы находятся на различных расстояниях друг от друга. Значит, в одинаковом объёме будет разное количество частиц – от этого тоже зависит масса тела. Например, масса льда, доверху заполняющего кастрюлю, будет меньше, чем масса воды, налитой в ту же кастрюлю до краёв. Масса заполняющего бутылку воздуха несравнимо меньше массы воды, которая поместится в ту же бутылку.
|
|
|
Каждое вещество характеризуется своей плотностью. Плотность вещества показывает, какую массу имеет единица объёма данного вещества. Так, если говорят, что плотность стали 7.8 г/см3, это означает, что 1 см3 стали имеет массу 7.8 г. Или плотность алюминия 2700 кг/м3 говорит о том, что масса 1 м3 алюминия равна 2700 кг.
Чтобы узнать плотность вещества, нужно его массу разделить на объём:
Запишем формулу, используя общепринятые буквенные обозначения массы – m, объёма – V, и плотности – r:
Проведя нехитрые математические преобразования, получим из этой формулы две другие. Одну для расчёта массы по известным плотности и объёму:
,
другую - для расчёта объёма по известным массе и плотности:
.
Плотности многих веществ определены опытным путём и составлены специальные таблицы плотностей.
Силы
Мы установили, что тело под действием других тел может изменить свою скорость: увеличить или уменьшить её или поменять направление движения. В подобных ситуациях просто говорят, что это произошло под действием некоторой силы. Сила характеризует действие на данное тело других тел.
|
|
|
Таким образом, можно сказать, что сила – причина изменения скорости движения.
Сила, как и скорость, характеризуется величиной и направлением. Сила, направленная вдоль движения тела, увеличивает его скорость. Сила, направленная против движения, уменьшает её. Если направление силы не совпадает с направлением движения, то она вызывает изменение направления движения тела.
Сила – векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие, являющаяся его мерой и равная произведению массы тела m на его ускорение а.
F = m × а .
На чертеже силу обозначают в виде отрезка со стрелкой на конце. Начало отрезка и есть точка приложения силы. Единица силы – ньютон (Н). Названа так, в честь великого английского физика Исаака Ньютона. 1 Н – это такая сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2.
Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу. Причём притягиваются тем сильнее, чем больше их массы и чем ближе друг к другу они находятся. Это закон природы, открытый Исааком Ньютоном. Поскольку притягиваются друг к другу все тела, это явление названо всемирным тяготением, а закон – законом всемирного тяготения.
F= G × (m1m2/R2),
где m1 и m2 – массы тел;
R – расстояние между телами;
G – постоянная всемирного тяготения.
Этим объясняется известный факт, что все окружающие нас тела притягиваются к Земле. Силу, с которой тело притягивается к Земле вследствие всемирного тяготения, называютсилой тяжести.
Из закона всемирного тяготения следует, что сила тяжести тем больше, чем больше масса тела, кроме того сила тяжести уменьшается при удалении от Земли.
Fтяж = m × g ,
где m – масса тела;
g – ускорение свободного падения, равное 9.8 м/с2.
Силу, с которой вследствие притяжения к Земле тело действует на опору или растягивает подвес, называют весом тела.
Р = m × g .
Часто вес путают с силой тяжести. Отличить их друг от друга очень просто: сила тяжести действует на само тело со стороны Земли, а вес действует со стороны рассматриваемого тела на его опору или подвес.
Когда тело расположено на неподвижной горизонтальной опоре, его вес равен силе тяжести. Если же опора (или подвес) начинает движение вверх или вниз, то вес тела изменяется. Кто ездил в скоростных лифтах, тот ощущал, как придавливает к полу собственный вес в тот момент, когда лифт начинает двигаться вверх. И наоборот, когда лифт тормозит, поднявшись на нужный этаж, вес его пассажиров при этом уменьшается.
Если у тела нет опоры или подвеса, то оно при этом не может весить – оно находится в состоянии невесомости. Такое состояние испытывают не только космонавты на орбите, но все люди во время прыжков, когда ноги не имеют опоры, а руки ни за что не держатся.
Нам уже известно, что при попытке сжать или растянуть тело, оно «сопротивляется» - проявляет упругость. Это происходит вследствие взаимодействия частиц вещества. Тело проявляет упругость и в тех случаях, когда изменяют его форму (деформируют) как-нибудь иначе (закручивают, изгибают).
Силу, которая возникает внутри тела при его деформации и препятствует изменению формы, называют силой упругости.
Закон Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению (деформации) тела, и направлена в сторону противоположную деформации.
Fупр = - k × x,
где k – коэффициент пропорциональности, называемый жёсткостью тела, зависящий от размеров тела, его формы, материала, из которого сделано тело (Н/м);
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 123; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!