Гравитационная и инертная массы

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Измерить массу тела можно с помощью рычажных весов. Равновесие рычажных весов с одинаковыми плечами будет в том случае, когда оба тела, положенные на чашки весов, давят на них одинаково. Давление же определяется массой этих тел.

Измерение массы в данном случае основано на том, что на тела действует сила притяжения к Земле. Следовательно, измеряемая таким способом масса является гравитационной массой.

Измерить массу тела также можно на основе явления инерции. Ускорение тела, согласно второму закону Ньютона, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально его массе. Если на два тела действуют одинаковые силы, то отношение масс равно обратному отношению ускорений:

Если у нас есть тело, массу которого мы знаем, то, измерив ускорения этого тела и тела с неизвестной массой, движущихся под действием одинаковых сил, определим неизвестную массу по формуле .Определяемая таким способом масса является инертной массой.

Можно убедиться, что массы тела, измеренные указанными двумя способами равны, т. е. гравитационная масса тела равна его инертной массе.

Решение задач

1. Определите силу, под действием которой велосипедист скатывается с горки с ускорением, равным 0,8 м/с², если масса велосипедиста вместе с велосипедом равна 50 кг.

2. Какое ускорение приобретет тело массой 500 г под действием силы 0,2 Н?

3. Сила 30 Н сообщает телу ускорение 0,4 м/с². Какая сила сообщит тому же телу ускорение 2 м/с²?

4. Поезд массой 500 т, трогаясь с места, через 25 с набрал скорость 18 км/ч. Определите силу тяги

Домашнее задание: учить § 21, 22. Решить задачи:

1. С каким ускорением двигается при разбеге реактивный самолет, массой 60 т если сила тяги двигателей равна 90 кН?

А. 1,5

Б. 15

В. 5400

Г. 54

2. Уравнение движения тела массой 3 кг описывается формулой: х = 15 + 3t. Найдите равнодействующую всех сил, приложенных к телу.

А. 6Н

Б. 30 Н

В. 0 Н

Г. 18 Н

Информационные источники (основные учебники по предмету)

Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс. Учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой – М.: Просвещение, 2016. – 416 с.: ил. – (Классический курс).

Ответ отправить на адрес электронной почты: petricholga@mail.ru

Урок № 16

Тема: Третий закон Ньютона

Цели: ввести понятие третьего закона Ньютона;

закрепление теоретического материала при решении задач по теме.

Задачи: усвоить III закон Ньютона, особенности ньютоновских сил.

способствовать формированию познавательного интереса к предмету;

научного мировоззрения обучающихся;

способствовать развитию творческого и логического мышления.

ПЛАН

1. Проработка теоретического материала

2. Решение задач

Теоретический материал

Мы уже отмечали, что понятие силы применимо только к двум или более телам. То есть, в механике, любое воздействие тел друг на друга — это взаимодействие. Иными словами, всякому действию есть противодействие. Можно привести очень много примеров подобных взаимодействий в механике. Например, если человек отжимается, сила его мышц направлена вниз. То есть, человек давит на пол руками. Несмотря на это, его тело поднимается вверх. Возникает вопрос: почему так получается? Ответ кроется именно в том, что пол и человек взаимодействуют. Когда человек действует на пол, пол, в свою очередь, начинает действовать на человека. Именно эта сила и поднимает человека вверх при отжиманиях. То же самое можно сказать и о прыжках: чтобы прыгнуть, человек отталкивается от поверхности, то есть действует на неё с определенной силой. В результате, эта поверхность начинает действовать на человека, и он совершает прыжок.

Классический пример взаимодействия тел — это притягивание одной лодки, находясь в другой лодке. Независимо от того, с какой силой вы будете притягивать к себе лодку, лодка в которой находитесь вы, тоже начнет двигаться навстречу другой лодке.

Ударяя ракеткой по теннисному мячу, вы ясно можете ощутить отдачу в руке, то есть, обратное действие мяча на ракетку, вызванное вашим ударом.

Можно привести ещё множество примеров, но суть одна: всякое действие вызывает противодействие. Как видно из всех приведенных примеров, силы, с которыми тела действуют друг на друга равны по модулю и противоположны по направлению. Это подтверждается и опытами. Итак, формулировка третьего закона Ньютона такова: силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны:

У некоторых из вас мог возникнуть вопрос: что происходит в момент, когда мы бросаем камень? Ведь, по третьему закону Ньютона, камень будет действовать на нас с той же силой, что и мы на него при броске, только эта сила будет направлена в противоположную сторону. Почему же тогда, мы не отлетаем назад?

Давайте разберемся с этим вопросом. Камень действительно действует на нас с той же силой, только вот сила, требуемая для того чтобы сдвинуть человека с места, гораздо больше, чем сила, с которой мы бросаем камень. Из математического описания третьего закона Ньютона следует, что отношение модулей ускорений взаимодействующих друг с другом тел, обратно пропорционально отношению их масс:

В этом можно убедиться, используя второй закон Ньютона. Теперь подставим приблизительные значения в это соотношение. Скажем, масса человека 70 кг, а масса камня — 200 г. Таким образом, мы получим, что

Если предположить даже, что человек способен бросить камень с начальным ускорением 20 м/с², то ускорение, которое сообщит камень человеку,

Это ускорение очень незначительное и выразится в легком чувстве отдачи в руке.

Исходя из этого примера, вы легко можете объяснить, почему все тела падают на Землю с ускорением свободного падения, в то время как Земля, совсем не изменяет свою скорость, хотя и взаимодействует со всеми падающими телами.

Свойства сил, с которыми тела взаимодействуют

Силы, с которыми взаимодействуют два тела:

а) имеют ту же физическую природу, поскольку обусловлены одной

взаимодействием;

б) одинаковые по модулю и направлены вдоль одной прямой

противоположно друг другу;

в) приложены к разным телам и поэтому не могут компенсировать друг

друга.

6. Примеры проявления третьего закона Ньютона

Третий закон Ньютона показывает, что действие одного тела на другое

имеет взаимный характер. Однако часто мы видим или чувствуем) действие,

которое распространяется только на одно из двух тел, взаимодействующих, в

то время, как действие на второе тело остается незамеченной.

Согласно третьего закона Ньютона, камень притягивает Землю с такой

же силой, с которой Земля притягивает камень. Поэтому, когда камень

падает, он и Земля - оба движутся с ускорениями навстречу друг другу.

Однако ускорение Земли меньше ускорения камня в столько раз, во сколько

раз масса Земли больше массы камня. Поэтому мы и замечаем часто только

одну силу взаимодействия двух - силу, действующую на камень со стороны

Земли. А с аналогичным модулем сила, действующая на Землю со стороны

камня, остается незамеченной.