Rezultanta svih sila je nula. Uslovi za ravnotežu tijela. Pronalaženje rezultujuće sile
Sistematizacija znanja o rezultanti svih sila primijenjenih na tijelo; o sabiranju vektora.
Ciljevi lekcije (za nastavnika):
edukativni:
- Pojasnite i proširite znanje o rezultantnoj sili i kako je pronaći.
- Razviti sposobnost primjene koncepta rezultantne sile kako bi se potkrijepili zakoni kretanja (Newtonovi zakoni)
- Identificirati nivo savladavanja teme;
- Nastavite razvijati vještine samoanalize situacije i samokontrole.
edukativni:
- Promicati formiranje svjetonazorske ideje o spoznatljivosti pojava i svojstava okolnog svijeta;
- Naglasiti važnost modulacije u spoznaji materije;
- Obratite pažnju na formiranje univerzalnih ljudskih kvaliteta:
a) efikasnost,
b) nezavisnost;
c) tačnost;
d) disciplina;
e) odgovoran odnos prema učenju.
edukativni:
a) istaći znakove sličnosti u opisu pojava,
b) analizirati situaciju
c) izvući logične zaključke na osnovu ove analize i postojećeg znanja;
Oprema i demonstracije.
- Ilustracije:
skica za basnu I.A. Krilov "Labud, rak i štuka",
skica slike I. Repina "Teglenice na Volgi",
za zadatak br. 108 “Repa” - “Zadatak iz fizike” G. Ostera. - Strelice u boji na polietilenskoj podlozi.
- Papir za kopiranje.
- Grafoskop i film sa rješenjem dva nezavisna radna problema.
- Shatalov “Popratne napomene”.
- Portret Faradaya.
Dizajn ploče:
“Ako se baviš ovim
shvati kako treba
moći ćete bolje pratiti
prateći moj tok misli
prilikom predstavljanja onoga što slijedi.”
M. Faraday
Tokom nastave
1. Organizacioni momenat
pregled:
- odsutan;
- dostupnost dnevnika, bilježnica, olovaka, ravnala, olovaka;
Procjena izgleda.
2. Ponavljanje
Tokom razgovora na času ponavljamo:
- Prvi Newtonov zakon.
- Sila je uzrok ubrzanja.
- Newtonov II zakon.
- Sabiranje vektora prema pravilu trougla i paralelograma.
3. Glavni materijal
Problem lekcije.
“Bilo jednom labud, rak i štuka
Počeli su da nose tovar prtljaga
I zajedno, njih troje, svi su se upregli u to;
Oni se trude
Ali kolica se i dalje ne pomeraju!
Prtljag bi im se činio lagan:
Da, Labud juri u oblake,
Rak se kreće unazad
I štuka se uvlači u vodu!
Ko je kriv, a ko u pravu?
Nije na nama da sudimo;
Ali kolica su još tamo!”(I.A. Krylov)
Basna izražava skeptičan stav prema Aleksandru I, ismijava nevolje u Državnom savetu iz 1816. Reforme i odbori koje je pokrenuo Aleksandar I nisu bili u stanju da pomere duboko zaglavljena kola autokratije. U tome je, s političke tačke gledišta, Ivan Andreevič bio u pravu. Ali hajde da shvatimo fizički aspekt. Da li je Krilov u pravu? Da biste to učinili, potrebno je bolje upoznati koncept rezultante sila primijenjenih na tijelo.
Sila jednaka geometrijskom zbiru svih sila primijenjenih na tijelo (tačku) naziva se rezultantna ili rezultantna sila.
Slika 1
Kako se ovo tijelo ponaša? Ili miruje ili se kreće pravolinijsko i jednoliko, budući da iz Prvog Newtonovog zakona proizilazi da postoje takvi referentni sistemi u odnosu na koje translacijsko gibajuće tijelo održava svoju brzinu konstantnom ako druga tijela ne djeluju na njega ili djelovanje ovih tijela je kompenzirano,
tj. |F 1 | = |F 2 | (uvodi se definicija rezultante).
Sila koja na tijelo proizvodi isti učinak kao više sila koje istovremeno djeluju naziva se rezultanta tih sila.
Pronalaženje rezultante nekoliko sila je geometrijski zbrajanje djelujućih sila; izvodi se prema pravilu trougla ili paralelograma.
Na slici 1 R=0, jer .
Da biste dodali dva vektora, primijenite početak drugog na kraj prvog vektora i povežite početak prvog s krajem drugog (manipulacija na tabli sa strelicama na polietilenskoj podlozi). Ovaj vektor je rezultanta svih sila primijenjenih na tijelo, tj. R = F 1 – F 2 = 0
Kako možemo formulisati prvi Newtonov zakon na osnovu definicije rezultantne sile? Već poznata formulacija Njutnovog prvog zakona:
“Ako na dato tijelo ne djeluju druga tijela ili se djelovanje drugih tijela kompenzira (uravnoteži), onda ovo tijelo ili miruje ili se kreće pravolinijski i jednoliko.”
Novo formulacija prvog Newtonovog zakona (navedite formulaciju Prvog Newtonovog zakona za zapisnik):
“Ako je rezultanta sila primijenjenih na tijelo jednaka nuli, tada tijelo održava stanje mirovanja ili ravnomjerno pravolinijsko kretanje.”
Što učiniti pri pronalaženju rezultante ako su sile primijenjene na tijelo usmjerene u jednom smjeru duž jedne prave?
Zadatak br. 1 (rešenje zadatka br. 108 autora Grigorija Ostera iz knjige zadataka Fizika).
Djed, držeći repu, razvija vučnu silu do 600 N, baka - do 100 N, unuka - do 50 N, buba - do 30 N, mačka - do 10 N i miš - do 2 N Kolika je rezultanta svih ovih sila usmjerenih u jednoj pravoj liniji u istom smjeru? Da li bi ova kompanija mogla da rukuje repom bez miša ako su sile koje drže repu u zemlji jednake 791 N?
(Manipulacija na tabli sa strelicama na polietilenskoj podlozi).
Odgovori. Modul rezultantne sile, jednak zbiru modula sila kojima deda vuče repu, baba za dedu, unuka za baku, buba za unuku, mačka za bubu i miša za mačku, biće jednako 792 N. Doprinos mišićne snage miša ovom moćnom impulsu jednak je 2 N. Bez Myshkinovih njutna, stvari neće raditi.
Zadatak br. 2.
Šta ako su sile koje djeluju na tijelo usmjerene pod pravim uglom jedna prema drugoj? (Manipulacija na tabli sa strelicama na polietilenskoj podlozi).
(Pišemo pravila, str. 104 Šatalov „Osnovne napomene“).
Zadatak br. 3.
Pokušajmo otkriti da li je I.A. u pravu u basni. Krylov.
Ako pretpostavimo da je vučna sila tri životinje opisane u basni ista i usporediva (ili više) s težinom kolica, a također premašuje statičku silu trenja, onda, koristeći sliku 2 (1) za problem 3 , nakon konstruisanja rezultante dobijamo da je And .A. Krilov je svakako u pravu.
Ako koristimo podatke u nastavku, koje su unaprijed pripremili učenici, dobijamo nešto drugačiji rezultat (vidi sliku 2 (1) za zadatak 3).
| Ime | Dimenzije, cm | Težina, kg | Brzina, m/s |
| rak (rijeka) | 0,2 - 0,5 | 0,3 - 0,5 | |
| Pike | 60 -70 | 3,5 – 5,5 | 8,3 |
| labud | 180 | 7 – 10 (13) | 13,9 – 22,2 |
Snaga koju razvijaju tijela pri ravnomjernom pravolinijskom kretanju, što je moguće kada su vučna sila i sila otpora jednake, može se izračunati pomoću sljedeće formule.
Ovo vektorska suma sve sile koje deluju na telo.
Biciklista se naginje prema skretanju. Sila gravitacije i sila reakcije zemljine podloge daju rezultantnu silu koja daje centripetalno ubrzanje neophodno za kretanje u krugu
Veza sa drugim Newtonovim zakonom
Prisjetimo se Newtonovog zakona: 
Rezultantna sila može biti jednaka nuli u slučaju kada je jedna sila kompenzirana drugom, istom silom, ali suprotnog smjera. U tom slučaju tijelo miruje ili se kreće ravnomjerno.
Ako rezultujuća sila NIJE nula, onda se tijelo kreće jednoliko ubrzano. Zapravo, ta sila uzrokuje neravnomjerno kretanje. Smjer rezultujuće sile Uvijek poklapa se u pravcu sa vektorom ubrzanja.
Kada je potrebno prikazati sile koje djeluju na tijelo, dok se tijelo kreće ravnomjernim ubrzanjem, to znači da je u smjeru ubrzanja sila koja djeluje duža od suprotne. Ako se tijelo kreće jednoliko ili miruje, dužina vektora sile je ista.
Pronalaženje rezultujuće sile
Da bi se pronašla rezultantna sila, potrebno je: prvo, istinito odredi sve snage, djelujući na tijelo; onda nacrtaj koordinatne ose, biraju svoje smjerove; u trećem koraku potrebno je odrediti projekcije vektori na osi; zapišite jednačine. Ukratko: 1) identifikujte snage; 2) odabrati ose i njihove pravce; 3) naći projekcije sila na osu; 4) zapišite jednačine.
Kako napisati jednačine? Ako se tijelo u određenom smjeru kreće jednoliko ili miruje, tada je algebarski zbir (uzimajući u obzir znakove) projekcija sila jednak nuli. Ako se tijelo kreće jednoliko ubrzano u određenom smjeru, tada je algebarski zbir projekcija sila jednak proizvodu mase i ubrzanja, prema drugom Newtonovom zakonu.
Primjeri
Tijelo koje se ravnomjerno kreće po horizontalnoj površini podliježe sili gravitacije, sili reakcije oslonca, sili trenja i sili pod kojom se tijelo kreće.
Označimo sile, izaberemo koordinatne ose
Nađimo projekcije
Zapisivanje jednadžbi
Tijelo koje je pritisnuto na okomiti zid kreće se naniže ravnomjernim ubrzanjem. Na tijelo djeluju sila gravitacije, sila trenja, reakcija oslonca i sila kojom je tijelo pritisnuto. Vektor ubrzanja je usmjeren okomito prema dolje. Rezultirajuća sila je usmjerena okomito prema dolje.
Tijelo se ravnomjerno kreće duž klina čiji je nagib alfa. Na tijelo djeluju sila gravitacije, sila reakcije oslonca i sila trenja.
Glavna stvar koju treba zapamtiti
1) Ako tijelo miruje ili se kreće jednoliko, tada je rezultujuća sila nula, a ubrzanje nula;
2) Ako se tijelo kreće jednoliko ubrzano, onda rezultujuća sila nije nula;
3) Pravac vektora rezultujuće sile uvek se poklapa sa smerom ubrzanja;
4) Znati napisati jednačine projekcija sila koje djeluju na tijelo
Blok je mehanički uređaj, točak koji se okreće oko svoje ose. Blokovi mogu biti mobilni I nepomičan.
Fiksni blok koristi se samo za promjenu smjera sile.
Tijela povezana nerastezljivom niti imaju jednaka ubrzanja.
Pokretni blok dizajniran da promijeni količinu uloženog napora. Ako krajevi užeta koji spajaju blok čine jednake kutove s horizontom, tada će za podizanje tereta biti potrebna sila upola manja od težine tereta. Sila koja djeluje na teret povezana je s njegovom težinom jer je polumjer bloka u odnosu na tetivu luka okruženog užetom.
Ubrzanje tijela A je polovina ubrzanja tijela B.
U stvari, svaki blok jeste poluga, u slučaju fiksnog bloka - jednake ruke, u slučaju pokretnog - sa omjerom ramena 1 prema 2. Kao i za bilo koju drugu polugu, za blok vrijedi sljedeće pravilo: koliko puta pobjeđujemo u trudu, isto toliko puta gubimo na udaljenosti
Koristi se i sistem koji se sastoji od kombinacije nekoliko pokretnih i fiksnih blokova. Ovaj sistem se naziva polispast.
Igor Babin (Sankt Peterburg) 14.05.2012 17:33
Uslov kaže da morate pronaći težinu tijela.
a u rješenju modul gravitacije.
Kako se težina može mjeriti u Njutnima?
Postoji greška u stanju (
Aleksej (Sankt Peterburg)
Dobar dan
Brkate pojmove mase i težine. Težina tijela je sila (i stoga se težina mjeri u Njutnima) kojom tijelo pritiska na oslonac ili rasteže ovjes. Kao što slijedi iz definicije, ova sila se ne primjenjuje čak ni na tijelo, već na oslonac. Bestežinsko stanje je stanje kada tijelo gubi ne masu, već težinu, odnosno tijelo prestaje da vrši pritisak na druga tijela.
Slažem se da je odluka dala neke slobode u definicijama, koje su sada ispravljene.
Jurij Šoitov (Kursk) 26.06.2012 21:20
Koncept “tjelesne težine” uveden je u obrazovnu fiziku krajnje neuspješno. Ako u svakodnevnom konceptu težina znači masu, onda je u školskoj fizici, kao što ste ispravno primijetili, težina tijela sila (i stoga se težina mjeri u Njutnima) kojom tijelo pritiska na oslonac ili rasteže ovjes. Imajte na umu da govorimo o jednoj podršci i jednoj niti. Ako postoji nekoliko nosača ili niti, koncept težine nestaje.
Dozvolite mi da vam dam primjer. Neka tijelo visi u tečnosti pomoću konca. Ona rasteže nit i pritiska tečnost sa silom jednakom minus Arhimedovoj sili. Zašto, kada govorimo o težini tela u tečnosti, ne saberemo ove sile, kao što to činite u svom rešenju?
Registrovao sam se na vašem sajtu, ali nisam primetio šta se promenilo u našoj komunikaciji. Oprostite na mojoj gluposti, ali pošto sam star čovjek, nisam dovoljno tečan da se krećem po stranici.
Aleksej (Sankt Peterburg)
Dobar dan
Zaista, koncept tjelesne težine je vrlo nejasan kada tijelo ima nekoliko oslonaca. Obično se težina u ovom slučaju definira kao zbir interakcija sa svim osloncima. U ovom slučaju, utjecaj na plinovite i tečne medije je u pravilu isključen. To upravo spada u primjer koji ste opisali, s utegom okačenim u vodi.
Ovdje se odmah sjetim dječjeg problema: "Šta teži više: kilogram puha ili kilogram olova?" Ako iskreno riješimo ovaj problem, onda nesumnjivo moramo uzeti u obzir moć Arhimeda. A po težini ćemo, najvjerovatnije, shvatiti šta će nam vaga pokazati, odnosno silu kojom puh i olovo pritiskaju, recimo, vagu. To jest, ovdje je sila interakcije sa zrakom, takoreći, isključena iz koncepta težine.
S druge strane, ako pretpostavimo da smo ispumpali sav zrak i stavili tijelo na vagu za koju je pričvršćena struna. Tada će sila gravitacije biti uravnotežena zbrojem sile reakcije oslonca i sile zatezanja niti. Ako težinu shvatimo kao silu koja djeluje na oslonce koji sprječavaju pad, onda će težina ovdje biti jednaka ovom zbroju sile zatezanja niti i sile pritiska na vagi, odnosno ista po veličini kao i sila gravitacije. Ponovo se postavlja pitanje: da li je nit bolja ili gora od Arhimedove sile?
Generalno, ovdje se možemo složiti da koncept težine ima smisla samo u praznom prostoru, gdje postoji samo jedan oslonac i tijelo. Šta da se radi, ovo je pitanje terminologije, koju nažalost, ovdje svako ima svoju, pošto to i nije toliko važno pitanje :) A ako se može zanemariti Arhimedova sila u zraku u svim običnim slučajevima, što znači da ima poseban uticaj na količinu težine ne može, onda je za tijelo u tečnosti to već kritično.
Da budem potpuno iskren, podjela snaga na tipove je vrlo proizvoljna. Zamislimo da se kutija vuče duž horizontalne površine. Obično se kaže da na kutiju s površine djeluju dvije sile: sila reakcije oslonca, usmjerena okomito, i sila trenja, usmjerena horizontalno. Ali to su dvije sile koje djeluju između istih tijela, zašto jednostavno ne nacrtamo jednu silu, a to je njihov vektorski zbir (ovo se, inače, ponekad radi). Evo, vjerovatno je stvar pogodnosti :)
Tako da sam malo zbunjen šta da radim sa ovim konkretnim zadatkom. Najlakši način je vjerovatno da ga preformulišete i postavite pitanje o veličini gravitacije.
Ne brini, sve je u redu. Prilikom registracije morate navesti e-mail. Ako se sada prijavite na stranicu pod svojim nalogom, onda kada pokušate da ostavite komentar u prozoru „Vaša e-pošta“, ista adresa bi se odmah trebala pojaviti. Nakon toga, sistem će automatski potpisati vaše poruke.
Statika je grana mehanike koja proučava uslove ravnoteže tela.
Iz drugog Newtonovog zakona slijedi da ako je geometrijski zbir svih vanjskih sila primijenjenih na tijelo jednak nuli, tada tijelo miruje ili se ravnomjerno giba. U ovom slučaju, uobičajeno je reći da se sile primjenjuju na tijelo balans jedan drugog. Prilikom izračunavanja rezultantno mogu se primijeniti sve sile koje djeluju na tijelo centar mase .
Da bi nerotirajuće tijelo bilo u ravnoteži, potrebno je da rezultanta svih sila primijenjenih na tijelo bude jednaka nuli.
Na sl. 1.14.1 daje primjer ravnoteže krutog tijela pod djelovanjem tri sile. Tačka raskrsnice O linija djelovanja sila i ne poklapa se sa točkom primjene gravitacije (centrom mase C), ali u ravnoteži ove tačke su nužno na istoj vertikali. Prilikom izračunavanja rezultante sve sile se svode na jednu tačku.
Ako tijelo može rotirati u odnosu na neku osu, zatim za njenu ravnotežu Nije dovoljno da rezultanta svih sila bude nula.
Rotacijski učinak sile ne zavisi samo od njene veličine, već i od udaljenosti između linije djelovanja sile i ose rotacije.
Dužina okomice povučene od ose rotacije do linije djelovanja sile naziva se rame snage.
Proizvod modula sile po kraku d pozvao moment sile M. Momenti onih sila koje teže okretanju tijela u smjeru suprotnom od kazaljke na satu smatraju se pozitivnim (slika 1.14.2).
Pravilo trenutaka : tijelo koje ima fiksnu os rotacije je u ravnoteži ako je algebarski zbir momenata svih sila primijenjenih na tijelo u odnosu na ovu os jednak nuli:
U Međunarodnom sistemu jedinica (SI) momenti sila se mjere u NNewton— metara (N∙m) .
U opštem slučaju, kada se tijelo može kretati translatorno i rotirati, za ravnotežu je potrebno zadovoljiti oba uslova: rezultujuća sila jednaka nuli i zbir svih momenata sila jednak nuli.
Točak koji se kotrlja po horizontalnoj površini - primjer indiferentna ravnoteža(Slika 1.14.3). Ako se točak zaustavi u bilo kojoj tački, on će biti u ravnoteži. Uz indiferentnu ravnotežu u mehanici postoje stanja održivo I nestabilno balans.
Stanje ravnoteže naziva se stabilnim ako uz mala odstupanja tijela od ovog stanja nastaju sile ili momenti koji teže vraćanju tijela u ravnotežno stanje.
Uz malo odstupanje tijela od stanja nestabilne ravnoteže nastaju sile ili momenti sila koji teže da uklone tijelo iz ravnotežnog položaja.
Lopta koja leži na ravnoj horizontalnoj površini nalazi se u stanju indiferentne ravnoteže. Kugla koja se nalazi na vrhu sferne izbočine je primjer nestabilne ravnoteže. Konačno, lopta na dnu sfernog udubljenja je u stanju stabilne ravnoteže (slika 1.14.4).
Za tijelo sa fiksnom osom rotacije moguće su sve tri vrste ravnoteže. Ravnoteža indiferencije nastaje kada osa rotacije prolazi kroz centar mase. U stabilnoj i nestabilnoj ravnoteži, centar mase je na okomitoj pravoj liniji koja prolazi kroz os rotacije. Štaviše, ako je centar mase ispod ose rotacije, ispostavlja se da je stanje ravnoteže stabilno. Ako se centar mase nalazi iznad ose, stanje ravnoteže je nestabilno (slika 1.14.5).
Poseban slučaj je ravnoteža tijela na osloncu. U ovom slučaju, elastična sila potpore se ne primjenjuje na jednu tačku, već se raspoređuje na osnovu tijela. Tijelo je u ravnoteži ako okomita linija povučena kroz centar mase tijela prolazi kroz područje podrške, tj. unutar konture koju čine linije koje povezuju tačke potpore. Ako ova linija ne siječe područje oslonca, tada se tijelo prevrće. Zanimljiv primjer ravnoteže tijela na osloncu je kosi toranj u italijanskom gradu Pizi (sl. 1.14.6), koji je, prema legendi, koristio Galileo kada je proučavao zakone slobodnog pada tijela. Kula ima oblik cilindra visine 55 m i poluprečnika 7 m. Vrh tornja je odstupljen od vertikale za 4,5 m.
Vertikalna linija povučena kroz centar mase tornja siječe osnovu otprilike 2,3 m od njenog središta. Dakle, toranj je u stanju ravnoteže. Ravnoteža će biti narušena i kula će pasti kada odstupanje njenog vrha od vertikale dostigne 14 m. To se, po svemu sudeći, neće dogoditi uskoro.
