Tabela sila u prirodi. Otvoreni čas fizike. Tema: "Sile u prirodi." Inercijski referentni sistemi

Odjeljci: fizika

Svrha Nastava je proširenje programskog materijala na temu: „Sile u prirodi“ i unapređenje praktičnih vještina i sposobnosti rješavanja problema.

Ciljevi lekcije:

konsolidovati proučeno gradivo,
formirati kod učenika ideje o silama uopšte i o svakoj sili posebno,
kompetentno primjenjivati formule i pravilno konstruirati crteže prilikom rješavanja problema.

Čas je popraćen multimedijalnom prezentacijom.

Na silu naziva se vektorska veličina, koja je uzrok svakog kretanja kao posljedica interakcije tijela. Interakcije mogu biti kontaktne, koje uzrokuju deformacije ili beskontaktne. Deformacija je promjena oblika tijela ili njegovih pojedinih dijelova kao rezultat interakcije.

U Međunarodnom sistemu jedinica (SI) jedinica sile se naziva newton (N). 1 N jednaka je sili koja daje ubrzanje od 1 m/s 2 referentnom tijelu težine 1 kg u smjeru sile. Uređaj za mjerenje sile je dinamometar.

Dejstvo sile na telo zavisi od:

Veličina primijenjene sile;
Tačke primjene sile;
Smjerovi djelovanja sile.

Po svojoj prirodi sile su gravitacione, elektromagnetne, slabe i jake interakcije na nivou polja. Gravitacijske sile uključuju gravitaciju, tjelesnu težinu i gravitaciju. Elektromagnetne sile uključuju elastičnu silu i silu trenja. Interakcije na nivou polja uključuju takve sile kao što su: Kulonova sila, Amperova sila, Lorentzova sila.

Pogledajmo predložene snage.

Sila gravitacije.

Sila gravitacije određena je zakonom univerzalne gravitacije i nastaje na osnovu gravitacionih interakcija tijela, budući da svako tijelo sa masom ima gravitacijsko polje. Dva tijela međusobno djeluju silama jednakim po veličini i suprotno usmjerenim, direktno proporcionalnim umnošku masa i obrnuto proporcionalnim kvadratu udaljenosti između njihovih centara.

G = 6,67. 10 -11 - gravitaciona konstanta koju je definisao Cavendish.

Jedna od manifestacija sile univerzalne gravitacije je sila gravitacije, a ubrzanje slobodnog pada može se odrediti formulom:

Gdje je: M masa Zemlje, Rz je poluprečnik Zemlje.

Zadatak: Odrediti silu kojom se dva broda, teška 10 7 kg svaki, koji se nalaze na udaljenosti od 500 m jedan od drugog, privlače jedan prema drugom.

Od čega zavisi sila gravitacije?
Kako napisati formulu gravitacije, koji djeluje na visini h od Zemljine površine?
Kako je izmjerena gravitacijska konstanta?

Gravitacija.

Sila kojom Zemlja privlači sva tijela k sebi naziva se gravitacija. Označava se sa F lanac, primijenjen na centar gravitacije, usmjeren radijalno prema centru Zemlje, određen formulom F lanac = mg.

Gdje je: m – tjelesna težina; g – gravitaciono ubrzanje (g=9,8m/s2).

Problem: sila gravitacije na površini Zemlje je 10N. Čemu će biti jednak na visini koja je jednaka poluprečniku Zemlje (6,10 6 m)?

U kojim jedinicama se mjeri g koeficijent?
Poznato je da zemlja nije kugla. Na polovima je spljošten. Hoće li sila gravitacije istog tijela biti ista na polu i na ekvatoru?
Kako odrediti težište tijela pravilnog i nepravilnog geometrijskog oblika?

Tjelesna težina.

Sila kojom tijelo djeluje na horizontalni oslonac ili vertikalni ovjes, zbog gravitacije, naziva se težina. Označeno - P, pričvršćeno za oslonac ili ovjes ispod centra gravitacije, usmjereno prema dolje.

Ako tijelo miruje, onda se može tvrditi da je težina jednaka sili gravitacije i određena je formulom P = mg.

Ako se tijelo kreće prema gore uz ubrzanje, tada tijelo doživljava preopterećenje. Težina je određena formulom P = m(g + a).

Tjelesna težina je otprilike dvostruko veća od modula gravitacije (dvostruko preopterećenje).

Ako se tijelo kreće ubrzanjem prema dolje, tada tijelo može doživjeti bestežinsko stanje u prvim sekundama kretanja. Težina je određena formulom P = m(g - a).

Zadatak: lift mase 80 kg se kreće:

Ravnomjerno;

diže se ubrzanjem od 4,9 m/s 2 prema gore;
spušta se istim ubrzanjem.
odrediti težinu lifta u sva tri slučaja.

Po čemu se težina razlikuje od gravitacije?
Kako pronaći tačku primjene težine?
Šta je preopterećenje i bestežinsko stanje?

Sila trenja.

Sila koja nastaje kada se jedno tijelo kreće duž površine drugog, usmjereno u smjeru suprotnom kretanju, naziva se sila trenja.

Točka primjene sile trenja ispod težišta, u smjeru suprotnom kretanju duž dodirnih površina. Sila trenja se dijeli na statičku silu trenja, silu trenja kotrljanja i silu trenja klizanja. Statička sila trenja je sila koja sprječava kretanje jednog tijela po površini drugog. Prilikom hodanja, statička sila trenja koja djeluje na potplat daje ubrzanje osobi. Prilikom klizanja, veze između atoma prvobitno nepokretnih tijela se prekidaju, a trenje se smanjuje. Sila trenja klizanja zavisi od relativne brzine kretanja tela koja dodiruju. Trenje kotrljanja je mnogo puta manje od trenja klizanja.

Sila trenja određena je formulom:

Gdje je: µ koeficijent trenja, bezdimenzionalna veličina koja ovisi o prirodi površinske obrade i o kombinaciji materijala tijela u kontaktu (sila privlačenja pojedinačnih atoma razne supstance značajno ovise o njihovim električnim svojstvima);

N – sila reakcije oslonca je elastična sila koja nastaje na površini pod utjecajem tjelesne težine.

Za horizontalnu površinu: F tr = µmg

Tokom vožnje solidan sila nastaje u tečnosti ili gasu viskoznog trenja. Sila viskoznog trenja znatno je manja od sile suhog trenja. Također je usmjerena u smjeru suprotnom od relativne brzine tijela. Kod viskoznog trenja nema statičkog trenja. Sila viskoznog trenja jako ovisi o brzini tijela.

Problem: Pseća zaprega počinje da vuče sanke od 100 kg koje stoje na snijegu sa konstantnom silom od 149 N. Za koliko vremena će sanke preći prvih 200 m staze ako je koeficijent trenja klizanja trkača po snijegu 0,05?

Pod kojim uslovima dolazi do trenja?
Od čega zavisi sila trenja klizanja?
Kada je trenje “korisno”, a kada “štetno”?

Elastična sila.

Kada se tijelo deformiše, javlja se sila koja teži da vrati prijašnju veličinu i oblik tijela. Zove se elastična sila.

Najjednostavniji tip deformacije je vlačna ili tlačna deformacija.

Pri malim deformacijama (|x|<< l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации: F упр =kх

Ovaj odnos izražava Hookeov eksperimentalno utvrđen zakon: elastična sila je direktno proporcionalna promjeni dužine tijela.

Gdje je: k koeficijent krutosti tijela, mjeren u njutnima po metru (N/m). Koeficijent krutosti ovisi o obliku i veličini tijela, kao i o materijalu.

U fizici, Hookeov zakon za vlačnu ili tlačnu deformaciju obično se piše u drugom obliku:

Gdje je: – relativna deformacija; E je Youngov modul, koji ovisi samo o svojstvima materijala i ne ovisi o veličini i obliku tijela. Za različite materijale, Youngov modul uvelike varira. Za čelik, na primjer, E2·10 11 N/m 2 , a za gumu E2·10 6 N/m 2 ;

– mehaničko naprezanje.

Prilikom deformacije savijanja F kontrola = - mg i F kontrola = - Kx.

Stoga možemo pronaći koeficijent krutosti:

Spiralne opruge se često koriste u tehnici. Kada su opruge istegnute ili stisnute, nastaju elastične sile, koje se također pridržavaju Hookeovog zakona, te dolazi do torzijskih i savijajućih deformacija.

Zadatak: Opruga dječjeg pištolja je stisnuta za 3 cm. Odrediti elastičnu silu koja je nastala u njoj ako je krutost opruge 700 N/m.
Šta određuje krutost tijela?
Objasnite razlog za pojavu elastične sile?

Šta određuje veličinu elastične sile?

4. Rezultirajuća sila.

Rezultantna sila je sila koja zamjenjuje djelovanje nekoliko sila. Ova sila se koristi za rješavanje problema koji uključuju više sila.

Na tijelo djeluju gravitacija i sila reakcije tla. Rezultantna sila, u ovom slučaju, nalazi se prema pravilu paralelograma i određuje se formulom

Na osnovu definicije rezultante, drugi Newtonov zakon možemo tumačiti kao: rezultantna sila jednaka je proizvodu ubrzanja tijela i njegove mase.

Rezultanta dviju sila koje djeluju duž jedne prave u jednom smjeru jednaka je zbroju modula ovih sila i usmjerena je u smjeru djelovanja tih sila. Ako sile djeluju duž jedne prave, ali u različitim smjerovima, tada je rezultantna sila jednaka razlici u modulima djelujućih sila i usmjerena je u smjeru veće sile.

Problem: nagnuta ravan koja formira ugao od 30° ima dužinu od 25 m. tijelo je, krećući se jednoliko ubrzano, skliznulo iz ove ravni za 2 s. Odredite koeficijent trenja.

Arhimedova moć.

Arhimedova sila je sila uzgona koja se javlja u tečnosti ili gasu i deluje suprotno sili gravitacije.

Arhimedov zakon: telo uronjeno u tečnost ili gas doživljava silu uzgona jednaku težini istisnute tečnosti

Gdje je: – gustina tečnosti ili gasa; V je zapremina uronjenog dijela tijela; g – ubrzanje slobodnog pada.

Problem: kugla od livenog gvožđa zapremine 1 dm 3 spuštena je u tečnost. Njegova težina se smanjila za 8,9N. U kakvoj se tečnosti nalazi lopta?
Koji su uslovi plutanja za tijela?
Da li Arhimedova sila zavisi od gustine tela uronjenog u tečnost?

Kako je usmjerena Arhimedova sila?

Centrifugalna sila nastaje pri kretanju u krug i usmjerena je radijalno od centra.

Gdje je: v – linearna brzina; r je poluprečnik kružnice.

Kulonova sila.

U Njutnovskoj mehanici koristi se koncept gravitacione mase, slično kao iu elektrodinamici primarni koncept je električni naboj. Naboji su u interakciji sa Kulonovom silom.

Gdje su: q 1 i q 2 – interakcijska naelektrisanja, mjerena u C (kulonima);

r – rastojanje između naelektrisanja; k – koeficijent proporcionalnosti.

k=9 . 10 9 (N . m 2)/Cl 2

Često se piše u obliku: , gdje je električna konstanta jednaka 8,85 . 10 12 Cl 2 /(N . m 2).

Interakcione sile poštuju treći Newtonov zakon: F 1 = - F 2. To su sile odbijanja sa istim predznacima naboja i privlačne sile različitih predznaka.

Ako nabijeno tijelo djeluje istovremeno s nekoliko nabijenih tijela, tada je rezultujuća sila koja djeluje na dato tijelo jednaka vektorskom zbiru sila koje na ovo tijelo djeluju od svih ostalih nabijenih tijela.

Problem: Sila interakcije između dva identična tačkasta naelektrisanja koja se nalaze na udaljenosti od 0,5 m jednaka je 3,6 N. Pronađite vrijednosti ovih naboja?

Zašto se oba tijela koja se trljaju naelektriziraju trenjem?
Da li masa tijela ostaje nepromijenjena kada je naelektrizirano?
Koje je fizičko značenje koeficijenta proporcionalnosti u Coulombovom zakonu?

Amperska snaga.

Na provodnik sa strujom u magnetskom polju djeluje amperova sila.

Gdje je: I – jačina struje u provodniku; B – magnetna indukcija; l je dužina provodnika; – ugao između smjera provodnika i smjera vektora magnetske indukcije.

Smjer ove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke.

Ako lijevu ruku treba postaviti tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, ispružena četiri prsta usmjerena su duž djelovanja trenutne sile, tada savijeni palac pokazuje smjer Amperove sile.

Zadatak: odrediti smjer struje u provodniku koji se nalazi u magnetskom polju ako sila koja djeluje na provodnik ima smjer

Pod kojim uslovima nastaje Amperova sila?
Kako odrediti smjer djelovanja Amperove sile?
Kako odrediti smjer linija magnetske indukcije?

Lorencova sila.

Sila kojom elektromagnetno polje djeluje na bilo koje nabijeno tijelo koje se nalazi u njemu naziva se Lorentzova sila.

Gdje je: q – vrijednost naplate; v je brzina kretanja nabijene čestice; B – magnetna indukcija; – ugao između vektora brzine i magnetne indukcije.

Smjer Lorentzove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke.

Problem: u jednoličnom magnetskom polju, čija je indukcija 2 T, elektron se kreće brzinom od 10 5 m/s okomito na linije magnetske indukcije. Izračunajte silu koja djeluje na elektron.

Šta je Lorencova sila?
Koji su uslovi za postojanje Lorentzove sile?
Kako odrediti smjer Lorentzove sile?

Na kraju časa učenici imaju priliku da popune tabelu.

Naziv snage	Formula	Crtanje	Tačka aplikacije	Smjer djelovanja
Gravitacija
Gravitacija
Težina
Sila trenja
Elastična sila
Arhimedova sila
Rezultirajuća sila
Centrifugalna sila
Kulonova sila
Amperska snaga
Lorencova sila

književnost:

M.Yu.Demidova, I.I.Nurminsky “Jedinstveni državni ispit 2009”
I.V Krivčenko “Fizika – 7”
V.A. Kasjanov „Fizika. Nivo profila"

Snaga- mjera mehaničke interakcije tijela. Sila uzrokuje promjenu brzine tijela ili pojavu deformacija u njemu (promjena oblika ili volumena). Sila je vektorska veličina koju karakteriziraju modul (veličina), smjer i tačka primjene sile. Linija djelovanja sile je prava linija koja prolazi kroz tačku primjene sile i nastavlja smjer vektora sile. SI jedinica sile je Njutn [N]. Sve sile u prirodi zasnivaju se na četiri tipa fundamentalnih interakcija:

elektromagnetne sile koje djeluju između električno nabijenih tijela,
gravitacijske sile koje djeluju između masivnih objekata,
jaka nuklearna interakcija, koja djeluje na skali reda veličine atomskog jezgra i manjim (odgovoran za vezu između kvarkova u hadronima i za privlačenje između nukleona u jezgrama).
slaba nuklearna interakcija, koja se manifestira na udaljenostima znatno manjim od veličine atomskog jezgra.

Intenzitet jakih i slabih interakcija mjeri se u jedinicama energije (elektron voltima), a ne u jedinicama sile, te je stoga upotreba pojma „sila“ uslovna. Djelovanje sile može se odvijati kako kroz direktan kontakt (trenje, pritisak jedno na drugo pri direktnom dodiru) tako i kroz polja koja stvaraju tijela (gravitacijsko polje, elektromagnetno polje). Zanimljiva i informativna stranica http://mistermigell.ru za vas.
Sa stanovišta djelovanja sila na sistem, razmotrite:

unutrašnje sile - sile interakcije između tačaka (tijela) datog sistema;
spoljne sile su sile koje deluju na tačke (tela) datog sistema iz tačaka (tela) koje ne pripadaju datom sistemu. Vanjske sile se nazivaju opterećenja.

Snage se mogu podijeliti na:

reaktivne sile - reakcije sprega. Ako je kretanje tijela u prostoru ograničeno drugim tijelima (vezama, osloncima), sile kojima ta tijela djeluju na dato tijelo nazivaju se reakcijama veze (oslonca).
aktivne sile su sile koje karakteriziraju djelovanje drugih tijela na dato kinematičko stanje i mijenjaju ga. Aktivne sile, ovisno o vrsti kontakta, dijele se na
volumetrijske - sile koje djeluju na svaku česticu tijela, na primjer, težina tijela;
površinske - sile koje djeluju na područje tijela i karakteriziraju direktan kontakt tijela. Površinske sile su:
koncentriran - djeluje na područja koja su mala u odnosu na tijelo, na primjer, pritisak točka na cestu;
raspoređeno - djeluje na površine koje nisu male u odnosu na tijelo, na primjer, pritisak gusjenice traktora na cestu.

Najpoznatije sile:
Elastične sile− sile koje nastaju prilikom deformacije tijela i suprotstavljaju se ovoj deformaciji su elektromagnetne prirode i predstavljaju manifestaciju međumolekularne interakcije. Vektor elastične sile usmjeren je suprotno od pomaka, okomito na površinu. Na primjer, ako stisnete elastičnu traku, nakon uklanjanja opterećenja ona će vratiti svoj oblik pod utjecajem elastične sile.
Sile trenja− sile koje nastaju pri relativnom kretanju čvrstih tijela i suprotstavljaju se tom kretanju su elektromagnetne prirode i predstavljaju makroskopsku manifestaciju međumolekularne interakcije. Vektor sile trenja je usmjeren suprotno vektoru brzine. Na primjer, do trenja dolazi kada sanke klize po snijegu, između tabana i tla.
Sile otpora okoline— sile koje nastaju kada se čvrsto tijelo kreće u tečnom ili plinovitom mediju su elektromagnetne prirode, što je manifestacija međumolekularne interakcije. Vektor sile otpora je usmjeren suprotno vektoru brzine. Na primjer, kada se avion kreće u zraku.
Sile površinskog napona− sile koje nastaju na međufaznoj granici su elektromagnetne prirode, što je manifestacija međumolekularne interakcije. Zatezna sila je usmjerena tangencijalno na faznu granicu. Na primjer, novčić može ležati na površini tekućine, insekti trče po vodi.
Sila univerzalne gravitacije- sila kojom se bilo koja tijela u Univerzumu privlače jedno drugo, direktno je proporcionalna proizvodu masa ovih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Na primjer, Zemlja je privučena Suncem, au isto vrijeme Zemlja je privučena Mjesecom i Suncem.
Gravitacija− sila koja na tijelo djeluje sa Zemlje, koja mu daje ubrzanje slobodnog pada. Gravitacija je zbir sila gravitacionog privlačenja i centrifugalne sile Zemljine rotacije. Na primjer, pod utjecajem gravitacije tijela padaju na Zemlju.
Sila inercije− fiktivna sila (a ne mjera mehaničke interakcije), uvedena kada se razmatra relativno kretanje u neinercijalnim referentnim sistemima (koji se kreću uz ubrzanje) tako da je u njima zadovoljen drugi Newtonov zakon. U referentnom okviru povezanom s ravnomjerno ubrzanim tijelom, inercijska sila je usmjerena suprotno od ubrzanja. Od ukupne sile inercije, radi pogodnosti, mogu se razlikovati centrifugalna sila usmjerena iz ose rotacije tijela i Coriolisova sila, koja nastaje kada se tijelo kreće u odnosu na rotirajući referentni okvir.
Postoje i druge sile.

Denis, 6. razred, HFML % 27

U prirodi postoji mnogo različitih vrsta sila: gravitacija, gravitacija, Lorentz, Ampere, interakcija stacionarnih naelektrisanja, itd., ali se sve one na kraju svode na mali broj osnovnih (osnovnih) interakcija. Moderna fizika vjeruje da u prirodi postoje samo četiri vrste sila ili četiri vrste interakcija:

1) gravitaciona interakcija (izvođena preko gravitacionih polja);

2) elektromagnetna interakcija (koja se vrši putem elektromagnetnih polja);

3) nuklearni (ili jak) (obezbeđuje vezu između čestica u jezgru);

4) slab (odgovoran za procese raspadanja elementarnih čestica).

U okviru klasične mehanike bave se gravitacionim i elektromagnetnim silama, kao i elastičnim silama i silama trenja.

Gravitacione sile(gravitacijske sile) su sile privlačenja koje se pokoravaju zakonu univerzalne gravitacije. Bilo koja dva tijela se privlače jedno prema drugom silom čiji je modul direktno proporcionalan proizvodu njihovih masa i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih:

gdje je =6,67×10 –11 N×m 2 /kg 2 – gravitacijska konstanta.

Gravitacija- sila kojom Zemlja privlači tijelo. Pod uticajem sile gravitacije prema Zemlji, sva tela padaju sa istim ubrzanjem u odnosu na površinu Zemlje, što se naziva ubrzanjem gravitacije. Prema drugom Newtonovom zakonu, sila djeluje na svako tijelo , nazvana gravitacija. Primjenjuje se na centar gravitacije.

Težina–With mulj kojim tijelo, privučeno Zemljom, djeluje na ovjes ili oslonac . Za razliku od gravitacije, koja je gravitaciona sila primijenjena na tijelo, težina je elastična sila koja se primjenjuje na oslonac ili ovjes. Gravitacija je jednaka težini samo kada je oslonac ili ovjes nepomičan u odnosu na Zemlju. U modulu, težina može biti ili veća ili manja od gravitacije. U slučaju ubrzanog kretanja oslonca (na primjer, lifta koji nosi teret), jednadžba gibanja (uzimajući u obzir da je sila reakcije oslonca jednaka po veličini težini, ali ima suprotan predznak ): Þ . Ako je pokret prema gore , dolje: .

Kada je tijelo u slobodnom padu, njegova težina je nula, tj. u stanju je bestežinsko stanje.

Elastične sile nastaju kao rezultat interakcije tijela, praćene njihovom deformacijom. Elastična (kvazielastična) sila je proporcionalna pomaku čestice iz ravnotežnog položaja i usmjerena je prema ravnotežnom položaju:

Sile trenja nastaju zbog postojanja sila interakcije između molekula i atoma tijela u kontaktu. Sile trna: a) nastaju kada dva pokretna tijela dođu u kontakt; b) djeluju paralelno sa kontaktnom površinom; d) usmjerena protiv kretanja tijela.

Trenje između površina čvrstih tijela u odsustvu bilo kakvog sloja ili maziva naziva se suho. Trenje između čvrstog i tečnog ili gasovitog medija, kao i između slojeva takvog medija, naziva se viskozna ili tečnost. Postoje tri vrste suvog trenja: statičko trenje, trenje klizanja i trenje kotrljanja.

Statička sila trenja je sila koja djeluje između tijela u kontaktu koja miruju. Jednaka je po veličini i suprotno usmjerena sili koja prisiljava tijelo da se kreće: ; , gdje je m koeficijent trenja.

Sila trenja klizanja nastaje kada jedno tijelo klizi preko površine drugog: i usmjeren je tangencijalno na trljajuće površine u smjeru suprotnom kretanju datog tijela u odnosu na drugo. Koeficijent trenja klizanja zavisi od materijala tijela, stanja površina i relativne brzine kretanja tijela.

Kada se jedno tijelo kotrlja preko površine drugog, sila trenja kotrljanja, koji sprečava da se telo kotrlja. Sila trenja kotrljanja za iste materijale dodirnih tijela uvijek je manja od sile trenja klizanja. Ovo se u praksi koristi zamjenom kliznih ležajeva kugličnim ili valjkastim ležajevima.

Sile elastičnosti i sile trenja određene su prirodom interakcije između molekula tvari koja je elektromagnetnog porijekla, pa su po svojoj prirodi elektromagnetnog porijekla. Gravitacijske i elektromagnetne sile su fundamentalne - ne mogu se svesti na druge, jednostavnije sile. Sile elastičnosti i trenja nisu fundamentalne. Fundamentalne interakcije odlikuju se jednostavnošću i preciznošću zakona.

Unatoč raznolikosti sila, postoje samo četiri vrste interakcija: gravitacijska, elektromagnetna, jaka i slaba.

Gravitacijske sile se primjetno manifestuju na kosmičkim razmjerima. Jedna od manifestacija gravitacionih sila je slobodan pad tijela. Zemlja svim tijelima daje isto ubrzanje, koje se naziva ubrzanje sile teže g.

Malo varira ovisno o geografskoj širini. Na geografskoj širini Moskve iznosi 9,8 m/s 2 .

Elektromagnetne sile djeluju između čestica koje imaju električni naboj. Jake i slabe interakcije manifestiraju se unutar atomskih jezgri i u nuklearnim transformacijama.

Gravitaciona interakcija postoji između svih tijela sa masama. Zakon univerzalne gravitacije, koji je otkrio Newton, glasi:

Sila međusobnog privlačenja između dva tijela, koja se mogu uzeti kao materijalne tačke, direktno je proporcionalna proizvodu njihovih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih: Faktor proporcionalnosti at

nazvana gravitaciona konstanta. To je jednako 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Ako samo gravitaciona sila sa Zemlje djeluje na tijelo, onda je jednaka mg. Ovo je sila gravitacije G (bez uzimanja u obzir rotacije Zemlje). Sila gravitacije djeluje na sva tijela na Zemlji, bez obzira na njihovo kretanje.

Kada se tijelo kreće ubrzanjem gravitacije (ili čak nižim ubrzanjem usmjerenim prema dolje), uočava se fenomen potpune ili djelomične bestežinske težine.

Potpuno bestežinsko stanje - bez pritiska na postolje ili kardan. Težina je sila pritiska tijela na horizontalni oslonac ili sila zatezanja niti s tijela okačenog na njega, koja nastaje u vezi sa gravitacijskim privlačenjem ovog tijela prema Zemlji.

Primjeri elektromagnetnih sila su sile trenja i elastičnosti. Postoje sile trenja klizanja i sile trenja kotrljanja. Sila trenja klizanja je mnogo veća od sile trenja kotrljanja.

Sila trenja zavisi u određenom intervalu od primijenjene sile, koja teži da pomjeri jedno tijelo u odnosu na drugo.

Primjenom sile različite veličine vidjet ćemo da male sile ne mogu pomjeriti tijelo. U tom slučaju nastaje kompenzacijska sila statičkog trenja.

Sve poznate interakcije i, shodno tome, sile u prirodi svode se na sljedeća četiri tipa: gravitacijske, elektromagnetne, jake, slabe. Gravitaciona interakcija svojstveno svim tijelima u Univerzumu, manifestuje se u vidu međusobnog privlačenja svih tijela u prirodi, bez obzira na okruženje u kojem se nalaze, u mikrokosmosu elementarnih čestica pri običnim energijama ne igra ulogu. Upečatljiv primjer je privlačnost Zemlje. Ova interakcija je predmet zakon univerzalne gravitacije

: sila interakcije između dvije materijalne tačke masa m 1 i m 2 direktno je proporcionalna proizvodu ovih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Matematički, ovaj zakon izgleda ovako: Gdje G = 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2 - gravitaciona konstanta, koja određuje silu privlačenja između dva identična tijela s masama 1 = = 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2 - gravitaciona konstanta, koja određuje silu privlačenja između dva identična tijela s masama 2 m = 1 kg na udaljenosti r

= 1 m. Elektromagnetna interakcija - interakcija

između stacionarnih i pokretnih električnih naboja. Ova interakcija posebno određuje sile međumolekularne i međuatomske interakcije. Interakcija između dva tačkasta fiksna naboja 1 q Interakcija između dva tačkasta fiksna naboja 2 I

= 9 10 9 N m 2 / Cl 2 – koeficijent proporcionalnosti.

Ako se naboj kreće u magnetskom polju, tada na njega djeluje Lorentzova sila: v

– brzina punjenja, V – vektor magnetne indukcije.Cilnoe interakcija osigurava vezu nukleona u jezgru atoma. Slabo

odgovoran je za većinu raspada elementarnih čestica, kao i za procese interakcije neutrina sa materijom.

U klasičnoj mehanici se bavimo gravitacionim i elektromagnetnim silama, koje dovode do pojave privlačnih sila, sila elastičnosti, sila trenja i drugih. Gravitacija

karakteriše interakciju tela sa Zemljom. U blizini Zemlje sva tijela padaju približno istim ubrzanjem g  9,8 m/s 2, što je tzv. Iz toga slijedi da u blizini Zemlje na svako tijelo djeluje sila gravitacije koja je usmjerena prema centru Zemlje i jednaka je proizvodu mase tijela i ubrzanja gravitacije.

blizu Zemljine površine polje je jednolično ( U blizini Zemlje sva tijela padaju približno istim ubrzanjem= konst). Poređenje
With
, razumemo
.

Reakciona sila tla - snagu , sa kojim oslonac djeluje na tijelo. Pričvršćen je za tijelo i okomito na kontaktnu površinu. Ako tijelo leži na horizontalnoj površini, tada je sila reakcije oslonca brojčano jednaka sili gravitacije. Razmotrimo 2 slučaja.

1. Razmotrite sl.

Pustite da se tijelo odmori, a zatim na njega djeluju dvije sile. Prema 2. Newtonovom zakonu

Nađimo projekcije ovih sila na y-osu i dobijemo to

2. Sada neka tijelo bude na kosoj ravni koja stvara ugao sa horizontom (vidi sliku).

Razmotrimo slučaj kada tijelo miruje, tada će na tijelo djelovati dvije sile, jednačina kretanja izgleda slično prvom slučaju. Nakon što smo napisali 2. Newtonov zakon u projekciji na y-osu, nalazimo da je sila reakcije potpore brojčano jednaka projekciji gravitacije na okomicu na ovu površinu

tjelesna težina - sila koju tijelo djeluje na oslonac ili ovjes. Težina tijela jednaka je po veličini sili reakcije tla i usmjerena je suprotno

Gravitacija i težina se često brkaju. To je zbog činjenice da se u slučaju stacionarnog oslonca te sile poklapaju po veličini i smjeru. Međutim, moramo zapamtiti da se te sile primjenjuju na različita tijela: gravitacija se primjenjuje na samo tijelo, težina se primjenjuje na tijelo. suspenzija ili podrška. Osim toga, sila gravitacije je uvijek jednaka mg, bez obzira da li tijelo miruje ili se kreće, sila težine ovisi o ubrzanju kojim se oslonac i tijelo kreću, a može biti ili veća ili manja od mg , posebno, u bestežinskom stanju pretvara se na nulu.

Elastična sila. Pod utjecajem vanjskih sila može doći do promjene oblika tijela - deformacije. Ako se nakon prestanka djelovanja sile oblik tijela obnovi, deformacija se naziva elastična. Za elastičnu deformaciju vrijedi Hookeov zakon:

x- produženje tela duž ose X, poštuje Coulombov zakon:- koeficijent proporcionalnosti, koji se zove koeficijent elastičnost.

Kada tijela dođu u direktan dodir, osim elastičnih sila, mogu nastati i sile drugog tipa, tzv. sile trenja.

Sile trenja.

Sile trenja su dvije vrste:

Statička sila trenja.

Sila trenja uzrokovana kretanjem tijela.

Statička sila trenja– sila kojom površina djeluje na tijelo koje počiva na njoj u smjeru suprotnom od sile primijenjene na tijelo (vidi sliku) i jednaka mu po modulu

Sile trenja tipa 2 pojavljuju se kada se tijela ili dijelovi u dodiru pomiču jedan u odnosu na druge. Trenje koje nastaje pri relativnom kretanju dva tijela u dodiru naziva se vanjski Trenje između dijelova istog čvrstog tijela (tečnost ili plin) naziva se interni.

Sila trenja klizanja djeluje na tijelo dok se kreće duž površine drugog tijela i jednak je umnošku koeficijenta trenja  između ovih tijela reakcijskom silom oslonca N i usmjeren je u smjeru suprotnom od relativne brzine kretanja ovo tijelo

F = N

Sile trenja igraju veoma važnu ulogu u prirodi. U našem svakodnevnom životu, trenje je često korisno. Na primjer, poteškoće koje doživljavaju pješaci i vozila tokom ledenih uslova, kada je trenje između površine kolovoza i potplata pješaka ili točkova vozila značajno smanjeno. Da nema sila trenja, namještaj bi morao biti pričvršćen za pod, kao na brodu prilikom ljuljanja, jer bi pri najmanjem nehorizontalnom nivou poda klizio u smjeru nagiba.

Zakon održanja impulsa

Zatvoreni (izolovani) sistem tela je sistem čija tela nemaju interakciju sa spoljnim telima ili ako su rezultanta spoljašnjih sila jednaka nuli.

Ako na sistem materijalnih tačaka ne deluju spoljne sile, odnosno sistem je izolovan ( zatvoreno ), iz (3.12) slijedi da

(3.13)

Dobili smo osnovni zakon klasične fizike - zakon održanja impulsa: u izolovanom (zatvorenom) sistemu, ukupni impuls ostaje konstantna vrednost. Da bi zakon održanja količine kretanja bio ispunjen, dovoljno je da sistem bude zatvoren.

Zakon održanja impulsa je osnovni zakon prirode koji ne poznaje izuzetke.

U nerelativističkom slučaju, može se uvesti koncept centar mase (centar inercije) sistema materijalnih tačaka, pod kojim mislimo na imaginarnu tačku čiji radijus vektor , izražava se kroz radijus vektore materijalnih tačaka prema formuli:

(3.14)

Nađimo brzinu centra mase u datom referentnom okviru uzimajući vremenski izvod iz relacije (3.14)

. (3.14)

Impuls sistema jednak je proizvodu mase sistema i brzine njegovog centra inercije.

. (3.15)

Koncept centra mase nam omogućava da damo jednačinu
drugi oblik, koji se često pokaže pogodnijim. Da biste to učinili, dovoljno je uzeti u obzir da je masa sistema konstantna veličina. Onda

(3.16)

: sila interakcije između dvije materijalne tačke masa m 1 i m 2 direktno je proporcionalna proizvodu ovih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Matematički, ovaj zakon izgleda ovako: – zbir svih vanjskih sila koje djeluju na sistem. Jednačina (3.16) je jednačina kretanja centra inercije sistema. Teorema o kretanju centra masa glasi: centar mase se kreće kao materijalna tačka, čija je masa jednaka ukupnoj masi čitavog sistema, a delujuća sila je geometrijski zbir svih spoljašnjih sila koje deluju na sistem.

Ako je sistem zatvoren, onda
. U ovom slučaju, jednačina (3.16) postaje
, iz čega slijedi V=const. Centar mase zatvorenog sistema kreće se pravolinijski i jednoliko.