प्रकृति में बल. गुरुत्वाकर्षण बल - ज्ञान हाइपरमार्केट

अब तक, बल की सामान्य अवधारणा का उपयोग किया गया है, और बल क्या हैं और वे क्या हैं, इस प्रश्न पर विचार नहीं किया गया है। प्रकृति में विभिन्न प्रकार की शक्तियों के बावजूद, उन सभी को चार प्रकार की मूलभूत शक्तियों में घटाया जा सकता है: 1) गुरुत्वाकर्षण; 2) विद्युत चुम्बकीय; 3) परमाणु; 4) कमजोर.

गुरुत्वाकर्षण बलकिसी भी शरीर के बीच घटित होता है। उनकी कार्रवाई को केवल बड़े निकायों की दुनिया में ही ध्यान में रखा जाना चाहिए।

विद्युत चुम्बकीय बलस्थिर और गतिशील दोनों आवेशों पर कार्य करें। चूँकि पदार्थ परमाणुओं से बना है, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन से बने होते हैं, जीवन में हम जिन अधिकांश शक्तियों का सामना करते हैं, वे विद्युत चुम्बकीय बल हैं। उदाहरण के लिए, वे शरीर के विरूपण से उत्पन्न होने वाली लोचदार ताकतें, घर्षण की ताकतें हैं।

परमाणु और कमजोरबल स्वयं को m से अधिक दूरी पर प्रकट नहीं करते हैं, इसलिए ये बल केवल सूक्ष्म जगत में ही ध्यान देने योग्य होते हैं। सभी शास्त्रीय भौतिकी, और इसके साथ बल की अवधारणा, प्राथमिक कणों पर लागू नहीं होती है। बलों की सहायता से इन कणों की परस्पर क्रिया को सटीक रूप से चित्रित करना असंभव है। यहां ऊर्जा वर्णन ही एकमात्र संभव हो जाता है। फिर भी, परमाणु भौतिकी में भी अक्सर बलों की बात की जाती है। इस मामले में, शब्द बलका पर्याय बन जाता है इंटरैक्शन.

इस प्रकार, आधुनिक विज्ञान में, शब्द बलइसका प्रयोग दो अर्थों में किया जाता है: प्रथम, अर्थ में यांत्रिक ताकत- बातचीत का सटीक मात्रात्मक माप; दूसरे, बल का अर्थ है एक निश्चित प्रकार की अंतःक्रिया की उपस्थिति, जिसका सटीक मात्रात्मक माप केवल हो सकता है ऊर्जा.

यांत्रिकी में, तीन प्रकार के बल माने जाते हैं: गुरुत्वाकर्षण, लोचदार और घर्षण बल। आइए संक्षेप में उन पर ध्यान दें।

1. गुरुत्वाकर्षण बल. प्रकृति में सभी शरीर एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं। इन बलों को गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है। न्यूटन ने एक नियम स्थापित किया जिसे कहा जाता है गुरूत्वाकर्षन का नियम: वे बल जिनसे भौतिक बिंदु आकर्षित होते हैं, उनके द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती होते हैं, उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं और उन्हें जोड़ने वाली सीधी रेखा के साथ निर्देशित होते हैं, अर्थात।

, (2.16)

कहाँ एमऔर टी– शवों का समूह; आरनिकायों के बीच की दूरी है;  गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है. "" चिन्ह दर्शाता है कि यह एक आकर्षक शक्ति है।

सूत्र (2.16) से यह इस प्रकार है टी = एम= 1 किलो और आर= 1 मी,  = एफ, अर्थात। गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक एक दूसरे से एक इकाई दूरी पर स्थित इकाई द्रव्यमान के भौतिक बिंदुओं के आकर्षण बल के मापांक के बराबर होता है। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का पहला प्रायोगिक प्रमाण कैवेंडिश द्वारा किया गया था। वह गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक का मान निर्धारित करने में सक्षम था:
.  का बहुत छोटा मान इंगित करता है कि गुरुत्वाकर्षण संपर्क का बल केवल बड़े द्रव्यमान वाले पिंडों के मामले में महत्वपूर्ण है।

2. लोचदार बल. लोचदार विकृतियों के साथ, लोचदार बल उत्पन्न होते हैं। के अनुसार हुक का नियम, लोचदार बल का मापांक
विरूपण की मात्रा के आनुपातिक एक्स, अर्थात।

, (2.17)

कहाँ क लोच का गुणांक. "" चिन्ह इस तथ्य को परिभाषित करता है कि बल और विरूपण की दिशा विपरीत है।

3. घर्षण बल. जब संपर्क में आने वाले पिंड या उनके हिस्से एक दूसरे के सापेक्ष चलते हैं, घर्षण बल. आंतरिक (चिपचिपा) और बाहरी (शुष्क) घर्षण होते हैं।

चिपचिपा घर्षणइसे किसी ठोस पिंड और तरल या गैसीय माध्यम के साथ-साथ ऐसे माध्यम की परतों के बीच घर्षण कहा जाता है।

बाहरी घर्षणबलों के सन्निहित ठोस पिंडों के संपर्क के बिंदु पर घटना की घटना को कहा जाता है जो उनके पारस्परिक आंदोलन को रोकते हैं। यदि संपर्क में आने वाले पिंड गतिहीन हैं, तो जब वे एक पिंड को दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करने का प्रयास करते हैं तो उनके बीच एक बल उत्पन्न होता है। यह कहा जाता है स्थैतिक घर्षण बल. स्थैतिक घर्षण बल एक विशिष्ट रूप से परिभाषित मात्रा नहीं है। यह संपर्क तल के समानांतर लगाए गए बल के शून्य से अधिकतम मान तक भिन्न होता है, जिस पर शरीर चलना शुरू करता है (चित्र 2.3)।

आमतौर पर स्थैतिक घर्षण बल को यह अधिकतम घर्षण बल कहा जाता है। स्थैतिक घर्षण बल का मापांक
सामान्य दबाव बल के मापांक के समानुपाती होता है, जो न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, समर्थन के प्रतिक्रिया बल के मापांक के बराबर होता है एन, अर्थात।
, कहाँ
 स्थैतिक घर्षण गुणांक।

जब एक पिंड दूसरे पिंड की सतह पर गति करता है, फिसलन घर्षण बल. यह स्थापित किया गया है कि फिसलने वाले घर्षण बल का मापांक
सामान्य दबाव बल के मापांक के समानुपाती भी होता है एन

, (2.19)

जहां  फिसलने वाले घर्षण का गुणांक है। यह निश्चय किया
हालाँकि, कई समस्याओं को हल करने में उन्हें समान माना जाता है।

समस्याओं को हल करते समय निम्नलिखित प्रकार की ताकतों को ध्यान में रखा जाता है:

1. गुरुत्वाकर्षण
- वह बल जिसके साथ पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र पिंड पर कार्य करता है (यह बल पिंड के द्रव्यमान के केंद्र पर लगाया जाता है)।

2. शरीर का वजन - वह बल जिसके साथ कोई पिंड क्षैतिज समर्थन या धागे पर कार्य करता है जो उसे मुक्त रूप से गिरने से बचाता है (प्रकृति में लोचदार बल)। किसी सहारे (धागे) पर बल लगाया जाता है। संदर्भ के एक जड़त्वीय फ्रेम में
.

3. प्रतिक्रिया बल का समर्थन करें - वह बल जिसके साथ समर्थन की सतह शरीर पर कार्य करती है (प्रकृति में लोच का बल)। बल लगाया गया शरीर कोसमर्थन की ओर से और संपर्क सतह के लंबवत।

4. धागा तनाव बल - वह बल जिसके साथ धागा धागे से लटके हुए पिंड पर कार्य करता है। बल को शरीर पर लगाया जाता है और धागे के साथ ऊपर की ओर निर्देशित किया जाता है।

5. घर्षण बल
.

गति में परिवर्तन का कारण: पिंडों में त्वरण का प्रकट होना एक बल है। जब पिंड एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं तो बल उत्पन्न होते हैं। लेकिन किस प्रकार की अंतःक्रियाएँ मौजूद हैं और उनमें से कितनी हैं?

पहली नज़र में, ऐसा लग सकता है कि पिंडों का एक-दूसरे पर कई प्रकार के प्रभाव होते हैं, और परिणामस्वरूप, विभिन्न प्रकार की ताकतें भी होती हैं। शरीर को हाथ से धक्का देकर या खींचकर त्वरण प्रदान किया जा सकता है; जब ठंडी हवा चलती है तो जहाज तेजी से चलता है; पृथ्वी पर गिरने वाला कोई भी पिंड त्वरण के साथ गति करता है; धनुष की प्रत्यंचा को खींचते और छोड़ते हुए, हम तीर को त्वरण प्रदान करते हैं। विचार किए गए सभी मामलों में, ताकतें काम कर रही हैं, और वे सभी बिल्कुल अलग-अलग प्रतीत होती हैं। और अन्य ताकतें भी हैं. हर कोई विद्युत और चुंबकीय शक्तियों के अस्तित्व के बारे में, ज्वार और भाटा की ताकत के बारे में, भूकंप और तूफान की ताकत के बारे में जानता है।

लेकिन क्या वास्तव में प्रकृति में इतनी सारी अलग-अलग ताकतें हैं?

यदि हम पिंडों की यांत्रिक गति के बारे में बात कर रहे हैं, तो यहां हमें केवल तीन प्रकार के बल मिलते हैं: गुरुत्वाकर्षण बल, लोच का बल और घर्षण का बल। ऊपर चर्चा की गई सभी ताकतें उनमें सिमट कर रह गई हैं। लोच, गुरुत्वाकर्षण और घर्षण की शक्तियाँ सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण की शक्तियों और प्रकृति की विद्युत चुम्बकीय शक्तियों की अभिव्यक्ति हैं। इससे पता चलता है कि प्रकृति में इनमें से केवल दो ही ताकतें हैं।

विद्युत चुम्बकीय बल. विद्युतीकृत पिंडों के बीच एक विशेष बल कार्य करता है, जिसे विद्युत बल कहा जाता है, जो आकर्षक बल और प्रतिकारक बल दोनों हो सकता है। प्रकृति में आवेश दो प्रकार के होते हैं: सकारात्मक और नकारात्मक। अलग-अलग आवेश वाले दो पिंड आकर्षित करते हैं, और समान आवेश वाले पिंड प्रतिकर्षित करते हैं।

विद्युत आवेशों में एक विशेष गुण होता है: जब आवेश गति करते हैं, तो विद्युत बल के अलावा, उनके बीच एक और बल उत्पन्न होता है - चुंबकीय बल।

चुंबकीय और विद्युत बल एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं और एक साथ कार्य करते हैं। और चूँकि अक्सर हमें गतिमान आवेशों से निपटना पड़ता है, इसलिए उनके बीच कार्य करने वाली शक्तियों को अलग नहीं किया जा सकता है। और इन बलों को विद्युत चुम्बकीय बल कहा जाता है।

"विद्युत आवेश" कैसे उत्पन्न होता है, जो किसी पिंड में हो भी सकता है और नहीं भी?

सभी शरीर अणुओं और परमाणुओं से बने हैं। परमाणु और भी छोटे कणों - परमाणु नाभिक और इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। उनमें, नाभिकों और इलेक्ट्रॉनों में कुछ विद्युत आवेश होते हैं। नाभिक पर धनात्मक आवेश होता है और इलेक्ट्रॉनों पर ऋणात्मक आवेश होता है।

सामान्य परिस्थितियों में, परमाणु में कोई आवेश नहीं होता - यह तटस्थ होता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों का कुल ऋणात्मक आवेश नाभिक के धनात्मक आवेश के बराबर होता है। और जो पिंड ऐसे तटस्थ परमाणुओं से बने होते हैं वे विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं। ऐसे पिंडों के बीच परस्पर क्रिया की व्यावहारिक रूप से कोई विद्युत शक्तियाँ नहीं होती हैं।

लेकिन एक ही तरल (या ठोस) शरीर में, पड़ोसी परमाणु एक-दूसरे के इतने करीब होते हैं कि जिन आवेशों से वे बने होते हैं, उनके बीच परस्पर क्रिया की ताकतें बहुत महत्वपूर्ण होती हैं।

परमाणुओं की परस्पर क्रिया की शक्तियाँ उनके बीच की दूरी पर निर्भर करती हैं। जब परमाणुओं के बीच की दूरी बदलती है तो उनके बीच परस्पर क्रिया की शक्तियां अपनी दिशा बदलने में सक्षम होती हैं। यदि परमाणुओं के बीच की दूरी बहुत कम हो तो वे एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। लेकिन यदि इनके बीच की दूरी बढ़ा दी जाए तो परमाणु आकर्षित होने लगते हैं। परमाणुओं के बीच एक निश्चित दूरी पर, उनकी परस्पर क्रिया की शक्तियाँ शून्य के बराबर हो जाती हैं। स्वाभाविक रूप से, ऐसी दूरी पर परमाणु एक दूसरे के सापेक्ष स्थित होते हैं। ध्यान दें कि ये दूरियाँ बहुत छोटी हैं, और लगभग परमाणुओं के आकार के बराबर हैं।

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अनुभाग: भौतिक विज्ञान

उद्देश्यपाठ का उद्देश्य "प्रकृति में बल" विषय पर कार्यक्रम सामग्री का विस्तार करना और समस्याओं को हल करने में व्यावहारिक कौशल और क्षमताओं में सुधार करना है।

पाठ मकसद:

• सीखी गई सामग्री को सुदृढ़ करें,
• सामान्यतः बलों के बारे में तथा प्रत्येक बल के बारे में अलग से विद्यार्थियों के विचार तैयार करना,
• समस्याओं को हल करते समय सूत्रों को सही ढंग से लागू करें और सही ढंग से चित्र बनाएं।

पाठ के साथ एक मल्टीमीडिया प्रस्तुति भी है।

बल द्वाराएक वेक्टर मात्रा कहलाती है, जो पिंडों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप किसी भी गति का कारण होती है। अंतःक्रियाएँ संपर्क, विकृति उत्पन्न करने वाली और गैर-संपर्क होती हैं। विकृति अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप किसी शरीर या उसके अलग-अलग हिस्सों के आकार में परिवर्तन है।

अंतर्राष्ट्रीय मात्रक प्रणाली (SI) में बल की इकाई को कहा जाता है न्यूटन (एच)। 1 N उस बल के बराबर है जो बल की दिशा में 1 किलोग्राम द्रव्यमान वाले संदर्भ पिंड को 1 m/s 2 का त्वरण प्रदान करता है। बल मापने का उपकरण डायनेमोमीटर है।

किसी पिंड पर लगने वाला बल इस पर निर्भर करता है:

1. लागू बल का परिमाण;
2. बल लगाने के बिंदु;
3. बल की दिशाएँ.

अपनी प्रकृति से, बल गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, क्षेत्र स्तर पर कमजोर और मजबूत अंतःक्रिया होते हैं। गुरुत्वाकर्षण बलों में गुरुत्वाकर्षण बल, किसी पिंड का वजन और गुरुत्वाकर्षण बल शामिल होते हैं। विद्युत चुम्बकीय बलों में लोच का बल और घर्षण का बल शामिल हैं। फ़ील्ड स्तर पर बातचीत में ऐसे बल शामिल हैं: कूलम्ब बल, एम्पीयर बल, लोरेंत्ज़ बल।

प्रस्तावित बलों पर विचार करें.

गुरुत्वाकर्षण बल।

गुरुत्वाकर्षण बल सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से निर्धारित होता है और पिंडों की गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया के आधार पर उत्पन्न होता है, क्योंकि द्रव्यमान वाले किसी भी पिंड में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र होता है। दो पिंड परिमाण में बराबर और विपरीत दिशा में निर्देशित बलों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जो उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके केंद्रों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

जी = 6.67. 10 -11 - गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, कैवेंडिश द्वारा निर्धारित।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल की अभिव्यक्तियों में से एक गुरुत्वाकर्षण बल है, और मुक्त गिरावट का त्वरण सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

जहाँ: M पृथ्वी का द्रव्यमान है, R z पृथ्वी की त्रिज्या है।

कार्य: उस बल का निर्धारण करें जिसके साथ 10 7 किलोग्राम वजन वाले दो जहाज एक दूसरे से 500 मीटर की दूरी पर स्थित एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं।

1. गुरुत्वाकर्षण बल किस पर निर्भर करता है?
2. पृथ्वी की सतह से h ऊँचाई पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल का सूत्र कैसा है?
3. गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कैसे मापा गया?

गुरुत्वाकर्षण।

वह बल जिसके द्वारा पृथ्वी सभी पिंडों को अपनी ओर आकर्षित करती है, गुरुत्वाकर्षण कहलाता है। निरूपित - एफ स्ट्रैंड, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से जुड़ा हुआ, त्रिज्या के साथ पृथ्वी के केंद्र तक निर्देशित, सूत्र एफ स्ट्रैंड = मिलीग्राम द्वारा निर्धारित।

कहा पे: एम - शरीर का वजन; जी - मुक्त गिरावट त्वरण (जी \u003d 9.8 मीटर / सेकंड 2)।

समस्या: पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण बल 10N है। पृथ्वी की त्रिज्या (6.10 6 मीटर) के बराबर ऊंचाई पर यह किसके बराबर होगा?

1. गुणांक g को किन इकाइयों में मापा जाता है?
2. हम जानते हैं कि पृथ्वी कोई गोला नहीं है। यह ध्रुवों पर चपटा होता है। क्या एक ही पिंड का गुरुत्वाकर्षण ध्रुव और भूमध्य रेखा पर समान होगा?
3. नियमित और अनियमित ज्यामितीय आकृतियों वाले पिंड के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र कैसे निर्धारित करें?

शरीर का वजन।

वह बल जिसके साथ कोई पिंड गुरुत्वाकर्षण के कारण क्षैतिज समर्थन या ऊर्ध्वाधर निलंबन पर कार्य करता है, वजन कहलाता है। नामित - पी, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के नीचे एक समर्थन या निलंबन से जुड़ा हुआ, नीचे की ओर निर्देशित।

यदि शरीर आराम की स्थिति में है, तो यह तर्क दिया जा सकता है कि वजन गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर है और सूत्र पी = मिलीग्राम द्वारा निर्धारित किया जाता है।

यदि शरीर त्वरण के साथ ऊपर की ओर बढ़ता है, तो शरीर अधिभार का अनुभव करता है। वजन सूत्र P \u003d m (g + a) द्वारा निर्धारित किया जाता है।

शरीर का वजन गुरुत्वाकर्षण मापांक से लगभग दोगुना होता है (डबल ओवरलोड).

यदि शरीर नीचे की ओर त्वरण के साथ चलता है, तो गति के पहले सेकंड में शरीर भारहीनता का अनुभव कर सकता है। वजन सूत्र P \u003d m (g - a) द्वारा निर्धारित किया जाता है।

काम: 80 किलो वजनी लिफ्ट चलती है:

समान रूप से;

• 4.9 मी/से 2 के त्वरण के साथ ऊपर उठता है;
• उसी त्वरण से नीचे उतरता है।
• तीनों मामलों में लिफ्ट का वजन निर्धारित करें।

1. भार गुरुत्वाकर्षण से किस प्रकार भिन्न है?
2. भार के अनुप्रयोग का बिंदु कैसे ज्ञात करें?
3. अधिभार और भारहीनता क्या है?

घर्षण बल।

एक पिंड की दूसरे की सतह पर गति से उत्पन्न होने वाला बल, जो गति के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है, घर्षण बल कहलाता है।

संपर्क सतहों के साथ गति के विपरीत दिशा में, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के नीचे घर्षण बल के अनुप्रयोग का बिंदु। घर्षण बल को स्थैतिक घर्षण बल, रोलिंग घर्षण बल और स्लाइडिंग घर्षण बल में विभाजित किया गया है। स्थैतिक घर्षण बल वह बल है जो एक पिंड को दूसरे की सतह पर गति करने से रोकता है। चलते समय, तलवे पर कार्य करने वाला स्थैतिक घर्षण बल व्यक्ति को त्वरण प्रदान करता है। फिसलने पर प्रारंभ में गतिहीन पिंडों के परमाणुओं के बीच के बंधन टूट जाते हैं, घर्षण कम हो जाता है। फिसलने वाले घर्षण का बल संपर्क पिंडों के सापेक्ष वेग पर निर्भर करता है। रोलिंग घर्षण फिसलन घर्षण से कई गुना कम होता है।

घर्षण बल सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां: µ घर्षण का गुणांक है, एक आयामहीन मान, सतह के उपचार की प्रकृति और संपर्क निकायों की सामग्रियों के संयोजन पर निर्भर करता है (विभिन्न पदार्थों के व्यक्तिगत परमाणुओं के आकर्षण बल उनके विद्युत गुणों पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करते हैं);

एन - समर्थन प्रतिक्रिया बल - यह लोचदार बल है जो शरीर के वजन की कार्रवाई के तहत सतह पर होता है।

क्षैतिज सतह के लिए: F tr = µmg

जब कोई ठोस वस्तु किसी तरल या गैस में गति करती है तो एक चिपचिपा घर्षण बल उत्पन्न होता है। श्यान घर्षण का बल शुष्क घर्षण के बल से बहुत कम होता है। यह शरीर के सापेक्ष वेग के विपरीत दिशा में भी निर्देशित होता है। श्यान घर्षण के साथ, कोई स्थैतिक घर्षण नहीं होता है। श्यान घर्षण का बल दृढ़ता से पिंड की गति पर निर्भर करता है।

कार्य: एक कुत्ते का स्लेज बर्फ पर खड़े 100 किलोग्राम के स्लेज को 149 N के निरंतर बल के साथ खींचना शुरू करता है। यदि बर्फ पर धावकों के फिसलन घर्षण का गुणांक 0.05 है तो स्लेज को पथ के पहले 200 मीटर को तय करने में कितना समय लगेगा?

1. घर्षण की स्थिति क्या है?
2. फिसलने वाला घर्षण बल किस पर निर्भर करता है?
3. घर्षण कब "उपयोगी" है और कब "हानिकारक" है?

लोचदार बल.

जब शरीर विकृत हो जाता है, तो एक शक्ति उत्पन्न होती है जो शरीर के पूर्व आयामों और आकार को बहाल करना चाहती है। इसे प्रत्यास्थता का बल कहते हैं।

विरूपण का सबसे सरल प्रकार तन्य या संपीड़ित विरूपण है।

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

यह अनुपात हुक के प्रयोगात्मक रूप से स्थापित कानून को व्यक्त करता है: लोचदार बल शरीर की लंबाई में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक है।

कहां: k शरीर की कठोरता का गुणांक है, जिसे न्यूटन प्रति मीटर (N/m) में मापा जाता है। कठोरता का गुणांक शरीर के आकार और आयामों के साथ-साथ सामग्री पर भी निर्भर करता है।

भौतिकी में, तन्य या संपीड़ित विरूपण के लिए हुक का नियम आमतौर पर एक अलग रूप में लिखा जाता है:

कहा पे: - सापेक्ष विरूपण; ई - यंग का मापांक, जो केवल सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है और शरीर के आकार और आकार पर निर्भर नहीं करता है। विभिन्न सामग्रियों के लिए, यंग का मापांक व्यापक रूप से भिन्न होता है। स्टील के लिए, उदाहरण के लिए, E2 10 11 N/m 2, और रबर के लिए E2 10 6 N/m 2; - यांत्रिक तनाव।

झुकने पर विरूपण F नियंत्रण = - mg और F नियंत्रण = - Kx।

इसलिए, हम कठोरता गुणांक पा सकते हैं:

इंजीनियरिंग में, हेलिकल स्प्रिंग्स का अक्सर उपयोग किया जाता है। जब स्प्रिंग्स को खींचा या संपीड़ित किया जाता है, तो लोचदार बल उत्पन्न होते हैं, जो हुक के नियम का भी पालन करते हैं, और मरोड़ और झुकने की विकृति होती है।

कार्य: बच्चों की बंदूक का स्प्रिंग 3 सेमी तक संकुचित हो गया था। यदि स्प्रिंग की कठोरता 700 N/m है तो उसमें उत्पन्न होने वाले लोचदार बल का निर्धारण करें।

1. पिंडों की कठोरता क्या निर्धारित करती है?
2. लोचदार बल का कारण बताएं?
3. प्रत्यास्थ बल का परिमाण क्या निर्धारित करता है?

4. परिणामी बल.

परिणामी बल वह बल है जो कई बलों के कार्यों को प्रतिस्थापित करता है। यह बल कई बलों का उपयोग करके समस्याओं को हल करते समय लगाया जाता है।

गुरुत्वाकर्षण बल और समर्थन की प्रतिक्रिया बल शरीर पर कार्य करते हैं। इस मामले में परिणामी बल, समांतर चतुर्भुज नियम के अनुसार पाया जाता है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

परिणाम की परिभाषा के आधार पर, कोई न्यूटन के दूसरे नियम की व्याख्या इस प्रकार कर सकता है: परिणामी बल शरीर के त्वरण और उसके द्रव्यमान के उत्पाद के बराबर है।

एक सीधी रेखा में एक दिशा में कार्य करने वाले दो बलों का परिणाम इन बलों के मॉड्यूल के योग के बराबर होता है और इन बलों की कार्रवाई की दिशा में निर्देशित होता है। यदि बल एक सीधी रेखा में, लेकिन अलग-अलग दिशाओं में कार्य करते हैं, तो परिणामी बल कार्य करने वाले बलों के मॉड्यूल में अंतर के बराबर होता है और एक बड़े बल की कार्रवाई की ओर निर्देशित होता है।

कार्य: 30° का कोण बनाने वाले एक झुके हुए विमान की लंबाई 25 मीटर है। एकसमान त्वरण के साथ गतिमान शरीर 2s में इस तल से फिसल गया। घर्षण का गुणांक ज्ञात कीजिए।

आर्किमिडीज़ की शक्ति.

आर्किमिडीज़ बल एक उत्प्लावन बल है जो तरल या गैस में होता है और गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत कार्य करता है।

आर्किमिडीज़ का सिद्धांत: किसी तरल या गैस में डूबा हुआ पिंड विस्थापित तरल के वजन के बराबर उत्प्लावन बल का अनुभव करता है।

कहाँ: तरल या गैस का घनत्व है; V शरीर के जलमग्न भाग का आयतन है; जी मुक्त गिरावट त्वरण है।

कार्य: 1 डीएम 3 की मात्रा वाली एक कच्चा लोहे की गेंद को एक तरल में उतारा गया। इसका वजन 8.9N कम हो गया है। गेंद किस द्रव में है?

1. तैरते हुए पिंडों के लिए क्या स्थितियाँ हैं?
2. क्या आर्किमिडीज़ बल किसी तरल पदार्थ में डूबे हुए पिंड के घनत्व पर निर्भर करता है?
3. आर्किमिडीज़ की शक्ति किस प्रकार निर्देशित होती है?

अपकेन्द्रीय बल।

किसी वृत्त में घूमने पर केन्द्रापसारक बल उत्पन्न होता है और केंद्र से त्रिज्या के अनुदिश निर्देशित होता है।

कहा पे: वी - रैखिक गति; r वृत्त की त्रिज्या है.

कूलम्ब शक्ति.

न्यूटोनियन यांत्रिकी में, गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, इसी तरह, इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, विद्युत आवेश की अवधारणा प्राथमिक है। विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है जो विद्युत चुम्बकीय बल इंटरैक्शन में प्रवेश करने के लिए कणों या निकायों की संपत्ति की विशेषता बताती है। आवेश कूलम्ब बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

कहा पे: q 1 और q 2 - परस्पर क्रिया करने वाले आवेश, C (कूलम्ब) में मापे गए;

r आवेशों के बीच की दूरी है; k आनुपातिकता का गुणांक है.

क=9 . 10 9 (एच . एम 2) / सीएल 2

अक्सर इसे इस रूप में लिखा जाता है: , जहां एक विद्युत स्थिरांक 8.85 के बराबर है . 10 12 सी 2 /(एन . मी 2).

अंतःक्रिया बल न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करते हैं: एफ 1 = - एफ 2। वे आवेशों के समान चिह्नों वाली प्रतिकारक शक्तियां हैं और विभिन्न चिह्नों वाली आकर्षक शक्तियां हैं।

यदि कोई आवेशित पिंड कई आवेशित पिंडों के साथ एक साथ संपर्क करता है, तो इस पिंड पर लगने वाला परिणामी बल अन्य सभी आवेशित पिंडों से इस पिंड पर लगने वाले बलों के वेक्टर योग के बराबर होता है।

कार्य: 0.5m की दूरी पर स्थित दो समान बिंदु आवेशों की परस्पर क्रिया का बल 3.6N है। इन शुल्कों का मान ज्ञात कीजिए?

1. घर्षण द्वारा विद्युतीकृत होने पर दोनों रगड़ने वाले पिंड आवेशित क्यों हो जाते हैं?
2. क्या किसी पिंड को विद्युतीकृत करने पर उसका द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है?
3. कूलम्ब के नियम में आनुपातिकता गुणांक का भौतिक अर्थ क्या है?

एम्पीयर शक्ति.

चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले चालक पर एम्पीयर बल कार्य करता है।

कहा पे: मैं - कंडक्टर में वर्तमान ताकत; बी - चुंबकीय प्रेरण; एल कंडक्टर की लंबाई है; कंडक्टर की दिशा और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा के बीच का कोण है।

इस बल की दिशा बाएं हाथ के नियम से निर्धारित की जा सकती है।

यदि बाएं हाथ को इस प्रकार रखा जाना चाहिए कि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हथेली में प्रवेश करें, तो फैली हुई चार अंगुलियां धारा की क्रिया के अनुरूप निर्देशित होती हैं, तो मुड़ा हुआ अंगूठा एम्पीयर बल की दिशा को इंगित करता है।

कार्य: चुंबकीय क्षेत्र में किसी चालक में धारा की दिशा निर्धारित करें, यदि चालक पर लगने वाले बल की कोई दिशा हो

1. एम्पीयर बल किन परिस्थितियों में उत्पन्न होता है?
2. एम्पीयर बल की दिशा कैसे निर्धारित करें?
3. चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की दिशा कैसे निर्धारित करें?

लोरेंत्ज़ बल.

वह बल जिसके साथ कोई विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र किसी आवेशित पिंड पर कार्य करता है, लोरेंत्ज़ बल कहलाता है।

कहाँ: q प्रभार की राशि है; v आवेशित कण का वेग है; बी - चुंबकीय प्रेरण; वेग और चुंबकीय प्रेरण वैक्टर के बीच का कोण है।

लोरेंत्ज़ बल की दिशा बाएँ हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

कार्य: एक समान चुंबकीय क्षेत्र में, जिसका प्रेरण 2 टी के बराबर है, एक इलेक्ट्रॉन चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं के लंबवत 10 5 मीटर/सेकेंड की गति से चलता है। इलेक्ट्रॉन पर लगने वाले बल की गणना करें।

1. लोरेंत्ज़ बल क्या है?
2. लोरेंत्ज़ बल के अस्तित्व के लिए शर्तें क्या हैं?
3. लोरेंत्ज़ बल की दिशा कैसे निर्धारित करें?

पाठ के अंत में, छात्रों को तालिका को पूरा करने का अवसर दिया जाता है।

बल का नाम	FORMULA	चित्रकला	आवेदन बिंदु	कार्रवाई की दिशा
गुरुत्वाकर्षण
गुरुत्वाकर्षण
वज़न
घर्षण बल
लोचदार बल
आर्किमिडीज़ की ताकत
पारिणामिक शक्ति
अपकेन्द्रीय बल
पेंडेंट बल
एम्प पावर
लोरेंत्ज़ बल

साहित्य:

1. एम.यू.डेमिडोवा, आई.आई.नुर्मिन्स्की "USE 2009"
2. आई. वी. क्रिवचेंको "भौतिकी - 7"
3. वी.ए. कास्यानोव “भौतिकी। प्रोफ़ाइल स्तर"

« भौतिकी - ग्रेड 10 "

अध्याय 2 में, हमने बल की अवधारणा को एक पिंड की दूसरे पर कार्रवाई के मात्रात्मक माप के रूप में पेश किया।
इस अध्याय में, हम विचार करेंगे कि यांत्रिकी में किन बलों को माना जाता है, उनके मूल्य क्या निर्धारित करते हैं।

प्रकृति में कितने प्रकार की शक्तियाँ विद्यमान हैं?
उन शक्तियों की सूची बनाएं जिन्हें आप जानते हैं।
उनकी प्रकृति क्या है - गुरुत्वाकर्षण या विद्युत चुम्बकीय?

पहली नज़र में, ऐसा लगता है कि हमने एक भारी और अघुलनशील कार्य अपने ऊपर ले लिया है: पृथ्वी पर और इसके बाहर अनंत संख्या में पिंड हैं।
वे अलग-अलग तरीकों से बातचीत करते हैं।

परमाणु बलपरमाणु नाभिक में कणों के बीच कार्य करें और नाभिक के गुणों का निर्धारण करें।

परमाणु बलों का दायरा बहुत सीमित है।

वे केवल परमाणु नाभिक के अंदर ही ध्यान देने योग्य हैं (अर्थात, 10 -15 मीटर के क्रम की दूरी पर)।
पहले से ही 10 -13 मीटर (एक परमाणु के आकार से एक हजार गुना छोटा - 10 -10 मीटर) के क्रम के कणों के बीच की दूरी पर, वे बिल्कुल भी दिखाई नहीं देते हैं।

कमज़ोर अंतःक्रियाएँप्राथमिक कणों के पारस्परिक परिवर्तन का कारण बनता है, नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय, थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रियाओं का निर्धारण करता है।

वे 10-17 मीटर की दूरी पर और भी कम दूरी पर दिखाई देते हैं।

परमाणु शक्तियाँ प्रकृति में सबसे शक्तिशाली हैं।

यदि परमाणु बलों की तीव्रता को एकता के रूप में लिया जाए, तो विद्युत चुम्बकीय बलों की तीव्रता 10 -2, गुरुत्वाकर्षण - 10-40, कमजोर अंतःक्रिया - 10 -16 होगी।

मजबूत (परमाणु) और कमजोर अंतःक्रियाएं इतनी कम दूरी पर प्रकट होती हैं जब न्यूटोनियन यांत्रिकी के नियम और उनके साथ यांत्रिक बल की अवधारणा अपना अर्थ खो देते हैं।

मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाओं की तीव्रता को ऊर्जा की इकाइयों (इलेक्ट्रॉन वोल्ट में) में मापा जाता है, न कि बल की इकाइयों में, और इसलिए उनके लिए "बल" शब्द का उपयोग सभी घटनाओं को समझाने की सदियों पुरानी परंपरा द्वारा किया जाता है। प्रत्येक घटना की विशेषता "बलों" की कार्रवाई से आसपास की दुनिया में।

यांत्रिकी में, हम केवल गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं पर विचार करेंगे।

यांत्रिकी में बल.

यांत्रिकी में, वे आमतौर पर तीन प्रकार के बलों से निपटते हैं - गुरुत्वाकर्षण बल, लोचदार बल और घर्षण बल।

स्रोत: "भौतिकी - ग्रेड 10", 2014, पाठ्यपुस्तक मायकिशेव, बुखोवत्सेव, सोत्स्की

गतिशीलता - भौतिकी, कक्षा 10 के लिए पाठ्यपुस्तक - कक्षा भौतिकी

एमओयू दिमित्रीव्स्काया माध्यमिक विद्यालय

इस विषय पर कक्षा 11 में भौतिकी का पाठ: "प्रकृति में बल"

कोलुपेव व्लादिमीर ग्रिगोरिएविच

भौतिक विज्ञान के अध्यापक

2015

उद्देश्यपाठ का उद्देश्य इस विषय पर कार्यक्रम सामग्री का विस्तार करना है: "प्रकृति में बल" और यूएसई समस्याओं को हल करने में व्यावहारिक कौशल और क्षमताओं में सुधार करना।

पाठ मकसद:

सीखी गई सामग्री को सुदृढ़ करें,

सामान्यतः बलों के बारे में तथा प्रत्येक बल के बारे में अलग से विद्यार्थियों के विचार तैयार करना,

समस्याओं को हल करते समय सूत्रों को सही ढंग से लागू करें और सही ढंग से चित्र बनाएं।

पाठ के साथ एक मल्टीमीडिया प्रस्तुति भी है।

मैं। बल द्वाराएक वेक्टर मात्रा कहलाती है, जो पिंडों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप किसी भी गति का कारण होती है। अंतःक्रियाएँ संपर्क, विकृति उत्पन्न करने वाली और गैर-संपर्क होती हैं। विकृति अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप किसी शरीर या उसके अलग-अलग हिस्सों के आकार में परिवर्तन है।

अंतर्राष्ट्रीय मात्रक प्रणाली (SI) में बल की इकाई को कहा जाता है न्यूटन(एच)। 1 N उस बल के बराबर है जो बल की दिशा में 1 किलोग्राम द्रव्यमान वाले संदर्भ पिंड को 1 m/s 2 का त्वरण प्रदान करता है। बल मापने का उपकरण डायनेमोमीटर है।

किसी पिंड पर लगने वाला बल इस पर निर्भर करता है:

लागू बल का परिमाण;

बल लगाने के बिंदु;

बल की दिशाएँ.

अपनी प्रकृति से, बल गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, क्षेत्र स्तर पर कमजोर और मजबूत अंतःक्रिया होते हैं। गुरुत्वाकर्षण बलों में गुरुत्वाकर्षण बल, किसी पिंड का वजन और गुरुत्वाकर्षण बल शामिल होते हैं। विद्युत चुम्बकीय बलों में लोच का बल और घर्षण का बल शामिल हैं। फ़ील्ड स्तर पर बातचीत में ऐसे बल शामिल हैं: कूलम्ब बल, एम्पीयर बल, लोरेंत्ज़ बल।

प्रस्तावित बलों पर विचार करें.

गुरुत्वाकर्षण बल।

गुरुत्वाकर्षण बल सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से निर्धारित होता है और पिंडों की गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया के आधार पर उत्पन्न होता है, क्योंकि द्रव्यमान वाले किसी भी पिंड में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र होता है। दो पिंड परिमाण में बराबर और विपरीत दिशा में निर्देशित बलों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जो उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके केंद्रों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

जी = 6.67. 10 -11 - गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, कैवेंडिश द्वारा निर्धारित।

चित्र .1

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल की अभिव्यक्तियों में से एक गुरुत्वाकर्षण बल है, और मुक्त गिरावट का त्वरण सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

जहाँ: M पृथ्वी का द्रव्यमान है, R z पृथ्वी की त्रिज्या है।

गुरुत्वाकर्षण।

वह बल जिसके द्वारा पृथ्वी सभी पिंडों को अपनी ओर आकर्षित करती है, गुरुत्वाकर्षण कहलाता है। निरूपित - एफ स्ट्रैंड, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से जुड़ा हुआ, त्रिज्या के साथ पृथ्वी के केंद्र तक निर्देशित, सूत्र एफ स्ट्रैंड = मिलीग्राम द्वारा निर्धारित।

कहा पे: एम - शरीर का वजन; जी - मुक्त गिरावट त्वरण (जी \u003d 9.8 मीटर / सेकंड 2)।

शरीर का वजन।

वह बल जिसके साथ कोई पिंड गुरुत्वाकर्षण के कारण क्षैतिज समर्थन या ऊर्ध्वाधर निलंबन पर कार्य करता है, वजन कहलाता है। नामित - पी, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के नीचे एक समर्थन या निलंबन से जुड़ा हुआ, नीचे की ओर निर्देशित।

अंक 2

यदि शरीर आराम की स्थिति में है, तो यह तर्क दिया जा सकता है कि वजन गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर है और सूत्र पी = मिलीग्राम द्वारा निर्धारित किया जाता है।

यदि शरीर त्वरण के साथ ऊपर की ओर बढ़ता है, तो शरीर अधिभार का अनुभव करता है। वजन सूत्र P \u003d m (g + a) द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चित्र 3

शरीर का वजन गुरुत्वाकर्षण मापांक से लगभग दोगुना होता है (डबल ओवरलोड).

यदि शरीर नीचे की ओर त्वरण के साथ चलता है, तो गति के पहले सेकंड में शरीर भारहीनता का अनुभव कर सकता है। वजन सूत्र P \u003d m (g - a) द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चावल। 4

घर्षण बल।

एक पिंड की दूसरे की सतह पर गति से उत्पन्न होने वाला बल, जो गति के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है, घर्षण बल कहलाता है।

चित्र.5

संपर्क सतहों के साथ गति के विपरीत दिशा में, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के नीचे घर्षण बल के अनुप्रयोग का बिंदु। घर्षण बल को स्थैतिक घर्षण बल, रोलिंग घर्षण बल और स्लाइडिंग घर्षण बल में विभाजित किया गया है। स्थैतिक घर्षण बल वह बल है जो एक पिंड को दूसरे की सतह पर गति करने से रोकता है। चलते समय, तलवे पर कार्य करने वाला स्थैतिक घर्षण बल व्यक्ति को त्वरण प्रदान करता है। फिसलने पर प्रारंभ में गतिहीन पिंडों के परमाणुओं के बीच के बंधन टूट जाते हैं, घर्षण कम हो जाता है। फिसलने वाले घर्षण का बल संपर्क पिंडों के सापेक्ष वेग पर निर्भर करता है। रोलिंग घर्षण फिसलन घर्षण से कई गुना कम होता है।

चित्र 6

घर्षण बल सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

एफ = μN

जहां: µ घर्षण का गुणांक है, एक आयामहीन मान, सतह के उपचार की प्रकृति और संपर्क निकायों की सामग्रियों के संयोजन पर निर्भर करता है (विभिन्न पदार्थों के व्यक्तिगत परमाणुओं के आकर्षण बल उनके विद्युत गुणों पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करते हैं);

एन - समर्थन प्रतिक्रिया बल - यह लोचदार बल है जो शरीर के वजन की कार्रवाई के तहत सतह पर होता है।

क्षैतिज सतह के लिए: F tr = µmg

जब कोई ठोस वस्तु किसी तरल या गैस में गति करती है तो एक चिपचिपा घर्षण बल उत्पन्न होता है। श्यान घर्षण का बल शुष्क घर्षण के बल से बहुत कम होता है। यह शरीर के सापेक्ष वेग के विपरीत दिशा में भी निर्देशित होता है। श्यान घर्षण के साथ, कोई स्थैतिक घर्षण नहीं होता है। श्यान घर्षण का बल दृढ़ता से पिंड की गति पर निर्भर करता है।

लोचदार बल.

जब शरीर विकृत हो जाता है, तो एक शक्ति उत्पन्न होती है जो शरीर के पूर्व आयामों और आकार को बहाल करना चाहती है। इसे प्रत्यास्थता का बल कहते हैं।

विरूपण का सबसे सरल प्रकार तन्य या संपीड़ित विरूपण है।

चावल। 7

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

यह अनुपात हुक के प्रयोगात्मक रूप से स्थापित कानून को व्यक्त करता है: लोचदार बल शरीर की लंबाई में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक है।

कहां: k शरीर की कठोरता का गुणांक है, जिसे न्यूटन प्रति मीटर (N/m) में मापा जाता है। कठोरता का गुणांक शरीर के आकार और आयामों के साथ-साथ सामग्री पर भी निर्भर करता है।

भौतिकी में, तन्य या संपीड़ित विरूपण के लिए हुक का नियम आमतौर पर एक अलग रूप में लिखा जाता है:

कहा पे: - सापेक्ष विरूपण; ई - यंग का मापांक, जो केवल सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है और शरीर के आकार और आकार पर निर्भर नहीं करता है। विभिन्न सामग्रियों के लिए, यंग का मापांक व्यापक रूप से भिन्न होता है। स्टील के लिए, उदाहरण के लिए, E2 10 11 N/m 2, और रबर के लिए E2 10 6 N/m 2; - यांत्रिक तनाव।

झुकने पर विरूपण F नियंत्रण = - mg और F नियंत्रण = - Kx।

चित्र.8

इसलिए, हम कठोरता गुणांक पा सकते हैं:

क =

इंजीनियरिंग में, हेलिकल स्प्रिंग्स का अक्सर उपयोग किया जाता है। जब स्प्रिंग्स को खींचा या संपीड़ित किया जाता है, तो लोचदार बल उत्पन्न होते हैं, जो हुक के नियम का भी पालन करते हैं, और मरोड़ और झुकने की विकृति होती है।

चावल। 9

4. परिणामी बल.

परिणामी बल वह बल है जो कई बलों के कार्यों को प्रतिस्थापित करता है। यह बल कई बलों का उपयोग करके समस्याओं को हल करते समय लगाया जाता है।

चित्र.10

गुरुत्वाकर्षण बल और समर्थन की प्रतिक्रिया बल शरीर पर कार्य करते हैं। इस मामले में परिणामी बल, समांतर चतुर्भुज नियम के अनुसार पाया जाता है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

परिणाम की परिभाषा के आधार पर, कोई न्यूटन के दूसरे नियम की व्याख्या इस प्रकार कर सकता है: परिणामी बल शरीर के त्वरण और उसके द्रव्यमान के उत्पाद के बराबर है।

र=मा

एक सीधी रेखा में एक दिशा में कार्य करने वाले दो बलों का परिणाम इन बलों के मॉड्यूल के योग के बराबर होता है और इन बलों की कार्रवाई की दिशा में निर्देशित होता है। यदि बल एक सीधी रेखा में, लेकिन अलग-अलग दिशाओं में कार्य करते हैं, तो परिणामी बल कार्य करने वाले बलों के मॉड्यूल में अंतर के बराबर होता है और एक बड़े बल की कार्रवाई की ओर निर्देशित होता है।

आर्किमिडीज़ की शक्ति.

आर्किमिडीज़ बल एक उत्प्लावन बल है जो तरल या गैस में होता है और गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत कार्य करता है।

आर्किमिडीज़ का सिद्धांत: किसी तरल या गैस में डूबा हुआ पिंड विस्थापित तरल के वजन के बराबर उत्प्लावन बल का अनुभव करता है।

एफ ए = मिलीग्राम = वीजी

कहाँ: तरल या गैस का घनत्व है; V शरीर के जलमग्न भाग का आयतन है; जी मुक्त गिरावट त्वरण है।

चित्र.11

अपकेन्द्रीय बल।

किसी वृत्त में घूमने पर केन्द्रापसारक बल उत्पन्न होता है और केंद्र से त्रिज्या के अनुदिश निर्देशित होता है।

कहा पे: वी - रैखिक गति; r वृत्त की त्रिज्या है.

चित्र.12

कूलम्ब शक्ति.

न्यूटोनियन यांत्रिकी में, गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, इसी तरह, इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, विद्युत आवेश की अवधारणा प्राथमिक है। विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है जो विद्युत चुम्बकीय बल इंटरैक्शन में प्रवेश करने के लिए कणों या निकायों की संपत्ति की विशेषता बताती है। आवेश कूलम्ब बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

कहा पे: q 1 और q 2 - परस्पर क्रिया करने वाले आवेश, C (कूलम्ब) में मापे गए;

r आवेशों के बीच की दूरी है; k आनुपातिकता का गुणांक है.

क=9 . 10 9 (एच . एम 2) / सीएल 2

अक्सर इसे इस रूप में लिखा जाता है: , जहां एक विद्युत स्थिरांक 8.85 के बराबर है . 10 12 सी 2 /(एन . मी 2).

चित्र.13

अंतःक्रिया बल न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करते हैं: एफ 1 = - एफ 2। वे आवेशों के समान चिह्नों वाली प्रतिकारक शक्तियां हैं और विभिन्न चिह्नों वाली आकर्षक शक्तियां हैं।

यदि कोई आवेशित पिंड कई आवेशित पिंडों के साथ एक साथ संपर्क करता है, तो इस पिंड पर लगने वाला परिणामी बल अन्य सभी आवेशित पिंडों से इस पिंड पर लगने वाले बलों के वेक्टर योग के बराबर होता है।

चित्र.14

एम्पीयर शक्ति.

चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले चालक पर एम्पीयर बल कार्य करता है।

एफ ए = आईबीएलएसआईएन

कहा पे: मैं - कंडक्टर में वर्तमान ताकत; बी - चुंबकीय प्रेरण; एल कंडक्टर की लंबाई है; कंडक्टर की दिशा और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा के बीच का कोण है।

इस बल की दिशा बाएं हाथ के नियम से निर्धारित की जा सकती है।

यदि बाएं हाथ को इस प्रकार रखा जाना चाहिए कि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हथेली में प्रवेश करें, तो फैली हुई चार अंगुलियां धारा की क्रिया के अनुरूप निर्देशित होती हैं, तो मुड़ा हुआ अंगूठा एम्पीयर बल की दिशा को इंगित करता है।

चावल। 15

लोरेंत्ज़ बल.

वह बल जिसके साथ कोई विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र किसी आवेशित पिंड पर कार्य करता है, लोरेंत्ज़ बल कहलाता है।

एफ = qvBsin

चावल। 16

कहाँ: q प्रभार की राशि है; v आवेशित कण का वेग है; बी - चुंबकीय प्रेरण; वेग और चुंबकीय प्रेरण वैक्टर के बीच का कोण है।

लोरेंत्ज़ बल की दिशा बाएँ हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

पाठ के अंत में, छात्रों को तालिका को पूरा करने का अवसर दिया जाता है।

खंड दृश्य (इंटरैक्टिव भौतिकी मॉडल)

द्वितीय. USE कार्यों को हल करना

1. समान द्रव्यमान वाले दो ग्रह तारे के चारों ओर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं। उनमें से पहले के लिए, तारे के प्रति आकर्षण बल दूसरे की तुलना में 4 गुना अधिक है। पहले और दूसरे ग्रह की कक्षाओं की त्रिज्या का अनुपात क्या है?

1)
2)
3)
4)

समाधान।
सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, किसी ग्रह का तारे के प्रति आकर्षण बल कक्षा की त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। इस प्रकार, ग्रहों के द्रव्यमान की समानता () के कारण, पहले और दूसरे ग्रह के तारे के आकर्षण बलों का अनुपात कक्षाओं की त्रिज्या के वर्गों के अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

शर्त के अनुसार, पहले ग्रह का तारे के प्रति आकर्षण बल दूसरे ग्रह की तुलना में 4 गुना अधिक है: जिसका अर्थ है कि

2. प्रदर्शन के दौरान, जिमनास्ट स्प्रिंगबोर्ड (चरण 1) से उड़ान भरती है, हवा में कलाबाजी करती है (चरण 2) और अपने पैरों पर खड़ी होती है (चरण 3)। गति के किस चरण में एक जिमनास्ट भारहीनता के करीब की स्थिति का अनुभव कर सकता है?

1) केवल चरण 2 पर
2) केवल चरण 1 और 2 पर
3) 1, 2 और 3 चरणों में
4) सूचीबद्ध चरणों में से कोई भी नहीं

समाधान।
भार वह बल है जिसके साथ शरीर सहारे पर दबाव डालता है या निलंबन को खींचता है। भारहीनता की स्थिति यह है कि शरीर पर कोई भार नहीं रहता, जबकि गुरुत्वाकर्षण बल कहीं लुप्त नहीं होता। जब जिमनास्ट स्प्रिंगबोर्ड को धक्का देती है, तो वह उस पर दबाव डालती है। जब जिमनास्ट अपने पैरों पर खड़ी होती है तो वह जमीन पर दब जाती है। स्प्रिंगबोर्ड और जमीन एक समर्थन की भूमिका निभाते हैं, इसलिए चरण 1 और 3 में यह भारहीनता के करीब की स्थिति में नहीं है। इसके विपरीत, उड़ान (चरण 2) के दौरान, अगर हम वायु प्रतिरोध की उपेक्षा करते हैं, तो जिमनास्ट के पास कोई समर्थन नहीं है। चूँकि कोई सहारा नहीं है, तो कोई वज़न नहीं है, जिसका अर्थ है कि जिमनास्ट वास्तव में भारहीनता के करीब की स्थिति का अनुभव करता है।

3. शरीर दो धागों पर लटका हुआ है और संतुलन में है। धागों के बीच का कोण है, और धागों का तनाव बल 3 H और 4 H है। शरीर पर लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल क्या है?

1) 1एच
2) 5एच
3) 7H
4) 25H

समाधान।
कुल मिलाकर, तीन बल शरीर पर कार्य करते हैं: गुरुत्वाकर्षण और दो धागों का तनाव। चूँकि शरीर संतुलन में है, तीनों बलों का परिणाम शून्य होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि गुरुत्वाकर्षण का मापांक है

सही उत्तर: 2.

4. यह चित्र एक ही तल में स्थित और एक बिंदु पर लागू बलों के तीन सदिशों को दर्शाता है।

1) 0एच
2) 5एच
3) 10H
4) 12एच

समाधान।
चित्र से यह देखा जा सकता है कि बलों का परिणाम और बल वेक्टर के साथ मेल खाता है। इसलिए, तीनों बलों के परिणाम का मापांक बराबर है

आकृति के पैमाने का उपयोग करके, हम अंतिम उत्तर पाते हैं

सही उत्तर: 3.

5. एक भौतिक बिंदु कैसे गति करता है जब उस पर कार्य करने वाले सभी बलों का योग शून्य के बराबर होता है? कौन सा कथन सही है?

1) किसी भौतिक बिंदु की गति आवश्यक रूप से शून्य के बराबर होती है
2) भौतिक बिंदु की गति समय के साथ घटती जाती है
3) किसी भौतिक बिंदु की गति स्थिर है और आवश्यक रूप से शून्य के बराबर नहीं है
4) किसी भौतिक बिंदु की गति कोई भी हो सकती है, लेकिन वह समय में स्थिर होनी चाहिए

समाधान।
न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली में, किसी पिंड का त्वरण सभी बलों के परिणाम के समानुपाती होता है। चूँकि, शर्त के अनुसार, शरीर पर कार्य करने वाले सभी बलों का योग शून्य के बराबर है, शरीर का त्वरण भी शून्य के बराबर है, जिसका अर्थ है कि शरीर की गति कोई भी हो सकती है, लेकिन आवश्यक रूप से समय में स्थिर रहती है।
सही उत्तर: 4.

6. क्षैतिज सतह के साथ चलती हुई 5 किलोग्राम द्रव्यमान वाली एक छड़ पर 20 N का फिसलन घर्षण बल लगाया जाता है। यदि घर्षण गुणांक नहीं बदलता है तो शरीर के द्रव्यमान में 2 गुना कमी के बाद फिसलने वाला घर्षण बल क्या होगा?

1)5 एन
2) 10 एन
3) 20 एन
4) 40 एन

समाधान।
फिसलने वाले घर्षण का बल संबंध द्वारा घर्षण के गुणांक और समर्थन की प्रतिक्रिया बल से संबंधित है। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, क्षैतिज सतह पर घूमती हुई एक छड़ के लिए।

इस प्रकार, फिसलन घर्षण का बल घर्षण के गुणांक और बार के द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होता है। यदि घर्षण का गुणांक नहीं बदलता है, तो शरीर के द्रव्यमान में 2 गुना कमी के बाद, फिसलने वाला घर्षण बल भी 2 गुना कम हो जाएगा और बराबर होगा

सही उत्तर: 2.

तृतीय. सारांश, मूल्यांकन।

चतुर्थ. डी/जेड:

यह चित्र एक ही तल में स्थित और एक बिंदु पर लागू बलों के तीन सदिशों को दर्शाता है।

आकृति का पैमाना ऐसा है कि ग्रिड के एक वर्ग की भुजा बल 1 एच के मापांक से मेल खाती है। तीन बल वैक्टर के परिणामी वेक्टर का मापांक निर्धारित करें।

ग्राफ़ एक निश्चित ग्रह के लिए शरीर के द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण की निर्भरता को दर्शाता है।

इस ग्रह पर मुक्त गिरावट त्वरण क्या है?

इंटरनेट संसाधन: 1.

2.

साहित्य:

एम.यू.डेमिडोवा, आई.आई.नुर्मिन्स्की "USE 2009"

वी.ए. कास्यानोव “भौतिकी। प्रोफ़ाइल स्तर"