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자연의 힘. 중력 - 지식 대형마트

지금까지는 힘에 대한 일반적인 개념이 사용되어 왔으며, 힘이 무엇인지, 그것이 무엇인지에 대한 질문은 고려되지 않았습니다. 자연에서 직면하는 다양한 힘에도 불구하고 모든 힘은 네 가지 유형의 기본 힘으로 축소될 수 있습니다. 1) 중력; 2) 전자기; 3) 핵; 4) 약하다.

중력어떤 신체 사이에서도 발생합니다. 그들의 행동은 큰 물체의 세계에서만 고려되어야 합니다.

전자기력고정 요금과 이동 요금 모두에 작용합니다. 물질은 원자로 구성되어 있고 원자는 전자와 양성자로 구성되어 있기 때문에 우리가 살면서 접하는 대부분의 힘은 전자기력입니다. 예를 들어 신체의 변형으로 인해 발생하는 탄성력, 마찰력이 있습니다.

핵이고 약하다힘은 m을 초과하지 않는 거리에서 나타나므로 이러한 힘은 소우주에서만 눈에 띕니다. 모든 고전 물리학과 힘의 개념은 기본 입자에 적용할 수 없습니다. 힘의 도움으로 이러한 입자의 상호 작용을 정확하게 특성화하는 것은 불가능합니다. 여기서는 에너지 설명이 유일하게 가능한 설명이 됩니다. 그럼에도 불구하고 원자물리학에서도 종종 힘에 관해 이야기합니다. 이 경우 용어는 힘동의어가 된다 상호 작용.

그래서 현대과학에서는 이 단어를 힘두 가지 의미로 사용됩니다. 첫째, 의미에서 기계적인 힘– 상호작용의 정확한 정량적 측정 둘째, 힘은 특정 유형의 상호 작용의 존재를 의미하며, 이에 대한 정확한 정량적 측정은 다음과 같습니다. 에너지.

역학에서는 중력, 탄성, 마찰력이라는 세 가지 유형의 힘을 고려합니다. 그들에 대해 간단히 살펴 보겠습니다.

1. 중력. 자연의 모든 신체는 서로에게 매력을 느낍니다. 이러한 힘을 중력이라고 합니다. 뉴턴은 다음과 같은 법칙을 세웠습니다. 중력의 법칙: 물질 점을 끌어당기는 힘은 질량의 곱에 비례하고, 점 사이 거리의 제곱에 반비례하며, 점을 연결하는 직선을 따라 향합니다.

, (2.16)

어디 중그리고 티– 시체의 질량; 아르 자형시체 사이의 거리입니다. 는 중력 상수이다. "" 기호는 이것이 인력임을 나타냅니다.

공식 (2.16)에서 다음과 같습니다. 티 = 중= 1kg 및 아르 자형= 1m,  = 에프, 즉. 중력 상수는 서로 단위 거리에 위치한 단위 질량의 물질 점의 인력의 계수와 같습니다. 만유인력의 법칙에 대한 최초의 실험적 증명은 캐번디시(Cavendish)에 의해 수행되었습니다. 그는 중력 상수의 값을 결정할 수 있었습니다.
.  값이 매우 작다는 것은 중력 상호 작용의 힘이 질량이 큰 물체의 경우에만 중요하다는 것을 나타냅니다.

2. 탄성력. 탄성 변형으로 인해 탄성력이 발생합니다. 에 따르면 후크의 법칙, 탄성력 계수
변형량에 비례 엑스, 즉.

, (2.17)

어디 케이 탄력성 계수. "" 기호는 힘과 변형의 방향이 반대라는 사실을 정의합니다.

3. 마찰력. 신체가 접촉하거나 부품이 서로 상대적으로 움직일 때, 마찰력. 내부(점성) 마찰과 외부(건조) 마찰이 있습니다.

점성마찰고체와 액체 또는 기체 매체 사이, 그리고 그러한 매체의 층 사이의 마찰이라고 합니다.

외부 마찰상호 이동을 방해하는 인접한 고체 힘의 접촉 지점에서 발생하는 현상이라고합니다. 접촉한 몸체가 움직이지 않으면 한 몸체를 다른 몸체에 대해 상대적으로 움직이려고 할 때 두 몸체 사이에 힘이 발생합니다. 그것은이라고 정지마찰력. 정지 마찰력은 고유하게 정의된 양이 아닙니다. 이는 0부터 몸체가 움직이기 시작하는 접촉면에 평행하게 가해지는 힘의 최대값까지 다양합니다(그림 2.3).

일반적으로 정지 마찰력을 이 최대 마찰력이라고 합니다. 정지 마찰력 계수
뉴턴의 제3법칙에 따라 지지대의 반력 계수와 동일한 수직 압력 계수에 비례합니다. N, 즉.
, 어디
 정지 마찰 계수.

신체가 다른 신체의 표면 위로 이동할 때, 슬라이딩 마찰력. 슬라이딩 마찰력의 계수가 확립되었습니다.
또한 수직 압력의 계수에 비례합니다. N

, (2.19)

여기서 는 미끄럼 마찰 계수입니다. 다음과 같이 결정했습니다.
그러나 많은 문제를 해결하는 데 있어서 그들은 동등한 것으로 간주됩니다.

문제를 해결할 때 다음 유형의 힘이 고려됩니다.

1. 중력
- 지구의 중력장이 신체에 작용하는 힘(이 힘은 신체의 질량 중심에 적용됩니다).

2. 체중 - 신체가 자유 낙하를 방지하는 수평 지지대 또는 실에 작용하는 힘(자연의 탄성력). 지지대(스레드)에 힘이 가해집니다. 관성 기준계에서
.

3. 지원 반력 - 지지체 표면이 신체에 작용하는 힘(자연의 탄성력). 힘이 가해짐 몸에지지대 측면에서 접촉면에 수직으로.

4. 실 장력 - 스레드가 스레드에 매달린 몸체에 작용하는 힘. 힘은 몸체에 가해지고 나사산을 따라 위쪽으로 향하게 됩니다.

5. 마찰력
.

운동 변화의 이유: 신체에 가속도가 나타나는 것은 힘입니다. 힘은 신체가 서로 상호작용할 때 발생합니다. 그러나 어떤 유형의 상호 작용이 존재하며 그 중 얼마나 많은 상호 작용이 있습니까?

언뜻보기에는 신체가 서로에게 미치는 영향의 종류가 다양하고 결과적으로 힘의 종류도 많은 것처럼 보일 수 있습니다. 손으로 몸을 밀거나 당기면 몸에 가속도가 부여될 수 있습니다. 순풍이 불면 배는 가속력으로 항해한다. 지구로 떨어지는 모든 물체는 가속도로 움직입니다. 활줄을 당기고 놓으면 화살에 가속도가 부여됩니다. 고려된 모든 경우에는 작용하는 힘이 있으며, 그 힘은 모두 상당히 다른 것처럼 보입니다. 그리고 다른 세력도 있습니다. 전기력과 자기력의 존재, 조수와 썰물의 강도, 지진과 허리케인의 강도에 대해 누구나 알고 있습니다.

하지만 자연에는 정말 다양한 힘이 있을까요?

신체의 기계적 운동에 대해 이야기하고 있다면 여기서는 중력, 탄성력 및 마찰력의 세 가지 유형의 힘만 만납니다. 위에서 논의한 모든 힘은 그것들로 축소됩니다. 탄성력, 중력 및 마찰력은 만유인력과 자연의 전자기력을 나타냅니다. 자연에는 이러한 힘이 두 개만 있다는 것이 밝혀졌습니다.

전자기력. 대전체 사이에는 인력과 반발력이 모두 작용할 수 있는 전기력이라는 특수한 힘이 작용합니다. 자연에는 양전하와 음전하의 두 가지 유형의 전하가 있습니다. 서로 다른 전하를 가진 두 물체는 끌어당기고, 같은 전하를 가진 물체는 밀어냅니다.

전하는 하나의 특별한 속성을 가지고 있습니다. 전하가 움직일 때 전기력 외에도 그들 사이에 또 다른 힘, 즉 자기력이 발생합니다.

자기력과 전기력은 서로 밀접하게 관련되어 있으며 동시에 작용합니다. 그리고 대부분의 경우 이동 전하를 다루어야 하기 때문에 이들 사이에 작용하는 힘을 구별할 수 없습니다. 그리고 이러한 힘을 전자기력이라고 합니다.

신체에 있을 수도 있고 없을 수도 있는 “전하”는 어떻게 발생합니까?

모든 신체는 분자와 원자로 구성되어 있습니다. 원자는 더 작은 입자, 즉 원자핵과 전자로 구성됩니다. 핵과 전자는 특정 전하를 가지고 있습니다. 핵은 양전하를 띠고 전자는 음전하를 띠고 있습니다.

정상적인 조건에서 원자는 전하를 띠지 않습니다. 전자의 총 음전하가 핵의 양전하와 같기 때문에 중성입니다. 그리고 그러한 중성 원자로 구성된 물체는 전기적으로 중성입니다. 그러한 신체 사이에는 실질적으로 전기적 상호 작용력이 없습니다.

그러나 동일한 액체(또는 고체) 몸체에서는 인접한 원자가 서로 너무 가까워서 이를 구성하는 전하 사이의 상호 작용력이 매우 중요합니다.

원자의 상호 작용력은 원자 사이의 거리에 따라 달라집니다. 원자 사이의 상호 작용력은 원자 사이의 거리가 변할 때 방향을 바꿀 수 있습니다. 원자 사이의 거리가 매우 작으면 서로 밀어냅니다. 그러나 그들 사이의 거리가 증가하면 원자가 끌어당기기 시작합니다. 원자 사이의 특정 거리에서 상호 작용의 힘은 0이 됩니다. 당연히 그러한 거리에서 원자는 서로 상대적으로 위치합니다. 이 거리는 매우 작으며 원자 자체의 크기와 거의 같습니다.

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섹션: 물리학

목표수업은 "자연의 힘"이라는 주제에 대한 프로그램 자료를 확장하고 문제 해결에 대한 실질적인 기술과 능력을 향상시키는 것입니다.

수업 목표:

배운 내용을 강화하고,
일반적인 힘과 각 힘에 대한 학생들의 생각을 개별적으로 형성하고,
문제를 해결할 때 공식을 올바르게 적용하고 도면을 올바르게 작성합니다.

수업에는 멀티미디어 프레젠테이션이 함께 제공됩니다.

강압적으로물체의 상호작용으로 인해 발생하는 움직임의 원인이 되는 벡터량이라고 합니다. 상호작용은 접촉으로 변형이 발생하는 것과 비접촉이 있습니다. 변형은 상호 작용의 결과로 신체 또는 개별 부분의 모양이 변경되는 것입니다.

국제단위계(SI)에서는 힘의 단위를 힘의 단위라고 합니다. 뉴턴 (시간). 1N은 힘 방향으로 1kg의 질량을 갖는 기준 물체에 1m/s 2의 가속도를 부여하는 힘과 같습니다. 힘을 측정하는 장치는 동력계입니다.

신체에 작용하는 힘은 다음에 따라 달라집니다.

적용된 힘의 크기;
힘의 적용 지점
힘의 방향.

본질적으로 힘은 장 수준에서 중력, 전자기, 약하고 강한 상호 작용입니다. 중력에는 중력, 물체의 무게, 중력이 포함됩니다. 전자기력에는 탄성력과 마찰력이 포함됩니다. 현장 수준에서의 상호 작용에는 쿨롱 힘, 앙페르 힘, 로렌츠 힘과 같은 힘이 포함됩니다.

제안된 힘을 고려하십시오.

중력.

중력은 만유인력의 법칙에 따라 결정되며 질량이 있는 모든 물체에는 중력장이 있기 때문에 물체의 중력 상호 작용을 기반으로 발생합니다. 두 물체는 크기가 같고 방향이 반대인 힘과 상호 작용하며, 질량의 곱에 직접 비례하고 중심 간 거리의 제곱에 반비례합니다.

G = 6.67. 10 -11 - 캐번디시에 의해 결정된 중력 상수.

만유 중력의 표현 중 하나는 중력이며 자유 낙하의 가속도는 다음 공식에 의해 결정될 수 있습니다.

여기서 M은 지구의 질량이고 R z는 지구의 반경입니다.

과제: 서로 500m 떨어진 곳에 있는 각각 무게가 10 7 kg인 두 척의 선박이 서로 끌어당기는 힘을 결정합니다.

중력은 무엇에 달려 있습니까?
지구 표면으로부터 높이 h에 작용하는 중력에 대한 공식은 어떻게 됩니까?
중력 상수는 어떻게 측정되었나요?

중력.

지구가 모든 물체를 끌어당기는 힘을 중력이라고 합니다. 표시 - 무게 중심에 부착된 F 가닥은 반경을 따라 지구 중심으로 향하며 공식 F 가닥 = mg에 의해 결정됩니다.

여기서: m - 체중; g - 자유 낙하 가속도(g \u003d 9.8m/s 2).

문제: 지구 표면의 중력은 10N입니다. 지구의 반경 (6.10 6 m)과 같은 높이에서는 얼마입니까?

계수 g는 어떤 단위로 측정됩니까?
우리는 지구가 구형이 아니라는 것을 알고 있습니다. 극에서는 편평하게 되어 있습니다. 같은 물체의 중력은 극지방과 적도지방에서 같을까요?
규칙적이고 불규칙한 기하학적 모양의 몸체의 무게 중심을 결정하는 방법은 무엇입니까?

체중.

중력으로 인해 신체가 수평 지지대나 수직 지지대에 작용하는 힘을 무게라고 합니다. 지정 - 무게 중심 아래 지지대 또는 서스펜션에 부착된 P는 아래쪽을 향합니다.

몸이 정지해 있으면 무게는 중력과 같고 공식 P = mg에 의해 결정된다고 주장할 수 있습니다.

신체가 위쪽으로 가속되면서 움직이면 신체에 과부하가 발생합니다. 무게는 P \u003d m (g + a) 공식으로 결정됩니다.

체중은 중력 계수의 약 2배입니다. (이중 과부하).

몸이 하향 가속도로 움직이면 몸은 움직임의 첫 몇 초 동안 무중력 상태를 경험할 수 있습니다. 무게는 P \u003d m (g - a) 공식으로 결정됩니다.

일: 80kg의 엘리베이터가 움직인다:

고르게;

4.9m / s 2의 가속도로 상승합니다.
같은 가속도로 하강합니다.
세 가지 경우 모두 리프트의 무게를 결정하십시오.

무게는 중력과 어떻게 다른가요?
무게의 적용 지점을 찾는 방법은 무엇입니까?
과부하와 무중력이란 무엇입니까?

마찰력.

한 물체가 다른 물체 표면에서 움직일 때 발생하는 힘, 운동 반대 방향으로 향하는 힘을 마찰력이라고 합니다.

접촉면을 따라 이동하는 반대 방향으로 무게 중심 아래에서 마찰력이 적용되는 지점입니다. 마찰력은 정지마찰력, 구름마찰력, 미끄럼마찰력으로 나누어진다. 정지 마찰력은 한 물체가 다른 물체 표면에서 움직이는 것을 방해하는 힘입니다. 걸을 때 발바닥에 작용하는 정지 마찰력이 사람에게 가속도를 전달합니다. 미끄러질 때 처음에는 움직이지 않는 물체의 원자 사이의 결합이 끊어지고 마찰이 감소합니다. 미끄럼 마찰력은 접촉하는 물체의 상대 속도에 따라 달라집니다. 구름 마찰은 미끄럼 마찰보다 몇 배 더 작습니다.

마찰력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서: μ는 표면 처리의 특성과 접촉체의 재료 조합에 따라 달라지는 무차원 값인 마찰 계수입니다(다양한 물질의 개별 원자가 끌어당기는 힘은 전기적 특성에 따라 크게 달라집니다).

N - 지지 반력 - 이것은 신체의 무게에 따라 표면에서 발생하는 탄성력입니다.

수평 표면의 경우: F tr = µmg

고체가 액체나 기체 속에서 움직일 때 점성 마찰력이 발생합니다. 점성 마찰력은 건식 마찰력보다 훨씬 작습니다. 또한 신체의 상대 속도와 반대 방향으로 향합니다. 점성 마찰의 경우 정지 마찰이 없습니다. 점성 마찰력은 신체의 속도에 크게 좌우됩니다.

과제: 개썰매가 눈 위에 서 있는 100kg의 썰매를 149N의 일정한 힘으로 당기기 시작합니다. 눈 위에서 주자들의 미끄럼 마찰 계수가 0.05라면 썰매가 경로의 처음 200m를 덮는 데 얼마나 걸릴까요?

마찰의 조건은 무엇입니까?
슬라이딩 마찰력은 무엇에 달려 있습니까?
마찰은 언제 "유용"하고 언제 "해롭"습니까?

탄성력.

신체가 변형되면 신체의 이전 크기와 모양을 복원하려는 힘이 발생합니다. 탄성력이라고 합니다.

가장 간단한 변형 유형은 인장 변형 또는 압축 변형입니다.

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

이 비율은 실험적으로 확립된 Hooke의 법칙, 즉 탄성력은 신체 길이의 변화에 정비례한다는 것을 표현합니다.

여기서: k는 미터당 뉴턴(N/m)으로 측정된 몸체의 강성 계수입니다. 강성 계수는 본체의 모양과 치수는 물론 재질에 따라 달라집니다.

물리학에서 인장 또는 압축 변형에 대한 Hooke의 법칙은 일반적으로 다른 형식으로 작성됩니다.

여기서: - 상대 변형; E - 영률은 재료의 특성에만 의존하고 몸체의 크기와 모양에는 의존하지 않습니다. 다양한 재료의 경우 영률은 매우 다양합니다. 예를 들어 강철의 경우 E2 10 11 N/m 2 이고 고무의 경우 E2 10 6 N/m 2 입니다. - 기계적 스트레스.

굽힘 변형 시 F 제어 = - mg 및 F 제어 = - Kx.

따라서 강성 계수를 찾을 수 있습니다.

엔지니어링에서는 나선형 스프링이 자주 사용됩니다. 스프링이 늘어나거나 압축되면 Hooke의 법칙을 따르는 탄성력이 발생하고 비틀림 및 굽힘 변형이 발생합니다.

과제: 어린이용 권총의 용수철이 3cm 압축되었습니다. 용수철 강성이 700N/m일 때 발생하는 탄성력을 구하십시오.

신체의 강성을 결정하는 것은 무엇입니까?
탄성력의 원인을 설명하시오.
탄성력의 크기를 결정하는 것은 무엇입니까?

4. 합력.

결과적인 힘은 여러 힘의 작용을 대체하는 힘입니다. 이 힘은 여러 힘을 사용하여 문제를 해결할 때 적용됩니다.

중력과 지지대의 반력이 신체에 작용합니다. 이 경우 합력은 평행사변형 규칙에 따라 구되며 다음 공식에 의해 결정됩니다.

합력의 정의에 기초하여 뉴턴의 제2법칙을 다음과 같이 해석할 수 있습니다. 합력은 신체의 가속도와 질량의 곱과 같습니다.

한 방향으로 하나의 직선을 따라 작용하는 두 힘의 결과는 이러한 힘의 모듈의 합과 동일하며 이러한 힘의 작용 방향으로 향합니다. 힘이 하나의 직선을 따라 작용하지만 다른 방향으로 작용하는 경우 결과적인 힘은 작용하는 힘의 모듈 차이와 동일하며 더 큰 힘의 작용 방향으로 향합니다.

과제: 30o의 각도를 이루는 경사면의 길이는 25m입니다. 균일한 가속도로 움직이는 몸은 2초 만에 이 평면에서 미끄러졌습니다. 마찰계수를 결정합니다.

아르키메데스의 힘.

아르키메데스의 힘은 액체나 기체에서 발생하며 중력의 반대 방향으로 작용하는 부력입니다.

아르키메데스의 원리: 액체나 기체에 담긴 몸은 대체된 액체의 무게와 동일한 부력을 받습니다.

어디에: 액체 또는 가스의 밀도입니다. V는 물에 잠긴 부분의 부피입니다. g는 자유낙하 가속도이다.

작업: 부피가 1 dm 3인 주철 공을 액체 속으로 낮추었습니다. 무게는 8.9N 감소했습니다. 공에는 어떤 액체가 들어있나요?

부유체의 조건은 무엇입니까?
아르키메데스의 힘은 액체에 잠긴 물체의 밀도에 의존합니까?
아르키메데스의 힘은 어떻게 지시됩니까?

원심력.

원심력은 원을 그리며 움직일 때 발생하며 중심에서 반경을 따라 향합니다.

여기서: v – 선형 속도; r은 원의 반지름입니다.

쿨롱 강도.

뉴턴 역학에서는 중력 질량의 개념이 사용되며 마찬가지로 전기 역학에서는 전하의 개념이 기본으로 사용됩니다.전하는 전자기력 상호 작용에 들어가는 입자 또는 신체의 특성을 특징 짓는 물리량입니다. 전하는 쿨롱 힘과 상호 작용합니다.

여기서: q 1 및 q 2 - 상호작용 전하는 C(쿨롱) 단위로 측정됩니다.

r은 전하 사이의 거리입니다. k는 비례계수입니다.

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

종종 다음 형식으로 작성됩니다. , 여기서 전기 상수는 8.85와 같습니다. . 10 12 C 2 /(N . m 2).

상호 작용력은 뉴턴의 세 번째 법칙인 F 1 = - F 2 를 따릅니다. 이들은 동일한 전하 표시를 가진 반발력과 다른 표시를 가진 인력입니다.

대전된 물체가 여러 개의 대전된 물체와 동시에 상호작용하는 경우 이 물체에 작용하는 결과적인 힘은 다른 모든 대전된 물체에서 이 물체에 작용하는 힘의 벡터 합과 같습니다.

과제: 0.5m 거리에 있는 두 개의 동일한 점 전하의 상호 작용력은 3.6N입니다. 이 요금의 가치를 찾으십니까?

마찰로 인해 전기가 통할 때 두 마찰체 모두 대전되는 이유는 무엇입니까?
전기가 통할 때 물체의 질량은 변하지 않습니까?
쿨롱의 법칙에서 비례계수의 물리적 의미는 무엇입니까?

암페어 전력.

자기장 내에서 전류가 흐르는 도체에 암페어력이 작용합니다.

여기서: I - 도체의 전류 강도; B - 자기 유도; l은 도체의 길이입니다. 도체의 방향과 자기 유도 벡터의 방향 사이의 각도입니다.

이 힘의 방향은 왼손의 법칙에 따라 결정될 수 있습니다.

자기 유도 선이 손바닥에 들어가도록 왼손을 배치해야 하는 경우 뻗은 네 손가락은 전류의 작용을 따라 향하고 구부러진 엄지손가락은 앙페르 힘의 방향을 나타냅니다.

작업: 도체에 작용하는 힘에 방향이 있는 경우 자기장에서 도체의 전류 방향을 결정합니다.

암페어력은 어떤 조건에서 발생합니까?
암페어 힘의 방향을 결정하는 방법은 무엇입니까?
자기 유도 선의 방향을 결정하는 방법은 무엇입니까?

로렌츠 힘.

전자기장이 내부의 대전된 물체에 작용하는 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다.

여기서: q는 청구 금액입니다. v는 하전 입자의 속도입니다. B - 자기 유도; 속도와 자기 유도 벡터 사이의 각도입니다.

로렌츠 힘의 방향은 왼손 법칙으로 결정할 수 있습니다.

과제: 유도가 2T인 균일한 자기장에서 전자는 자기 유도선에 수직으로 10 5 m/s의 속도로 움직입니다. 전자에 작용하는 힘을 계산합니다.

로렌츠 힘이란 무엇입니까?
로렌츠 힘의 존재 조건은 무엇입니까?
로렌츠 힘의 방향을 결정하는 방법은 무엇입니까?

수업이 끝나면 학생들에게 테이블을 완성할 기회가 주어집니다.

세력의 이름	공식	그림	적용포인트	행동 방향
중력
중력
무게
마찰력
탄성력
아르키메데스의 힘
합력
원심력
펜던트 포스
앰프 파워
로렌츠 힘

문학:

M.Yu.Demidova, I.I.Nurminsky “USE 2009”
I.V. Krivchenko "물리학 - 7"
V.A. Kasyanov“물리학. 프로필 수준”

« 물리학 - 10학년 "

2장에서 우리는 한 물체가 다른 물체에 미치는 작용을 정량적으로 측정하는 힘의 개념을 소개했습니다.
이 장에서는 역학에서 어떤 힘이 고려되는지, 그 값을 결정하는 요소가 무엇인지 살펴보겠습니다.

자연에는 몇 가지 종류의 힘이 존재합니까?
당신이 알고 있는 능력을 나열해 보세요.
중력 또는 전자기력 중 어떤 특성이 있습니까?

언뜻 보기에 우리는 압도적이고 풀리지 않는 임무를 맡은 것처럼 보입니다. 지구와 지구 외부에는 무한한 수의 몸체가 있습니다.
그들은 서로 다른 방식으로 상호 작용합니다.

핵전력원자핵의 입자들 사이에 작용하여 핵의 성질을 결정합니다.

핵전력의 범위는 매우 제한적이다.

그것들은 원자핵 내부에서만(즉, 10~15m 정도의 거리에서) 눈에 띕니다.
이미 10 -13 m (원자 크기보다 1000 배 더 작음 - 10 -10 m) 정도의 입자 사이의 거리에서는 전혀 나타나지 않습니다.

약한 상호작용소립자의 상호 변형을 일으키고, 핵의 방사성 붕괴, 열핵 융합 반응을 결정합니다.

그들은 10~17m 정도의 더 짧은 거리에서도 나타납니다.

핵력은 자연계에서 가장 강력한 힘이다.

핵력의 강도를 1로 취하면 전자기력의 강도는 10 -2, 중력 - 10-40, 약한 상호 작용 - 10 -16이 됩니다.

강한(핵) 상호작용과 약한 상호작용은 뉴턴 역학의 법칙과 기계적 힘의 개념이 그 의미를 잃을 때 아주 작은 거리에서 나타납니다.

강하고 약한 상호 작용의 강도는 힘 단위가 아닌 에너지 단위(전자 볼트)로 측정되므로 "힘"이라는 용어를 사용하는 것은 모든 현상을 설명하는 수세기 전의 전통에 의해 설명됩니다. 각 현상의 특징적인 "힘"의 작용으로 주변 세계에서.

역학에서는 중력과 전자기 상호작용만 고려합니다.

역학의 힘.

역학에서는 일반적으로 중력, 탄성력, 마찰력이라는 세 가지 유형의 힘을 다룹니다.

출처: "물리학 - 10학년", 2014, 교과서 Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky

역학 - 물리학, 10학년 교과서 - 교실 물리학

MOU Dmitrievskaya 중등학교

"자연의 힘"이라는 주제에 관한 11학년 물리학 수업

Kolupaev Vladimir Grigorievich

물리학 교사

2015

목표수업은 "자연의 힘"이라는 주제에 대한 프로그램 자료를 확장하고 USE 문제를 해결하는 데 필요한 실질적인 기술과 능력을 향상시키는 것입니다.

수업 목표:

배운 내용을 강화하고,

일반적인 힘과 각 힘에 대한 학생들의 생각을 개별적으로 형성하고,

문제를 해결할 때 공식을 올바르게 적용하고 도면을 올바르게 작성합니다.

수업에는 멀티미디어 프레젠테이션이 함께 제공됩니다.

나. 강압적으로물체의 상호작용으로 인해 발생하는 움직임의 원인이 되는 벡터량이라고 합니다. 상호작용은 접촉으로 변형이 발생하는 것과 비접촉이 있습니다. 변형은 상호 작용의 결과로 신체 또는 개별 부분의 모양이 변경되는 것입니다.

국제단위계(SI)에서는 힘의 단위를 힘의 단위라고 합니다. 뉴턴(시간). 1N은 힘 방향으로 1kg의 질량을 갖는 기준 물체에 1m/s 2의 가속도를 부여하는 힘과 같습니다. 힘을 측정하는 장치는 동력계입니다.

신체에 작용하는 힘은 다음에 따라 달라집니다.

적용된 힘의 크기;

힘의 적용 지점

힘의 방향.

제안된 힘을 고려하십시오.

중력.

G = 6.67. 10 -11 - 캐번디시에 의해 결정된 중력 상수.

그림 1

만유 중력의 표현 중 하나는 중력이며 자유 낙하의 가속도는 다음 공식에 의해 결정될 수 있습니다.

여기서 M은 지구의 질량이고 R z는 지구의 반경입니다.

중력.

여기서: m - 체중; g - 자유 낙하 가속도(g \u003d 9.8m/s 2).

체중.

그림 2

몸이 정지해 있으면 무게는 중력과 같고 공식 P = mg에 의해 결정된다고 주장할 수 있습니다.

신체가 위쪽으로 가속되면서 움직이면 신체에 과부하가 발생합니다. 무게는 P \u003d m (g + a) 공식으로 결정됩니다.

그림 3

체중은 중력 계수의 약 2배입니다. (이중 과부하).

몸이 하향 가속도로 움직이면 몸은 움직임의 첫 몇 초 동안 무중력 상태를 경험할 수 있습니다. 무게는 P \u003d m (g - a) 공식으로 결정됩니다.

쌀. 4

마찰력.

한 물체가 다른 물체 표면에서 움직일 때 발생하는 힘, 운동 반대 방향으로 향하는 힘을 마찰력이라고 합니다.

그림 5

그림 6

마찰력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

F = µN

N - 지지 반력 - 이것은 신체의 무게에 따라 표면에서 발생하는 탄성력입니다.

수평 표면의 경우: F tr = µmg

탄성력.

신체가 변형되면 신체의 이전 크기와 모양을 복원하려는 힘이 발생합니다. 탄성력이라고 합니다.

가장 간단한 변형 유형은 인장 변형 또는 압축 변형입니다.

쌀. 7

이 비율은 실험적으로 확립된 Hooke의 법칙, 즉 탄성력은 신체 길이의 변화에 정비례한다는 것을 표현합니다.

여기서: k는 미터당 뉴턴(N/m)으로 측정된 몸체의 강성 계수입니다. 강성 계수는 본체의 모양과 치수는 물론 재질에 따라 달라집니다.

물리학에서 인장 또는 압축 변형에 대한 Hooke의 법칙은 일반적으로 다른 형식으로 작성됩니다.

굽힘 변형 시 F 제어 = - mg 및 F 제어 = - Kx.

그림 8

따라서 강성 계수를 찾을 수 있습니다.

k =

쌀. 9

4. 합력.

결과적인 힘은 여러 힘의 작용을 대체하는 힘입니다. 이 힘은 여러 힘을 사용하여 문제를 해결할 때 적용됩니다.

그림 10

중력과 지지대의 반력이 신체에 작용합니다. 이 경우 합력은 평행사변형 규칙에 따라 구되며 다음 공식에 의해 결정됩니다.

합력의 정의에 기초하여 뉴턴의 제2법칙을 다음과 같이 해석할 수 있습니다. 합력은 신체의 가속도와 질량의 곱과 같습니다.

R=ma

아르키메데스의 힘.

아르키메데스의 힘은 액체나 기체에서 발생하며 중력의 반대 방향으로 작용하는 부력입니다.

아르키메데스의 원리: 액체나 기체에 담긴 몸은 대체된 액체의 무게와 동일한 부력을 받습니다.

F A = mg = Vg

어디에: 액체 또는 가스의 밀도입니다. V는 물에 잠긴 부분의 부피입니다. g는 자유낙하 가속도이다.

그림 11

원심력.

원심력은 원을 그리며 움직일 때 발생하며 중심에서 반경을 따라 향합니다.

여기서: v – 선형 속도; r은 원의 반지름입니다.

그림 12

쿨롱 강도.

여기서: q 1 및 q 2 - 상호작용 전하는 C(쿨롱) 단위로 측정됩니다.

r은 전하 사이의 거리입니다. k는 비례계수입니다.

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

종종 다음 형식으로 작성됩니다. , 여기서 전기 상수는 8.85와 같습니다. . 10 12 C 2 /(N . m 2).

그림 13

상호 작용력은 뉴턴의 세 번째 법칙인 F 1 = - F 2 를 따릅니다. 이들은 동일한 전하 표시를 가진 반발력과 다른 표시를 가진 인력입니다.

그림 14

암페어 전력.

자기장 내에서 전류가 흐르는 도체에 암페어력이 작용합니다.

F A \u003d IBlsin

여기서: I - 도체의 전류 강도; B - 자기 유도; l은 도체의 길이입니다. 도체의 방향과 자기 유도 벡터의 방향 사이의 각도입니다.

이 힘의 방향은 왼손의 법칙에 따라 결정될 수 있습니다.

쌀. 15

로렌츠 힘.

전자기장이 내부의 대전된 물체에 작용하는 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다.

F = qvBsin

쌀. 16

여기서: q는 청구 금액입니다. v는 하전 입자의 속도입니다. B - 자기 유도; 속도와 자기 유도 벡터 사이의 각도입니다.

로렌츠 힘의 방향은 왼손 법칙으로 결정할 수 있습니다.

수업이 끝나면 학생들에게 테이블을 완성할 기회가 주어집니다.

조각 보기(대화형 물리 모델)

II. USE 작업 해결

1. 질량이 같은 두 행성이 별 주위를 원형 궤도로 회전합니다. 첫 번째의 경우 별에 대한 인력이 두 번째보다 4배 더 큽니다. 첫 번째 행성과 두 번째 행성의 궤도 반경의 비율은 얼마입니까?

1)
2)
3)
4)

해결책.
만유인력의 법칙에 따르면, 행성이 별에 끌어당기는 힘은 궤도 반경의 제곱에 반비례합니다. 따라서 행성의 질량이 동일하기 때문에 () 첫 번째와 두 번째 행성의 별에 대한 인력의 비율은 궤도 반경의 제곱의 비율에 반비례합니다.

조건에 따르면, 첫 번째 행성이 별에 끌어당기는 힘은 두 번째 행성보다 4배 더 큽니다. 이는 다음을 의미합니다.

2. 공연 중 체조선수는 스프링보드에서 도약하고(1단계) 공중에서 공중제비를 하고(2단계) 발로 착지합니다(3단계). 체조 선수가 무중력에 가까운 상태를 경험할 수 있는 움직임의 단계는 무엇입니까?

1) 2단계에서만
2) 1단계와 2단계에서만
3) 1, 2, 3단계
4) 나열된 단계가 없음

해결책.
무게는 신체가 지지대를 누르거나 서스펜션을 늘리는 힘입니다. 무중력 상태는 몸에 무게가 없고 중력이 어디에서도 사라지지 않는 상태입니다. 체조 선수가 스프링보드를 밀 때, 그녀는 스프링보드를 누릅니다. 체조 선수가 발로 착지할 때 땅을 누릅니다. 스프링보드와 지면이 지지대 역할을 하기 때문에 1~3단계에서는 무중력에 가까운 상태는 아니다. 반대로, 비행 중(2단계) 공기 저항을 무시하면 체조 선수는 아무런 지원도 받을 수 없습니다. 지지대가 없기 때문에 무게가 없습니다. 이는 체조 선수가 실제로 무중력에 가까운 상태를 경험한다는 것을 의미합니다.

3. 몸체는 두 개의 실에 매달려 균형을 이루고 있습니다. 실 사이의 각도는 이고, 실의 장력은 3H와 4H입니다. 몸에 작용하는 중력은 얼마입니까?

1) 상반기
2) 5시간
3) 7시간
4) 25시간

해결책.
전체적으로 중력과 두 실의 장력이라는 세 가지 힘이 신체에 작용합니다. 물체가 평형 상태에 있기 때문에 세 가지 힘의 합은 모두 0이어야 하며 이는 중력 계수가 다음과 같다는 것을 의미합니다.

정답: 2.

4. 그림은 동일한 평면에 있고 한 점에 적용되는 힘의 세 벡터를 보여줍니다.

1) 0시
2) 5시간
3) 10시간
4) 12시

해결책.
그림에서 볼 수 있듯이 힘의 결과는 힘 벡터와 일치합니다. 따라서 세 가지 힘의 합력 계수는 다음과 같습니다.

그림의 규모를 사용하여 최종 답을 찾습니다.

정답: 3.

5. 물질적 지점에 작용하는 모든 힘의 합이 0일 때 물질적 지점은 어떻게 이동합니까? 어떤 말이 진실이야?

1) 재료 점의 속도는 반드시 0과 같습니다.
2) 시간이 지남에 따라 재료 점의 속도가 감소합니다.
3) 물질 점의 속도는 일정하며 반드시 0과 같지는 않습니다.
4) 물질 점의 속도는 무엇이든 가능하지만 시간에 따라 일정해야 합니다.

해결책.
뉴턴의 제2법칙에 따르면 관성 기준계에서 물체의 가속도는 모든 힘의 합력에 비례합니다. 조건에 따라 신체에 작용하는 모든 힘의 합은 0과 같기 때문에 신체의 가속도도 0과 같습니다. 이는 신체의 속도가 임의일 수 있지만 반드시 시간에 따라 일정할 수 있음을 의미합니다.
정답: 4.

6. 수평면을 따라 움직이는 5kg의 질량을 갖는 막대에 20N의 미끄럼 마찰력이 작용합니다. 마찰 계수가 변하지 않는다면 체중이 2배 감소한 후 미끄럼 마찰력은 얼마입니까?

1) 5N
2) 10N
3) 20N
4) 40N

해결책.
미끄럼 마찰력은 마찰계수와 지지대의 반력과 관계가 있습니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면 수평면을 따라 움직이는 막대의 경우 .

따라서 미끄럼 마찰력은 마찰계수와 막대의 질량의 곱에 비례합니다. 마찰 계수가 변하지 않으면 체질량이 2배 감소한 후 슬라이딩 마찰력도 2배 감소하여 다음과 같습니다.

정답: 2.

III. 요약, 평가.

IV. D/z:

그림은 동일한 평면에 있고 한 점에 적용되는 힘의 세 벡터를 보여줍니다.

그림의 축척은 그리드의 한 정사각형 변이 힘 1H의 계수에 해당하도록 되어 있습니다. 세 개의 힘 벡터의 결과 벡터의 계수를 결정하십시오.

그래프는 특정 행성의 체질량에 대한 중력의 의존성을 보여줍니다.

이 행성의 자유 낙하 가속도는 얼마입니까?

인터넷 자원: 1.