гэр › Тоормос › Байгаль дахь хүч. Таталцлын хүч - Мэдлэгийн гипермаркет

Байгаль дахь хүч. Таталцлын хүч - Мэдлэгийн гипермаркет

Өнөөг хүртэл хүч гэдэг ерөнхий ойлголтыг хэрэглэж ирсэн бөгөөд ямар хүчнүүд байдаг, юуг төлөөлдөг вэ гэдэг асуудлыг авч үзээгүй. Байгальд олон янзын хүчийг үл харгалзан тэдгээрийг дөрвөн төрлийн үндсэн хүч болгон бууруулж болно: 1) таталцал; 2) цахилгаан соронзон; 3) цөмийн; 4) сул.

Таталцлын хүчаливаа биетүүдийн хооронд үүсдэг. Тэдний үйлдлийг зөвхөн том биетүүдийн ертөнцөд анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Цахилгаан соронзон хүчХөдөлгөөнгүй болон хөдөлгөөнт цэнэг дээр ажилладаг. Бодис нь электрон, протоноос бүрддэг атомуудаас бүрддэг тул бидний амьдралд тулгардаг ихэнх хүч нь цахилгаан соронзон хүч юм. Эдгээр нь жишээлбэл, биеийн хэв гажилтын үед үүсдэг уян харимхай хүч, үрэлтийн хүч юм.

Цөмийн ба сулхүч нь м-ээс ихгүй зайд илэрдэг тул эдгээр хүч нь зөвхөн бичил сансарт мэдэгдэхүйц байдаг. Бүх сонгодог физик, түүнийг дагасан хүчний тухай ойлголт нь энгийн бөөмсүүдэд хамаарахгүй. Хүч ашиглан эдгээр хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийг нарийн тодорхойлох боломжгүй юм. Энд эрч хүчтэй тайлбар нь цорын ганц боломжтой юм. Гэсэн хэдий ч атомын физикт тэд ихэвчлэн хүчний тухай ярьдаг. Энэ тохиолдолд нэр томъёо хүчгэдэг үгтэй ижил утгатай болно харилцан үйлчлэл.

Тиймээс орчин үеийн шинжлэх ухаанд энэ үг хүчгэсэн хоёр утгаар хэрэглэгддэг: нэгдүгээрт, утгаараа механик хүч чадал– харилцан үйлчлэлийн яг тоон хэмжүүр; Хоёрдугаарт, хүч гэдэг нь зөвхөн тодорхой тоон хэмжүүр нь байж болох тодорхой төрлийн харилцан үйлчлэлийг хэлнэ. эрчим хүч.

Механикийн хувьд таталцлын, уян харимхай, үрэлтийн хүч гэсэн гурван төрлийн хүчийг авч үздэг. Тэднийг товчхон харцгаая.

1. Таталцлын хүч. Байгаль дээрх бүх бие бие биедээ татагддаг. Эдгээр хүчийг таталцлын хүч гэж нэрлэдэг. Ньютон хэмээх хуулийг бий болгосон бүх нийтийн таталцлын хууль: материаллаг цэгүүдийг татах хүч нь тэдгээрийн массын үржвэртэй пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба тэдгээрийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн, өөрөөр хэлбэл.

, (2.16)

Хаана МТэгээд Т- биеийн жин; r- биеийн хоорондын зай;   таталцлын тогтмол. "" тэмдэг нь таталцлын хүч гэдгийг илтгэнэ.

(2.16) томъёоноос харахад хэзээ Т = М= 1 кг ба r= 1 м,  = Ф, өөрөөр хэлбэл таталцлын тогтмол нь бие биенээсээ нэгж зайд байрлах нэгж массын материалын цэгүүдийн таталцлын хүчний модультай тэнцүү байна. Дэлхийн таталцлын хуулийн анхны туршилтын нотолгоог Кавендиш хийжээ. Тэрээр таталцлын тогтмолын утгыг тодорхойлж чадсан:
. Маш бага утга  нь таталцлын харилцан үйлчлэлийн хүч зөвхөн их масстай биетүүдэд чухал болохыг харуулж байна.

2. Уян хатан хүч. Уян хэв гажилтын үед уян харимхай хүч үүсдэг. дагуу Хукийн хууль, уян хатан хүчний модуль
хэв гажилтын хэмжээтэй пропорциональ X, өөрөөр хэлбэл

, (2.17)

Хаана к- уян хатан байдлын коэффициент. “” тэмдэг нь хүч ба хэв гажилтын чиглэл эсрэг байгааг тодорхойлдог.

3. Үрэлтийн хүч. Хүрэлцэж буй биеийг эсвэл тэдгээрийн хэсгүүдийг бие биентэйгээ харьцуулан хөдөлгөх үед үрэлтийн хүч. Дотоод (наалдамхай) ба гадаад (хуурай) үрэлт байдаг.

Наалдамхай үрэлтхатуу ба шингэн эсвэл хийн орчин, түүнчлэн ийм орчны давхаргын хоорондох үрэлт гэж нэрлэдэг.

Гадаад үрэлтТэдний харилцан хөдөлгөөнд саад болж буй хүчний хатуу биетүүдтэй холбогдох цэгт үүсэх үзэгдлийг нэрлэнэ. Хэрэв холбоо барьж буй биетүүд хөдөлгөөнгүй бол нэг биеийг нөгөө биетэйгээ харьцуулан хөдөлгөхийг оролдох үед тэдгээрийн хооронд хүч үүсдэг. гэж нэрлэдэг статик үрэлтийн хүч. Статик үрэлтийн хүч нь тусгайлан тодорхойлсон хэмжигдэхүүн биш юм. Бие хөдөлж эхлэх үед контактын хавтгайд параллель үйлчлэх хүчний хамгийн их утга нь тэгээс өөрчлөгддөг (Зураг 2.3).

Ихэвчлэн статик үрэлтийн хүчийг хамгийн их үрэлтийн хүч гэж нэрлэдэг. Статик үрэлтийн хүчний модуль
Энэ нь Ньютоны гуравдахь хуулийн дагуу дэмжлэг үзүүлэх урвалын хүчний модультай тэнцүү байх хэвийн даралтын хүчний модультай пропорциональ байна. Н, өөрөөр хэлбэл
, Хаана
 статик үрэлтийн коэффициент.

Бие өөр биеийн гадаргуугийн дагуу хөдөлж байх үед гулсах үрэлтийн хүч. Гулсалтын үрэлтийн хүчний модуль нь тогтоогдсон
мөн хэвийн даралтын хүчний модультай пропорциональ байна Н

, (2.19)

энд  нь гулсах үрэлтийн коэффициент. Үүнийг тогтоосон
, гэхдээ олон асуудлыг шийдвэрлэхэд тэдгээрийг тэнцүү гэж үздэг.

Асуудлыг шийдвэрлэхдээ дараахь төрлийн хүчийг харгалзан үзнэ.

1. Таталцал
- дэлхийн таталцлын орон биед үйлчлэх хүч (энэ хүчийг биеийн массын төвд хэрэглэнэ).

2. Биеийн жин  биеийг чөлөөт уналтаас (байгалийн уян харимхай хүч) барьж буй хэвтээ тулгуур буюу утас дээр үйлчлэх хүч. Дэмжлэг (утас) дээр хүч хэрэглэдэг. Инерцийн лавлагааны системд
.

3. Газрын урвалын хүч - тулгуур гадаргуу нь биед үйлчлэх хүч (байгалийн уян хатан хүч). Хүч хэрэглэсэн биедтулгуурын талаас ба контактын гадаргууд перпендикуляр.

4. Утасны хурцадмал байдал - утаснаас дүүжлэгдсэн биед утас үйлчлэх хүч. Хүчийг биед хэрэглэж, утасны дагуу дээшээ чиглүүлнэ.

5. Үрэлтийн хүч
.

Хөдөлгөөний өөрчлөлтийн шалтгаан: биеийн хурдатгалын дүр төрх нь хүч юм. Бие бие биетэйгээ харилцан үйлчлэх үед хүч үүсдэг. Гэхдээ ямар төрлийн харилцан үйлчлэл байдаг бөгөөд тэдгээр нь олон байдаг уу?

Эхлээд харахад бие биенүүдийн бие биедээ үзүүлэх нөлөө маш олон янз байдаг тул өөр өөр хүч байдаг. Биеийг гараараа түлхэх эсвэл татах замаар хурдатгалыг өгч болно; шударга салхи үлээхэд хөлөг онгоц илүү хурдан явдаг; Дэлхий дээр унасан аливаа бие хурдатгалтай хөдөлдөг; Нумын утсыг татаж, сулласнаар бид суманд хурдатгал өгдөг. Харгалзан үзсэн бүх тохиолдолд хүчнүүд байдаг бөгөөд тэд бүгд тэс өөр мэт санагддаг. Мөн та бусад хүчийг нэрлэж болно. Хүн бүр цахилгаан, соронзон хүч байдаг, далайн түрлэг, газар хөдлөлт, хар салхины хүчийг мэддэг.

Гэхдээ байгальд үнэхээр олон янзын хүч байдаг гэж үү?

Хэрэв бид биеийн механик хөдөлгөөний тухай ярих юм бол энд таталцлын хүч, уян харимхай хүч, үрэлтийн хүч гэсэн гурван төрлийн хүч л тааралддаг. Дээр дурдсан бүх хүчнүүд тэдэн дээр ирдэг. Уян хатан байдал, таталцал, үрэлтийн хүч нь бүх нийтийн таталцлын хүч ба байгалийн цахилгаан соронзон хүчний илрэл юм. Байгальд эдгээр хүчнээс ердөө хоёрхон хүч байдаг нь харагдаж байна.

Цахилгаан соронзон хүч. Цахилгаанжуулсан биетүүдийн хооронд цахилгаан хүч гэж нэрлэгддэг тусгай хүч байдаг бөгөөд энэ нь татах хүч эсвэл түлхэх хүч байж болно. Байгалийн хувьд эерэг ба сөрөг гэсэн хоёр төрлийн цэнэг байдаг. Өөр өөр цэнэгтэй хоёр биеийг өөртөө татаж, ижил цэнэгтэй биеийг түлхэж байна.

Цахилгаан цэнэг нь нэг онцгой шинж чанартай байдаг: цэнэгүүд хөдөлж байх үед цахилгаан хүчнээс гадна тэдгээрийн хооронд өөр хүч үүсдэг - соронзон хүч.

Соронзон ба цахилгаан хүч нь хоорондоо нягт холбоотой бөгөөд нэгэн зэрэг үйлчилдэг. Бид ихэнхдээ хөдөлж буй цэнэгтэй тулгардаг тул тэдгээрийн хооронд үйлчилж буй хүчийг ялгах боломжгүй байдаг. Мөн эдгээр хүчийг цахилгаан соронзон хүч гэж нэрлэдэг.

Бие махбодид байж болох, үгүй байж болох “цахилгаан цэнэг” хэрхэн үүсдэг вэ?

Бүх бие нь атом, молекулуудаас бүрддэг. Атомууд нь бүр жижиг хэсгүүдээс бүрддэг - атомын цөм ба электронууд. Тэдгээр нь цөм ба электронууд тодорхой цахилгаан цэнэгтэй байдаг. Цөм нь эерэг цэнэгтэй, электронууд нь сөрөг цэнэгтэй.

Хэвийн нөхцөлд атом нь цэнэггүй байдаг - энэ нь төвийг сахисан, учир нь электронуудын нийт сөрөг цэнэг нь цөмийн эерэг цэнэгтэй тэнцүү байдаг. Ийм төвийг сахисан атомуудаас бүрдэх бие нь цахилгааны хувьд саармаг байдаг. Ийм биетүүдийн хооронд цахилгаан харилцан үйлчлэх хүч бараг байдаггүй.

Гэхдээ ижил шингэн (эсвэл хатуу) биед хөрш атомууд хоорондоо маш ойрхон байрладаг тул тэдгээрийн бүрдэх цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь маш чухал юм.

Атомуудын харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдгээрийн хоорондын зайнаас хамаарна. Атомуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдгээрийн хоорондын зай өөрчлөгдөхөд чиглэлээ өөрчлөх чадвартай байдаг. Хэрэв атомуудын хоорондох зай маш бага бол тэдгээр нь бие биенээ түлхэнэ. Харин тэдгээрийн хоорондын зай ихэсвэл атомууд бие биенээ татаж эхэлдэг. Атомуудын хоорондох тодорхой зайд тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хүч тэг болно. Мэдээжийн хэрэг, ийм зайд атомууд бие биентэйгээ харьцангуй байрладаг. Эдгээр зай нь маш бага бөгөөд атомуудын хэмжээтэй тэнцүү гэдгийг анхаарна уу.

вэб сайт, материалыг бүрэн эсвэл хэсэгчлэн хуулахдаа эх сурвалжийн холбоос шаардлагатай.

Хэсэгүүд: Физик

ЗорилгоХичээл нь "Байгаль дахь хүч" сэдвээр програмын материалыг өргөжүүлэх, практик ур чадвар, асуудлыг шийдвэрлэх чадварыг сайжруулах явдал юм.

Хичээлийн зорилго:

судалсан материалыг нэгтгэх,
оюутнуудад хүчний тухай ерөнхий ойлголт, хүч тус бүрийн тухай ойлголтыг бий болгох;
Асуудлыг шийдвэрлэхдээ томъёог чадварлаг ашиглах, зураг зурах.

Хичээлийг мультимедиа танилцуулга дагалддаг.

Хүчээрбиеийн харилцан үйлчлэлийн үр дагавар болох аливаа хөдөлгөөнийг үүсгэдэг вектор хэмжигдэхүүн гэж нэрлэдэг. Харилцан холбоо нь холбоо барих, хэв гажилт үүсгэх, холбоо барихгүй байж болно. Деформаци гэдэг нь харилцан үйлчлэлийн үр дүнд бие болон түүний бие даасан хэсгүүдийн хэлбэр өөрчлөгдөхийг хэлнэ.

Олон улсын нэгжийн системд (SI) хүчний нэгжийг нэрлэдэг Ньютон (Н). 1 Н нь хүчний чиглэлд 1 кг жинтэй жишиг биед 1 м/с 2 хурдатгал өгөх хүчтэй тэнцүү байна. Хүчийг хэмжих төхөөрөмж бол динамометр юм.

Биед үзүүлэх хүчний нөлөө нь дараахь зүйлээс хамаарна.

Хэрэглэсэн хүчний хэмжээ;
Хүчээр хэрэглэх цэгүүд;
Хүчний үйл ажиллагааны чиглэл.

Байгалийн хувьд хүч нь талбайн түвшинд таталцлын, цахилгаан соронзон, сул, хүчтэй харилцан үйлчлэл юм. Таталцлын хүч нь таталцал, биеийн жин, таталцлыг агуулдаг. Цахилгаан соронзон хүч нь уян харимхай хүч ба үрэлтийн хүчийг агуулдаг. Талбайн түвшний харилцан үйлчлэлд Кулоны хүч, Амперын хүч, Лоренцын хүч зэрэг хүч орно.

Санал болгож буй хүчийг харцгаая.

Таталцлын хүч.

Таталцлын хүч нь бүх нийтийн таталцлын хуулиар тодорхойлогддог бөгөөд ямар ч масстай бие нь таталцлын оронтой байдаг тул биетүүдийн таталцлын харилцан үйлчлэлийн үндсэн дээр үүсдэг. Хоёр бие нь массын үржвэртэй шууд пропорциональ, тэдгээрийн төвүүдийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ хэмжээтэй тэнцүү, эсрэг чиглэлд чиглэсэн хүчнүүдтэй харилцан үйлчилдэг.

G = 6.67. 10 -11 - Кавендишийн тодорхойлсон таталцлын тогтмол.

Бүх нийтийн таталцлын хүчний нэг илрэл нь таталцлын хүч бөгөөд чөлөөт уналтын хурдатгалыг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.

Үүнд: M нь дэлхийн масс, Rz нь дэлхийн радиус юм.

Бодлого: Бие биенээсээ 500 м зайд байрлах тус бүр нь 10 7 кг жинтэй хоёр хөлөг онгоц бие биенээ татах хүчийг тодорхойл.

Таталцлын хүч юунаас хамаардаг вэ?
Дэлхийн гадаргуугаас h өндөрт үйлчлэх таталцлын хүчний томьёог хэрхэн бичих вэ?
Таталцлын тогтмолыг хэрхэн хэмжсэн бэ?

Таталцал.

Дэлхий бүх биеийг өөртөө татах хүчийг таталцал гэж нэрлэдэг. Үүнийг дэлхийн төв рүү радиаль чиглүүлсэн хүндийн төв рүү чиглэсэн F хэлхээгээр тэмдэглэсэн бөгөөд F хэлхээ = мг томъёогоор тодорхойлогддог.

Үүнд: м - биеийн жин; g – таталцлын хурдатгал (g=9.8м/с2).

Бодлого: Дэлхийн гадаргуу дээрх таталцлын хүч 10Н. Энэ нь дэлхийн радиустай (6.10 6 м) тэнцүү өндөрт ямар хэмжээтэй тэнцүү байх вэ?

g коэффициентийг ямар нэгжээр хэмжих вэ?
Дэлхий бол бөмбөрцөг биш гэдгийг мэддэг. Энэ нь туйл дээр хавтгайрсан байна. Нэг биеийн таталцлын хүч туйл ба экваторт ижил байх уу?
Тогтмол ба жигд бус геометрийн хэлбэрийн биеийн хүндийн төвийг хэрхэн тодорхойлох вэ?

Биеийн жин.

Биеийн хүндийн хүчний нөлөөгөөр хэвтээ тулгуур буюу босоо дүүжлүүр дээр үйлчлэх хүчийг жин гэнэ. Зориулалтын - P, таталцлын төвийн дор тулгуур эсвэл дүүжлүүр дээр бэхлэгдсэн, доош чиглэсэн.

Хэрэв бие нь тайван байдалд байгаа бол жин нь таталцлын хүчтэй тэнцүү бөгөөд P = мг томъёогоор тодорхойлогддог гэж маргаж болно.

Хэрэв бие нь хурдатгалтайгаар дээшээ хөдөлдөг бол бие нь хэт ачаалалтай байдаг. Жинг P = m (g + a) томъёогоор тодорхойлно.

Биеийн жин нь таталцлын модулиас ойролцоогоор хоёр дахин их байдаг (давхар хэт ачаалал).

Хэрэв бие нь доошоо хурдатгалтай хөдөлж байвал хөдөлгөөний эхний секундэд бие нь жингүйдэж болно. Жинг P = m (g - a) томъёогоор тодорхойлно.

Даалгавар: 80 кг жинтэй лифт хөдөлдөг:

Жигд;

дээшээ 4.9 м/с 2 хурдатгалтай өсдөг;
ижил хурдатгалтайгаар доошилно.
бүх гурван тохиолдолд лифтний жинг тодорхойлно.

Жин таталцлаас юугаараа ялгаатай вэ?
Жин хэрэглэх цэгийг хэрхэн олох вэ?
Хэт ачаалал, жингүйдэл гэж юу вэ?

Үрэлтийн хүч.

Нэг бие нь нөгөө биеийнхээ гадаргуугийн дагуу хөдөлж, хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд чиглэсэн хүчийг үрэлтийн хүч гэж нэрлэдэг.

Хүрэлцэх гадаргуугийн дагуух хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд, хүндийн төвийн дор үрэлтийн хүчийг хэрэглэх цэг. Үрэлтийн хүчийг статик үрэлтийн хүч, өнхрөх үрэлтийн хүч, гулсах үрэлтийн хүч гэж хуваана. Статик үрэлтийн хүч нь нэг биеийг нөгөөгийн гадаргуу дээр хөдөлгөхөөс сэргийлдэг хүч юм. Алхаж байх үед улны дээр ажилладаг статик үрэлтийн хүч нь хүнд хурдатгал өгдөг. Гулсах үед анхны хөдөлгөөнгүй биетүүдийн атомуудын хоорондын холбоо тасарч, үрэлт багасдаг. Гулсах үрэлтийн хүч нь холбогдох биетүүдийн хөдөлгөөний харьцангуй хурдаас хамаарна. Өнхрөх үрэлт нь гулсах үрэлтээс хэд дахин бага байдаг.

Үрэлтийн хүчийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

Үүнд: μ - үрэлтийн коэффициент, гадаргуугийн боловсруулалтын шинж чанар, холбоо барих биетүүдийн материалын хослолоос хамаардаг хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн (янз бүрийн бодисын бие даасан атомын таталцлын хүч нь тэдгээрийн цахилгаан шинж чанараас ихээхэн хамаардаг);

N - дэмжих урвалын хүч нь биеийн жингийн нөлөөн дор гадаргуу дээр үүсдэг уян хатан хүч юм.

Хэвтээ гадаргуугийн хувьд: F tr = μmg

Хатуу бие шингэн эсвэл хий дотор хөдөлж байх үед наалдамхай үрэлтийн хүч үүсдэг. Наалдамхай үрэлтийн хүч нь хуурай үрэлтийн хүчнээс хамаагүй бага байна. Энэ нь мөн биеийн харьцангуй хурдны эсрэг чиглэлд чиглэгддэг. Наалдамхай үрэлтийн үед статик үрэлт байхгүй. Наалдамхай үрэлтийн хүч нь биеийн хурдаас ихээхэн хамаардаг.

Бодлого: Нохойн баг 149 Н тогтмол хүчээр цасан дээр зогссон 100 кг жинтэй чарга татаж эхлэв. Цасан дээр гүйгчдийн гулгах үрэлтийн коэффициент 0.05 байвал чарга хэдэн хугацаанд замын эхний 200 м замыг туулах вэ?

Ямар нөхцөлд үрэлт үүсдэг вэ?
Гулсах үрэлтийн хүч юунаас хамаардаг вэ?
Үрэлт хэзээ "ашигтай", хэзээ "хортой" вэ?

Уян хатан хүч.

Биеийн хэв гажилтын үед биеийн өмнөх хэмжээ, хэлбэрийг сэргээх хандлагатай хүч үүсдэг. Үүнийг уян харимхай хүч гэж нэрлэдэг.

Деформацийн хамгийн энгийн хэлбэр нь суналтын буюу шахалтын хэв гажилт юм.

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

Энэ хамаарал нь Хукийн туршилтаар тогтоосон хуулийг илэрхийлдэг: уян харимхай хүч нь биеийн уртын өөрчлөлттэй шууд пропорциональ байна.

Үүнд: k - биеийн хөшүүн байдлын коэффициент, метр тутамд Ньютоноор хэмжигддэг (Н/м). Хатуу байдлын коэффициент нь биеийн хэлбэр, хэмжээ, түүнчлэн материалаас хамаарна.

Физикийн хувьд суналтын болон шахалтын хэв гажилтын тухай Хукийн хуулийг ихэвчлэн өөр хэлбэрээр бичдэг.

Үүнд: – харьцангуй хэв гажилт; E нь Янгийн модуль бөгөөд зөвхөн материалын шинж чанараас хамаардаг бөгөөд биеийн хэмжээ, хэлбэрээс хамаардаггүй. Янз бүрийн материалын хувьд Янгийн модуль нь маш их ялгаатай байдаг. Ган, жишээлбэл, E2 · 10 11 Н/м 2, резинэн хувьд E2 · 10 6 Н/м 2; - механик стресс.

Гулзайлтын хэв гажилтын үед F хяналт = - мг ба F хяналт = - Kx.

Тиймээс бид хөшүүн байдлын коэффициентийг олж болно:

Технологид спираль рашааныг ихэвчлэн ашигладаг. Пүршийг сунгах эсвэл шахах үед уян харимхай хүчнүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь Хукийн хуульд захирагдаж, мушгирах, гулзайлтын хэв гажилт үүсдэг.

Даалгавар: Хүүхдийн гар бууны пүршийг 3 см-ээр шахсан.Пүршний хөшүүн чанар 700 Н/м бол түүнд үүсэх уян хатан хүчийг тодорхойл.

Биеийн хатуу байдлыг юу тодорхойлдог вэ?
Уян харимхай хүч үүсэх шалтгааныг тайлбарлана уу?
Уян хатан хүчний хэмжээг юу тодорхойлдог вэ?

4. Үр дүнгийн хүч.

Үр дүнгийн хүч гэдэг нь хэд хэдэн хүчний үйлдлийг орлох хүч юм. Энэ хүчийг олон хүч оролцсон асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг.

Бие махбодид таталцал болон газрын урвалын хүчээр ажилладаг. Энэ тохиолдолд үр дүнгийн хүчийг параллелограммын дүрмийн дагуу олж, томъёогоор тодорхойлно

Үр дүнгийн тодорхойлолт дээр үндэслэн бид Ньютоны хоёр дахь хуулийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно: үр дүнгийн хүч нь биеийн хурдатгал ба түүний массын үржвэртэй тэнцүү байна.

Нэг шулуун шугамын дагуу нэг чиглэлд үйлчлэх хоёр хүчний үр дүн нь эдгээр хүчний модулиудын нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд эдгээр хүчний үйл ажиллагааны чиглэлд чиглэнэ. Хэрэв хүчнүүд нэг шулуун шугамын дагуу, гэхдээ өөр өөр чиглэлд үйлчилдэг бол үр дүнгийн хүч нь үйлчлэгч хүчний модулиудын зөрүүтэй тэнцүү бөгөөд илүү их хүчний чиглэлд чиглэнэ.

Асуудал: 30 ° өнцгөөр үүссэн налуу хавтгай нь 25 м урттай. жигд хурдассан бие нь энэ хавтгайгаас 2 секундын дотор гулсан. Үрэлтийн коэффициентийг тодорхойлно уу.

Архимедийн хүч.

Архимедийн хүч нь шингэн эсвэл хийд үүсдэг хөвөх хүч бөгөөд таталцлын хүчний эсрэг үйлчилдэг.

Архимедийн хууль: шингэн эсвэл хийд дүрсэн бие нь шилжсэн шингэний жинтэй тэнцүү хөвөх хүчийг мэдэрдэг.

Үүнд: – шингэн буюу хийн нягт; V - биеийн дүрсэн хэсгийн эзэлхүүн; g - чөлөөт уналтын хурдатгал.

Асуудал: 1 дм 3 эзэлхүүнтэй цутгамал төмрийн бөмбөгийг шингэн рүү буулгав. Түүний жин 8.9 Н-ээр буурсан байна. Бөмбөлөг ямар шингэнд байдаг вэ?

Биеийн хөвөх нөхцөл юу вэ?
Архимедийн хүч нь шингэнд дүрсэн биеийн нягтаас хамаардаг уу?
Архимедийн хүчийг хэрхэн чиглүүлдэг вэ?

Төвөөс зугтах хүч.

Тойрог хөдөлж байх үед төвөөс зугтах хүч үүсдэг бөгөөд төвөөс радиаль чиглэгддэг.

Үүнд: v – шугаман хурд; r нь тойргийн радиус юм.

Кулоны хүч.

Ньютоны механикт таталцлын массын тухай ойлголтыг ашигладаг бол электродинамикийн үндсэн ойлголт нь цахилгаан цэнэг юм.Цахилгаан цэнэг нь бөөмс эсвэл биетүүдийн цахилгаан соронзон хүчний харилцан үйлчлэлд орох шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм. Цэнэгүүд нь Кулоны хүчээр харилцан үйлчилдэг.

Үүнд: q 1 ба q 2 – харилцан үйлчлэгч цэнэг, С (Кулон)-оор хэмжигдэнэ;

r – цэнэгийн хоорондох зай; k – пропорциональ байдлын коэффициент.

k=9 . 10 9 (Н . м 2)/Кл 2

Үүнийг ихэвчлэн дараах хэлбэрээр бичдэг, энд цахилгаан тогтмол нь 8.85-тай тэнцүү байна . 10 12 Кл 2 /(Н . м 2).

Харилцан үйлчлэх хүчнүүд Ньютоны 3-р хуульд захирагддаг: F 1 = - F 2. Эдгээр нь ижил цэнэгийн шинж тэмдэг бүхий зэвүүн хүч, өөр өөр шинж тэмдэг бүхий татах хүч юм.

Хэрэв цэнэглэгдсэн бие нь хэд хэдэн цэнэглэгдсэн биетэй нэгэн зэрэг харилцан үйлчилдэг бол тухайн биед үйлчлэх хүч нь бусад бүх цэнэглэгдсэн биетүүдээс энэ биед үйлчлэх хүчний векторын нийлбэртэй тэнцүү байна.

Бодлого: 0.5 м-ийн зайд байрлах ижил хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч 3.6 Н-тэй тэнцүү байна. Эдгээр хураамжийн утгыг олоорой?

Яагаад үрж буй бие хоёулаа үрэлтийн улмаас цахилгаанжих үед цэнэглэгддэг вэ?
Биеийн массыг цахилгаанжуулсан үед өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх уу?
Кулоны хуулийн пропорциональ коэффициентийн физик утга нь юу вэ?

Амперын хүч.

Соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч нь амперийн хүчээр ажилладаг.

Үүнд: I – дамжуулагч дахь гүйдлийн хүч; B - соронзон индукц; l - дамжуулагчийн урт; – дамжуулагчийн чиглэл ба соронзон индукцийн векторын чиглэлийн хоорондох өнцөг.

Энэ хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмээр тодорхойлж болно.

Хэрэв зүүн гараа далдуу модны соронзон индукцийн шугамууд руу орохоор байрлуулсан бол сунгасан дөрвөн хуруу нь одоогийн хүчний үйл ажиллагааны дагуу чиглэнэ, дараа нь нугалж буй эрхий хуруу нь амперийн хүчний чиглэлийг заана.

Даалгавар: дамжуулагч дээр ажиллаж буй хүч нь чиглэлтэй бол соронзон орон дотор байрлах дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлийг тодорхойлох.

Амперын хүч ямар нөхцөлд үүсдэг вэ?
Ампер хүчний үйл ажиллагааны чиглэлийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
Соронзон индукцийн шугамын чиглэлийг хэрхэн тодорхойлох вэ?

Лоренцын хүч.

Цахилгаан соронзон орон түүний дотор байрлах аливаа цэнэглэгдсэн биед үйлчлэх хүчийг Лоренцын хүч гэнэ.

Үүнд: q – цэнэгийн утга; v - цэнэглэгдсэн бөөмийн хөдөлгөөний хурд; B - соронзон индукц; – хурд ба соронзон индукцийн векторуудын хоорондох өнцөг.

Лоренцын хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмээр тодорхойлж болно.

Бодлого: индукц нь 2 Т байх жигд соронзон оронд электрон соронзон индукцийн шугамд перпендикуляр 10 5 м/с хурдтай хөдөлдөг. Электрон дээр үйлчлэх хүчийг тооцоол.

Лоренцын хүч гэж юу вэ?
Лоренцын хүч оршин тогтнох нөхцөл юу вэ?
Лоренцын хүчний чиглэлийг хэрхэн тодорхойлох вэ?

Хичээлийн төгсгөлд оюутнууд хүснэгт бөглөх боломжийг олгодог.

Эрчим хүчний нэр	Томъёо	Зурах	Хэрэглээний цэг	Үйл ажиллагааны чиглэл
Таталцал
Таталцал
Жин
Үрэлтийн хүч
Уян хатан хүч
Архимедийн хүч
Үр дүнгийн хүч
Төвөөс зугтах хүч
Кулоны хүч
Амперын хүч
Лоренцын хүч

Уран зохиол:

М.Ю.Демидова, И.И.Нурминский “Улсын нэгдсэн шалгалт 2009”
И.В.Кривченко "Физик-7"
В.А.Касянов “Физик. Профайлын түвшин"

« Физик - 10-р анги"

2-р бүлэгт бид хүч гэдэг ойлголтыг нэг биений нөгөө биед үзүүлэх үйл ажиллагааны тоон хэмжүүр гэж танилцуулсан.
Энэ бүлэгт бид механикт ямар хүчийг авч үздэг, тэдгээрийн утгыг хэрхэн тодорхойлдог талаар авч үзэх болно.

Байгальд олон төрлийн хүч байдаг уу?
Өөрийнхөө мэддэг хүчийг жагсаа.
Тэд ямар шинж чанартай байдаг - таталцлын эсвэл цахилгаан соронзон уу?

Өнгөц харахад бид боломжгүй бөгөөд шийдэгдэхгүй даалгавар авсан юм шиг санагдаж байна: Дэлхий дээр болон түүнээс гадна хязгааргүй олон тооны биетүүд байдаг.
Тэд янз бүрийн аргаар харилцдаг.

Цөмийн хүчатомын цөм дэх хэсгүүдийн хооронд үйлчилж, цөмийн шинж чанарыг тодорхойлно.

Цөмийн хүчний хүрээ маш хязгаарлагдмал.

Тэдгээр нь зөвхөн атомын цөмд (жишээ нь 10-15 м-ийн зайд) ажиглагддаг.
10-13 м (атомын хэмжээнээс 1000 дахин бага - 10-10 м) хэмжээтэй хэсгүүдийн хоорондох зайд тэдгээр нь огт харагдахгүй байна.

Сул харилцан үйлчлэлэнгийн бөөмсийн харилцан өөрчлөлтийг үүсгэх, цөмийн цацраг идэвхт задрал, термоядролын нэгдлийн урвалыг тодорхойлох.

Тэд бүр бага зайд, 10-17 м-ийн дарааллаар гарч ирдэг.

Цөмийн хүч бол байгаль дээрх хамгийн хүчтэй хүч юм.

Хэрэв цөмийн хүчний эрчмийг нэгдмэл байдлаар авбал цахилгаан соронзон хүчний эрчим 10 -2, таталцлын хүч - 10-40, сул харилцан үйлчлэл - 10 -16 байна.

Хүчтэй (цөмийн) ба сул харилцан үйлчлэл нь маш бага зайд илэрдэг тул Ньютоны механикийн хуулиуд, түүнтэй хамт механик хүчний тухай ойлголт утгаа алддаг.

Хүчтэй ба сул харилцан үйлчлэлийн эрчмийг хүчний нэгжээр бус энергийн нэгжээр (электрон вольтоор) хэмждэг тул тэдэнд "хүч" гэсэн нэр томъёог хэрэглэх нь бүх үзэгдлийг тайлбарлах олон зуун жилийн уламжлалтай холбон тайлбарладаг. хүрээлэн буй ертөнцөд үзэгдэл бүрийн онцлог шинж чанартай "хүч" -ийн үйлдлээр.

Механикийн хувьд бид зөвхөн таталцлын болон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг авч үзэх болно.

Механик дахь хүч.

Механикийн хувьд бид ихэвчлэн таталцлын хүч, уян харимхай хүч, үрэлтийн хүч гэсэн гурван төрлийн хүчийг харуулдаг.

Эх сурвалж: "Физик - 10-р анги", 2014, сурах бичиг Мякишев, Буховцев, Сотский

Динамик - Физик, 10-р ангийн сурах бичиг - Cool physics

Хотын боловсролын байгууллага Дмитриевская дунд сургууль

"Байгаль дахь хүч" сэдвээр 11-р ангийн физикийн хичээл

Колупаев Владимир Григорьевич

Физикийн багш

2015

ЗорилгоХичээл нь "Байгалийн хүч" сэдвээр програмын материалыг өргөжүүлж, Улсын нэгдсэн шалгалтын асуудлыг шийдвэрлэх практик ур чадвар, чадварыг дээшлүүлэх явдал юм.

Хичээлийн зорилго:

судалсан материалыг нэгтгэх,

оюутнуудад хүчний тухай ерөнхий ойлголт, хүч тус бүрийн тухай ойлголтыг бий болгох;

Асуудлыг шийдвэрлэхдээ томъёог чадварлаг ашиглах, зураг зурах.

Хичээлийг мультимедиа танилцуулга дагалддаг.

I. Хүчээрбиеийн харилцан үйлчлэлийн үр дагавар болох аливаа хөдөлгөөнийг үүсгэдэг вектор хэмжигдэхүүн гэж нэрлэдэг. Харилцан холбоо нь холбоо барих, хэв гажилт үүсгэх, холбоо барихгүй байж болно. Деформаци гэдэг нь харилцан үйлчлэлийн үр дүнд бие болон түүний бие даасан хэсгүүдийн хэлбэр өөрчлөгдөхийг хэлнэ.

Олон улсын нэгжийн системд (SI) хүчний нэгжийг нэрлэдэг Ньютон(Н). 1 Н нь хүчний чиглэлд 1 кг жинтэй жишиг биед 1 м/с 2 хурдатгал өгөх хүчтэй тэнцүү байна. Хүчийг хэмжих төхөөрөмж бол динамометр юм.

Биед үзүүлэх хүчний нөлөө нь дараахь зүйлээс хамаарна.

Хэрэглэсэн хүчний хэмжээ;

Хүчээр хэрэглэх цэгүүд;

Хүчний үйл ажиллагааны чиглэл.

Санал болгож буй хүчийг харцгаая.

Таталцлын хүч.

G = 6.67. 10 -11 - Кавендишийн тодорхойлсон таталцлын тогтмол.

Зураг 1

Үүнд: M нь дэлхийн масс, Rz нь дэлхийн радиус юм.

Таталцал.

Үүнд: м - биеийн жин; g – таталцлын хурдатгал (g=9.8м/с2).

Биеийн жин.

Зураг 2

Зураг 3

Биеийн жин нь таталцлын модулиас ойролцоогоор хоёр дахин их байдаг (давхар хэт ачаалал).

Цагаан будаа. 4

Үрэлтийн хүч.

Зураг 5

Зураг 6

Үрэлтийн хүчийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

F = μN

N - дэмжих урвалын хүч нь биеийн жингийн нөлөөн дор гадаргуу дээр үүсдэг уян хатан хүч юм.

Хэвтээ гадаргуугийн хувьд: F tr = μmg

Уян хатан хүч.

Деформацийн хамгийн энгийн хэлбэр нь суналтын буюу шахалтын хэв гажилт юм.

Цагаан будаа. 7

Физикийн хувьд суналтын болон шахалтын хэв гажилтын тухай Хукийн хуулийг ихэвчлэн өөр хэлбэрээр бичдэг.

Гулзайлтын хэв гажилтын үед F хяналт = - мг ба F хяналт = - Kx.

Зураг 8

Тиймээс бид хөшүүн байдлын коэффициентийг олж болно:

k =

Технологид спираль рашааныг ихэвчлэн ашигладаг. Пүршийг сунгах эсвэл шахах үед уян харимхай хүчнүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь Хукийн хуульд захирагдаж, мушгирах, гулзайлтын деформаци үүсдэг.

Цагаан будаа. 9

4. Үр дүнгийн хүч.

Зураг 10

R = м

Архимедийн хүч.

Архимедийн хүч нь шингэн эсвэл хийд үүсдэг хөвөх хүч бөгөөд таталцлын хүчний эсрэг үйлчилдэг.

Архимедийн хууль: шингэн эсвэл хийд дүрсэн бие нь шилжсэн шингэний жинтэй тэнцүү хөвөх хүчийг мэдэрдэг.

F A = мг = Vg

Үүнд: – шингэн буюу хийн нягт; V - биеийн дүрсэн хэсгийн эзэлхүүн; g - чөлөөт уналтын хурдатгал.

Зураг.11

Төвөөс зугтах хүч.

Тойрог хөдөлж байх үед төвөөс зугтах хүч үүсдэг бөгөөд төвөөс радиаль чиглэгддэг.

Үүнд: v – шугаман хурд; r нь тойргийн радиус юм.

Зураг.12

Кулоны хүч.

Үүнд: q 1 ба q 2 – харилцан үйлчлэгч цэнэг, С (Кулон)-оор хэмжигдэнэ;

r – цэнэгийн хоорондох зай; k – пропорциональ байдлын коэффициент.

k=9 . 10 9 (Н . м 2)/Кл 2

Үүнийг ихэвчлэн дараах хэлбэрээр бичдэг, энд цахилгаан тогтмол нь 8.85-тай тэнцүү байна . 10 12 Кл 2 /(Н . м 2).

Зураг.13

Зураг.14

Амперын хүч.

Соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч нь амперийн хүчээр ажилладаг.

F A = IBlsin

Энэ хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмээр тодорхойлж болно.

Цагаан будаа. 15

Лоренцын хүч.

Цахилгаан соронзон орон түүний дотор байрлах аливаа цэнэглэгдсэн биед үйлчлэх хүчийг Лоренцын хүч гэнэ.

F = qvBsin

Цагаан будаа. 16

Лоренцын хүчний чиглэлийг зүүн гарын дүрмээр тодорхойлж болно.

Хичээлийн төгсгөлд оюутнууд хүснэгт бөглөх боломжийг олгодог.

Хэсэг үзэх (физикийн интерактив загварууд)

II. Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавруудыг шийдвэрлэх

1. Ижил масстай хоёр гариг одыг тойрон эргэдэг. Тэдний эхнийх нь одыг татах хүч нь хоёр дахь одныхоос 4 дахин их байна. Эхний болон хоёр дахь гаригуудын тойрог замын радиусуудын харьцаа хэд вэ?

1)
2)
3)
4)

Шийдэл.
Бүх нийтийн таталцлын хуулийн дагуу гаригийг од руу татах хүч нь тойрог замын радиусын квадраттай урвуу пропорциональ байна. Тиймээс гаригуудын массын тэгш байдлын улмаас () эхний ба хоёрдугаар гаригийн одны таталцлын хүчний харьцаа нь тойрог замын радиусын квадратуудын харьцаатай урвуу пропорциональ байна.

Нөхцөлийн дагуу эхний гаригийг од руу татах хүч нь хоёр дахь гарагийнхаас 4 дахин их байна.

2. Гүйцэтгэлийн үеэр гимнастикч трамплиныг түлхэж (1-р шат), агаарт салалт хийж (2-р шат) хөл дээрээ бууж (3-р шат). Хөдөлгөөний ямар үе шатанд гимнастикч бараг жингүйдэлтэй байж болох вэ?

1) зөвхөн 2-р шатанд
2) зөвхөн 1 ба 2-р үе шатанд
3) 1, 2, 3-р үе шатанд
4) дээрх үе шатуудын аль нэгэнд

Шийдэл.
Жин гэдэг нь биеийг тулгуур дээр дарах эсвэл суспензийг сунгах хүч юм. Жингүйдлийн байдал нь бие нь жингүй байдаг бол таталцлын хүч хаана ч алга болдоггүй. Гимнастикчин трамплиныг түлхэх үед түүнд дарамт үзүүлдэг. Гимнастикч хөл дээрээ буухдаа газар дардаг. Трамплин ба газар нь тулгуур болж ажилладаг тул 1 ба 3-р үе шатанд жингүйдэлтэй ойрхон байдаггүй. Үүний эсрэгээр, нислэгийн үеэр (2-р үе шат) гимнастикч агаарын эсэргүүцлийг үл тоомсорловол ямар ч дэмжлэггүй болно. Дэмжлэг байхгүй тул жин байхгүй, энэ нь гимнастикч үнэхээр жингүйдэлтэй ойрхон байдлыг мэдэрдэг гэсэн үг юм.

3. Бие нь хоёр утас дээр дүүжлэгдэж, тэнцвэрт байдалд байна. Утас хоорондын өнцөг нь тэнцүү, утаснуудын суналтын хүч нь 3 Н ба 4 H-тэй тэнцүү. Биед үйлчлэх таталцлын хүч юу вэ?

1) 1H
2) 5 H
3) 7 цаг
4) 25 H

Шийдэл.
Бие махбодид нийтдээ гурван хүч үйлчилдэг: таталцал ба хоёр утасны суналтын хүч. Бие тэнцвэрт байдалд байгаа тул бүх гурван хүчний үр дүн нь тэгтэй тэнцүү байх ёстой бөгөөд энэ нь таталцлын модуль нь тэнцүү байна гэсэн үг юм.

Зөв хариулт: 2.

4. Зураг дээр нэг хавтгайд орших, нэг цэгт үйлчлэх хүчний гурван векторыг үзүүлэв.

1) 0 H
2) 5 H
3) 10 цаг
4) 12 цаг

Шийдэл.
Зургаас харахад хүчний үр дүн нь хүчний вектортой давхцаж байгаа нь тодорхой байна.Тиймээс бүх гурван хүчний үр дүнгийн модуль тэнцүү байна.

Зургийн масштабыг ашиглан бид эцсийн хариултыг олно

Зөв хариулт: 3.

5. Түүнд үйлчлэх бүх хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү байхад материаллаг цэг хэрхэн хөдөлдөг вэ? Аль мэдэгдэл үнэн бэ?

1) материаллаг цэгийн хурд нь заавал тэг байх ёстой
2) материаллаг цэгийн хурд цаг хугацааны явцад буурдаг
3) материаллаг цэгийн хурд тогтмол бөгөөд тэгтэй тэнцүү байх албагүй
4) материаллаг цэгийн хурд ямар ч байж болох ч цаг хугацааны хувьд тогтмол байх ёстой

Шийдэл.
Ньютоны 2-р хуулийн дагуу инерцийн тооллын системд биеийн хурдатгал нь бүх хүчний үр дагавартай пропорциональ байна. Нөхцөлийн дагуу биед үйлчлэх бүх хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү тул биеийн хурдатгал нь мөн тэгтэй тэнцүү бөгөөд энэ нь биеийн хурд ямар ч байж болно, гэхдээ цаг хугацааны хувьд тогтмол байх ёстой гэсэн үг юм. .
Зөв хариулт: 4.

6. Хэвтээ гадаргуу дээр хөдөлж буй 5 кг масстай блокт 20 Н-ийн гулсах үрэлтийн хүч үйлчилнэ. Хэрэв үрэлтийн коэффициент нь биеийн массыг 2 дахин бууруулсны дараа гулсалтын үрэлтийн хүч хэдтэй тэнцүү байх вэ? өөрчлөгдөхгүй юу?

1) 5 Н
2) 10 Н
3) 20 Н
4) 40 Н

Шийдэл.
Гулсах үрэлтийн хүч нь үрэлтийн коэффициент ба дэмжих урвалын хүчтэй харьцаагаар хамааралтай. Ньютоны хоёрдугаар хуулийн дагуу хэвтээ гадаргуу дээр хөдөлж буй блокийн хувьд .

Тиймээс гулсах үрэлтийн хүч нь үрэлтийн коэффициент ба блокийн массын бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. Хэрэв үрэлтийн коэффициент өөрчлөгдөхгүй бол биеийн жинг 2 дахин бууруулсны дараа гулсах үрэлтийн хүч мөн 2 дахин буурч, тэнцүү болно.

Зөв хариулт: 2.

III. Дүгнэлт, үнэлгээ.

IV. Д/з:

Зураг нь нэг хавтгайд байрлах хүчний гурван векторыг харуулж, нэг цэгт үйлчилдэг.

Зургийн масштаб нь нэг тор квадратын тал нь 1 H-ийн хүчний модультай тохирч байхаар байна. Гурван хүчний векторын үр дүнгийн векторын модулийг тодорхойл.

График нь таталцлын хүч нь тодорхой гаригийн биеийн жингээс хамааралтай болохыг харуулж байна.

Энэ гараг дээрх таталцлын хурдатгал гэж юу вэ?

Интернет эх сурвалж: 1.

Уран зохиол:

М.Ю.Демидова, И.И.Нурминский “Улсын нэгдсэн шалгалт 2009”

В.А.Касянов “Физик. Профайлын түвшин"

Ангилалд алдартай: