निसर्गातील शक्ती. गुरुत्वाकर्षण शक्ती - नॉलेज हायपरमार्केट

आत्तापर्यंत, शक्तीची सामान्य संकल्पना वापरली गेली आहे आणि तेथे कोणत्या प्रकारच्या शक्ती आहेत आणि ते कशाचे प्रतिनिधित्व करतात या प्रश्नाचा विचार केला गेला नाही. निसर्गात विविध प्रकारच्या शक्ती असूनही, त्या सर्व चार प्रकारच्या मूलभूत शक्तींमध्ये कमी केल्या जाऊ शकतात: 1) गुरुत्वाकर्षण; 2) इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक; 3) परमाणु; 4) कमकुवत.

गुरुत्वाकर्षण शक्तीकोणत्याही शरीरात उद्भवते. त्यांची कृती केवळ मोठ्या संस्थांच्या जगातच विचारात घेतली पाहिजे.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तीस्थिर आणि गतिमान दोन्ही शुल्कांवर कार्य करा. पदार्थ हे अणूंनी बनलेले असल्याने, ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन असतात, जीवनात आपण ज्या शक्तींचा सामना करतो त्या बहुतेक विद्युत चुंबकीय शक्ती असतात. ते, उदाहरणार्थ, लवचिक शक्ती आहेत जे शरीराच्या विकृती दरम्यान उद्भवतात, घर्षण शक्ती.

आण्विक आणि कमकुवतशक्ती m पेक्षा जास्त नसलेल्या अंतरावर स्वतःला प्रकट करतात, म्हणून ही शक्ती केवळ सूक्ष्म जगामध्ये लक्षात येते. सर्व शास्त्रीय भौतिकशास्त्र आणि त्यासोबत बलाची संकल्पना प्राथमिक कणांना लागू होत नाही. बलांचा वापर करून या कणांच्या परस्परसंवादाचे अचूक वर्णन करणे अशक्य आहे. एक दमदार वर्णन इथे शक्य आहे. तथापि, अणु भौतिकशास्त्रात ते सहसा शक्तींबद्दल बोलतात. या प्रकरणात टर्म सक्तीशब्दाचा समानार्थी बनतो परस्परसंवाद.

अशा प्रकारे, आधुनिक विज्ञानात शब्द सक्तीदोन अर्थांमध्ये वापरले: प्रथम, अर्थाने यांत्रिक शक्ती- परस्परसंवादाचे अचूक परिमाणवाचक उपाय; दुसरे म्हणजे, बल म्हणजे विशिष्ट प्रकारच्या परस्परसंवादाची उपस्थिती, ज्याचे अचूक परिमाणवाचक मोजमाप फक्त असू शकते ऊर्जा.

यांत्रिकीमध्ये, तीन प्रकारच्या शक्तींचा विचार केला जातो: गुरुत्वाकर्षण, लवचिक आणि घर्षण बल. त्यांच्याकडे थोडक्यात पाहू.

1. गुरुत्वाकर्षण शक्ती. निसर्गातील सर्व शरीरे एकमेकांकडे आकर्षित होतात. या शक्तींना गुरुत्वाकर्षण म्हणतात. न्यूटन नावाचा कायदा स्थापन केला सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाचा नियम: ज्या बलांनी भौतिक बिंदू आकर्षित होतात ते त्यांच्या वस्तुमानाच्या गुणानुपातिक असतात, त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असतात आणि त्यांना जोडणाऱ्या सरळ रेषेच्या बाजूने निर्देशित केले जातात, उदा.

, (2.16)

कुठे एमआणि ट- शरीर वस्तुमान; आर- शरीरांमधील अंतर;   गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक. "" चिन्ह सूचित करते की ते गुरुत्वाकर्षण शक्ती आहे.

फॉर्म्युला (2.16) वरून ते खालीलप्रमाणे आहे जेव्हा ट = एम= 1 किलो आणि आर= 1 मी,  = एफ, म्हणजे गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक एकमेकांपासून एकक अंतरावर स्थित एकक वस्तुमानाच्या भौतिक बिंदूंच्या आकर्षण बलाच्या मॉड्यूलसच्या समान आहे. सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाचा पहिला प्रायोगिक पुरावा कॅव्हेंडिशने केला होता. गुरुत्वाकर्षण स्थिरांकाचे मूल्य निर्धारित करण्यात तो सक्षम होता:
. एक अतिशय लहान मूल्य  सूचित करते की गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादाची शक्ती केवळ मोठ्या वस्तुमान असलेल्या शरीराच्या बाबतीत लक्षणीय असते.

2. लवचिक शक्ती. लवचिक विकृती दरम्यान, लवचिक शक्ती उद्भवतात. त्यानुसार हुकचा कायदा, लवचिक शक्तीचे मापांक
विकृतीच्या प्रमाणात एक्स, म्हणजे

, (2.17)

कुठे k- लवचिकता गुणांक. "" चिन्ह हे वस्तुस्थिती निर्धारित करते की शक्ती आणि विकृतीची दिशा विरुद्ध आहे.

3. घर्षण शक्ती. एकमेकांच्या सापेक्ष शरीरे किंवा त्यांचे भाग हलवताना, घर्षण शक्ती. अंतर्गत (चिकट) आणि बाह्य (कोरडे) घर्षण आहेत.

चिकट घर्षणघन आणि द्रव किंवा वायू माध्यम, तसेच अशा माध्यमाच्या थरांमधील घर्षण म्हणतात.

बाह्य घर्षणत्यांच्या परस्पर हालचालींना प्रतिबंध करणार्‍या शक्तींच्या घन संस्थांच्या संपर्काच्या संपर्काच्या ठिकाणी उद्भवण्याच्या घटनेला कॉल करा. जर संपर्क करणारी शरीरे गतिहीन असतील, तर जेव्हा ते एका शरीराला दुसऱ्या शरीराच्या सापेक्ष हलविण्याचा प्रयत्न करतात तेव्हा त्यांच्यामध्ये एक शक्ती निर्माण होते. असे म्हणतात स्थिर घर्षण बल. स्थिर घर्षण बल ही विशिष्ट परिभाषित मात्रा नाही. ते संपर्काच्या समांतर लागू केलेल्या शक्तीच्या शून्य ते कमाल मूल्यापर्यंत बदलते, ज्यावर शरीर हालचाल करू लागते (चित्र 2.3).

सामान्यतः स्थिर घर्षण शक्तीला कमाल घर्षण बल म्हणतात. स्थिर घर्षण शक्तीचे मॉड्यूलस
हे सामान्य दाब बलाच्या मापांकाच्या प्रमाणात असते, जे न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमानुसार, समर्थन प्रतिक्रिया बलाच्या मापांकाच्या बरोबरीचे असते. एन, म्हणजे
, कुठे
 स्थिर घर्षण गुणांक.

जेव्हा एखादे शरीर दुसऱ्या शरीराच्या पृष्ठभागावर फिरते, स्लाइडिंग घर्षण शक्ती. हे स्थापित केले गेले आहे की स्लाइडिंग घर्षण शक्तीचे मॉड्यूलस
सामान्य दाब शक्तीच्या मापांकाच्या प्रमाणात देखील आहे एन

, (2.19)

जेथे  हे सरकत्या घर्षणाचे गुणांक आहे. असा निर्धार केला
तथापि, अनेक समस्यांचे निराकरण करताना ते समान मानले जातात.

समस्या सोडवताना, खालील प्रकारच्या शक्ती विचारात घेतल्या जातात:

1. गुरुत्वाकर्षण
- पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र ज्या बलाने शरीरावर कार्य करते (हे बल शरीराच्या वस्तुमानाच्या मध्यभागी लागू केले जाते).

2. शरीराचे वजन  ज्या शक्तीने शरीर क्षैतिज आधारावर कार्य करते किंवा मुक्त पडण्यापासून (निसर्गातील लवचिक बल) धरून ठेवलेल्या धाग्यावर कार्य करते. समर्थन (थ्रेड) वर एक शक्ती लागू केली जाते. संदर्भाच्या जडत्वाच्या चौकटीत
.

3. ग्राउंड प्रतिक्रिया शक्ती - ज्या शक्तीने आधार पृष्ठभाग शरीरावर कार्य करते (निसर्गात लवचिक शक्ती). सक्ती लागू केली शरीरालासमर्थनाच्या बाजूपासून आणि संपर्क पृष्ठभागावर लंब.

4. धाग्याचा ताण - ज्या शक्तीने धागा धाग्यापासून निलंबित केलेल्या शरीरावर कार्य करतो. शक्ती शरीरावर लागू केली जाते आणि थ्रेडसह वरच्या दिशेने निर्देशित केली जाते.

5. घर्षण शक्ती
.

गती बदलण्याचे कारण: शरीरात प्रवेग दिसणे म्हणजे शक्ती. जेव्हा शरीरे एकमेकांशी संवाद साधतात तेव्हा शक्ती निर्माण होतात. परंतु कोणत्या प्रकारचे परस्परसंवाद अस्तित्वात आहेत आणि त्यापैकी बरेच आहेत?

पहिल्या दृष्टीक्षेपात, असे वाटू शकते की एकमेकांवर शरीराचे विविध प्रकारचे प्रभाव आहेत आणि म्हणूनच, वेगवेगळ्या प्रकारच्या शक्ती आहेत. शरीराला आपल्या हाताने ढकलून किंवा खेचून प्रवेग दिला जाऊ शकतो; जेव्हा वारा वाहतो तेव्हा जहाज वेगाने जाते; पृथ्वीवर पडणारे कोणतेही शरीर त्वरणाने हलते; धनुष्य स्ट्रिंग खेचून आणि सोडवून, आम्ही बाणांना प्रवेग प्रदान करतो. विचारात घेतलेल्या सर्व प्रकरणांमध्ये, कामावर शक्ती आहेत आणि ते सर्व पूर्णपणे भिन्न दिसतात. आणि तुम्ही इतर शक्तींना नाव देऊ शकता. प्रत्येकाला विद्युत आणि चुंबकीय शक्तींच्या अस्तित्वाबद्दल, भरतीच्या शक्तीबद्दल, भूकंप आणि चक्रीवादळांच्या शक्तीबद्दल माहिती आहे.

पण खरंच निसर्गात इतक्या वेगवेगळ्या शक्ती आहेत का?

जर आपण शरीराच्या यांत्रिक हालचालींबद्दल बोललो, तर येथे आपल्याला फक्त तीन प्रकारच्या शक्तींचा सामना करावा लागतो: गुरुत्वीय बल, लवचिक बल आणि घर्षण बल. वर चर्चा केलेल्या सर्व शक्ती त्यांच्याकडे येतात. लवचिकता, गुरुत्वाकर्षण आणि घर्षण शक्ती हे सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण आणि निसर्गाच्या विद्युत चुंबकीय शक्तींचे प्रकटीकरण आहे. असे दिसून आले की निसर्गात यापैकी फक्त दोन शक्ती आहेत.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्ती. विद्युतीकृत शरीरांमध्ये एक विशेष शक्ती असते ज्याला विद्युत शक्ती म्हणतात, जी एकतर आकर्षक शक्ती किंवा तिरस्करणीय शक्ती असू शकते. निसर्गात, दोन प्रकारचे शुल्क आहेत: सकारात्मक आणि नकारात्मक. भिन्न चार्ज असलेली दोन शरीरे आकर्षित होतात आणि समान चार्ज असलेली शरीरे मागे टाकतात.

इलेक्ट्रिक चार्जेसमध्ये एक विशेष गुणधर्म असतो: जेव्हा चार्जेस हलतात तेव्हा इलेक्ट्रिक फोर्स व्यतिरिक्त, त्यांच्यामध्ये आणखी एक शक्ती उद्भवते - एक चुंबकीय शक्ती.

चुंबकीय आणि विद्युत शक्ती एकमेकांशी जवळून संबंधित आहेत आणि एकाच वेळी कार्य करतात. आणि बर्‍याचदा आपल्याला हलत्या शुल्कांना सामोरे जावे लागत असल्याने, त्यांच्या दरम्यान कार्य करणार्‍या शक्तींमध्ये फरक करता येत नाही. आणि या शक्तींना विद्युत चुंबकीय बल म्हणतात.

"इलेक्ट्रिक चार्ज" कसा निर्माण होतो, जो शरीरात असू शकतो किंवा नसू शकतो?

सर्व शरीरे रेणू आणि अणूंनी बनलेली असतात. अणूंमध्ये अगदी लहान कण असतात - अणू केंद्रक आणि इलेक्ट्रॉन. ते, न्यूक्ली आणि इलेक्ट्रॉन, काही विद्युत शुल्क असतात. न्यूक्लियसमध्ये सकारात्मक चार्ज असतो आणि इलेक्ट्रॉनांवर नकारात्मक चार्ज असतो.

सामान्य परिस्थितीत, अणूला कोणतेही शुल्क नसते - ते तटस्थ असते, कारण इलेक्ट्रॉनचे एकूण ऋण शुल्क न्यूक्लियसच्या सकारात्मक शुल्काइतके असते. आणि अशा तटस्थ अणूंचा समावेश असलेले शरीर विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतात. अशा शरीरांमध्ये व्यावहारिकपणे कोणतेही विद्युत परस्परसंवाद शक्ती नाहीत.

परंतु त्याच द्रव (किंवा घन) शरीरात, शेजारचे अणू एकमेकांच्या इतके जवळ स्थित असतात की ते समाविष्ट असलेल्या शुल्कांमधील परस्परसंवाद शक्ती खूप लक्षणीय असतात.

अणूंमधील परस्परसंवादाची शक्ती त्यांच्यातील अंतरांवर अवलंबून असते. अणूंमधील परस्परसंवादाची शक्ती जेव्हा त्यांच्यातील अंतर बदलते तेव्हा त्यांची दिशा बदलण्यास सक्षम असतात. जर अणूंमधील अंतर खूपच कमी असेल तर ते एकमेकांना मागे टाकतात. पण त्यांच्यातील अंतर वाढले तर अणू एकमेकांना आकर्षित करू लागतात. अणूंमधील एका विशिष्ट अंतरावर, त्यांच्या परस्परसंवादाची शक्ती शून्य होते. साहजिकच, अशा अंतरावर अणू एकमेकांच्या सापेक्ष स्थित असतात. लक्षात घ्या की हे अंतर खूपच लहान आहेत आणि ते अणूंच्या आकाराच्या अंदाजे समान आहेत.

वेबसाइट, सामग्रीची पूर्ण किंवा अंशतः कॉपी करताना, स्त्रोताची लिंक आवश्यक आहे.

विभाग: भौतिकशास्त्र

उद्देशधडा हा विषयावरील कार्यक्रम सामग्रीचा विस्तार करणे आहे: “निसर्गातील शक्ती” आणि व्यावहारिक कौशल्ये आणि समस्या सोडवण्याच्या क्षमता सुधारणे.

धड्याची उद्दिष्टे:

• अभ्यास केलेली सामग्री एकत्रित करणे,
• विद्यार्थ्यांमध्ये सर्वसाधारणपणे बलांबद्दल आणि प्रत्येक शक्तीबद्दल स्वतंत्रपणे कल्पना तयार करणे,
• सक्षमपणे सूत्रे लागू करा आणि समस्या सोडवताना योग्यरित्या रेखाचित्रे तयार करा.

धडा मल्टीमीडिया सादरीकरणासह आहे.

सक्तीनेवेक्टर प्रमाण म्हणतात, जे शरीराच्या परस्परसंवादाचा परिणाम म्हणून कोणत्याही हालचालीचे कारण आहे. परस्परसंवाद संपर्क असू शकतात, विकृती निर्माण करतात किंवा संपर्क नसतात. विकृती म्हणजे परस्परसंवादाच्या परिणामी शरीराच्या किंवा त्याच्या वैयक्तिक भागांच्या आकारात बदल.

इंटरनॅशनल सिस्टीम ऑफ युनिट्स (SI) मध्ये, शक्तीचे एकक म्हणतात न्यूटन (एन). 1 N हे बलाच्या दिशेने 1 किलो वजनाच्या संदर्भ शरीराला 1 m/s 2 चे प्रवेग प्रदान करणाऱ्या बलाच्या बरोबरीचे आहे. बल मोजण्याचे साधन म्हणजे डायनामोमीटर.

शरीरावरील शक्तीचा प्रभाव यावर अवलंबून असतो:

1. लागू केलेल्या शक्तीचे परिमाण;
2. सक्तीचे अर्ज गुण;
3. सक्तीच्या कारवाईचे निर्देश.

त्यांच्या स्वभावानुसार, बल हे क्षेत्रीय स्तरावर गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकीय, कमकुवत आणि मजबूत परस्परक्रिया आहेत. गुरुत्वाकर्षण शक्तींमध्ये गुरुत्वाकर्षण, शरीराचे वजन आणि गुरुत्वाकर्षण यांचा समावेश होतो. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक बलांमध्ये लवचिक बल आणि घर्षण बल यांचा समावेश होतो. क्षेत्रीय स्तरावरील परस्परसंवादांमध्ये अशा शक्तींचा समावेश होतो: कूलॉम्ब फोर्स, अँपिअर फोर्स, लॉरेन्ट्झ फोर्स.

चला प्रस्तावित शक्ती पाहू.

गुरुत्वाकर्षण शक्ती.

गुरुत्वाकर्षण शक्ती सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार निर्धारित केली जाते आणि शरीराच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादाच्या आधारे उद्भवते, कारण वस्तुमान असलेल्या कोणत्याही शरीराचे गुरुत्वीय क्षेत्र असते. दोन शरीरे समान प्रमाणात आणि विरुद्ध दिग्दर्शित शक्तींशी संवाद साधतात, वस्तुमानांच्या उत्पादनाच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्या केंद्रांमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात.

जी = 6.67. 10 -11 - कॅव्हेंडिश द्वारे परिभाषित गुरुत्वीय स्थिरांक.

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीच्या प्रकटीकरणांपैकी एक म्हणजे गुरुत्वाकर्षणाची शक्ती आणि फ्री फॉलचा प्रवेग सूत्राद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो:

कुठे: M हे पृथ्वीचे वस्तुमान आहे, Rz ही पृथ्वीची त्रिज्या आहे.

समस्या: एकमेकांपासून 500 मीटर अंतरावर असलेली प्रत्येकी 10 7 किलो वजनाची दोन जहाजे कोणत्या बलाने एकमेकांकडे आकर्षित होतात ते ठरवा.

1. गुरुत्वाकर्षण शक्ती कशावर अवलंबून असते?
2. पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून h उंचीवर कार्य करणाऱ्या गुरुत्वाकर्षण शक्तीचे सूत्र कसे लिहायचे?
3. गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कसे मोजले गेले?

गुरुत्वाकर्षण.

पृथ्वी ज्या बलाने सर्व शरीरांना स्वतःकडे आकर्षित करते त्याला गुरुत्वाकर्षण म्हणतात. हे F स्ट्रँड द्वारे दर्शविले जाते, गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्रावर लागू केले जाते, त्रिज्या पृथ्वीच्या केंद्राकडे निर्देशित केले जाते, F स्ट्रँड = mg या सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते.

कुठे: m - शरीराचे वजन; g – गुरुत्वीय प्रवेग (g=9.8m/s2).

समस्या: पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील गुरुत्वाकर्षण शक्ती 10N आहे. पृथ्वीच्या त्रिज्या (6.10 6 मीटर) च्या समान उंचीवर ते किती असेल?

1. जी गुणांक कोणत्या युनिटमध्ये मोजला जातो?
2. हे ज्ञात आहे की पृथ्वी एक गोल नाही. हे खांबावर सपाट केले जाते. ध्रुव आणि विषुववृत्तावर एकाच शरीराचे गुरुत्वाकर्षण बल सारखेच असेल का?
3. नियमित आणि अनियमित भौमितिक आकाराच्या शरीराचे गुरुत्वाकर्षण केंद्र कसे ठरवायचे?

शरीराचे वजन.

गुरुत्वाकर्षणामुळे शरीर क्षैतिज आधारावर किंवा उभ्या निलंबनावर ज्या बलाने कार्य करते, त्याला वजन म्हणतात. नियुक्त - पी, गुरुत्वाकर्षणाच्या मध्यभागी आधार किंवा निलंबनाशी संलग्न, खालच्या दिशेने निर्देशित.

जर शरीर विश्रांती घेत असेल, तर असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की वजन गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीइतके आहे आणि P = mg या सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते.

जर शरीर प्रवेग सह वर सरकत असेल तर शरीरावर ओव्हरलोड होतो. P = m(g + a) या सूत्राद्वारे वजन निर्धारित केले जाते.

शरीराचे वजन हे गुरुत्वाकर्षणाच्या मापांकाच्या अंदाजे दुप्पट असते (दुहेरी ओव्हरलोड).

जर शरीर खालच्या गतीने हलत असेल, तर शरीराला हालचालीच्या पहिल्या सेकंदात वजनहीनता जाणवू शकते. P = m(g - a) या सूत्राने वजन निर्धारित केले जाते.

कार्य: 80 किलो वजनाची लिफ्ट हलते:

समान रीतीने;

• 4.9 m/s 2 वरच्या प्रवेगासह उगवते;
• त्याच प्रवेग सह खाली जातो.
• सर्व तीन प्रकरणांमध्ये लिफ्टचे वजन निश्चित करा.

1. वजन गुरुत्वाकर्षणापेक्षा वेगळे कसे आहे?
2. वजनाचा बिंदू कसा शोधायचा?
3. ओव्हरलोड आणि वजनहीनता म्हणजे काय?

घर्षण शक्ती.

जेव्हा एक शरीर दुसर्‍या शरीराच्या पृष्ठभागावर हलते, हालचालीच्या विरुद्ध दिशेने निर्देशित करते तेव्हा निर्माण होणाऱ्या बलाला घर्षण बल म्हणतात.

गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्राखाली घर्षण शक्ती लागू करण्याचा बिंदू, संपर्क पृष्ठभागांसह हालचालींच्या विरुद्ध दिशेने. घर्षण बल स्थिर घर्षण बल, रोलिंग घर्षण बल आणि स्लाइडिंग घर्षण बल मध्ये विभागलेले आहे. स्थिर घर्षण बल ही एक शक्ती आहे जी एका शरीराच्या दुसर्‍या पृष्ठभागावर हालचाली करण्यास प्रतिबंध करते. चालताना, एकमात्रावर कार्य करणारी स्थिर घर्षण शक्ती व्यक्तीला प्रवेग देते. सरकताना, सुरुवातीला गतिहीन शरीराच्या अणूंमधील बंध तुटतात आणि घर्षण कमी होते. सरकत्या घर्षणाची शक्ती संपर्क करणार्‍या शरीराच्या हालचालींच्या सापेक्ष गतीवर अवलंबून असते. रोलिंग घर्षण स्लाइडिंग घर्षण पेक्षा अनेक पट कमी आहे.

घर्षण शक्ती सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

कोठे: µ हे घर्षणाचे गुणांक आहे, एक परिमाणहीन प्रमाण जे पृष्ठभागाच्या उपचाराच्या स्वरूपावर आणि संपर्क करणार्‍या संस्थांच्या सामग्रीच्या संयोजनावर अवलंबून असते (विविध पदार्थांच्या वैयक्तिक अणूंच्या आकर्षणाची शक्ती त्यांच्या विद्युत गुणधर्मांवर लक्षणीयपणे अवलंबून असते);

एन - सपोर्ट रिअॅक्शन फोर्स ही लवचिक शक्ती आहे जी शरीराच्या वजनाच्या प्रभावाखाली पृष्ठभागावर उद्भवते.

क्षैतिज पृष्ठभागासाठी: F tr = µmg

जेव्हा घन शरीर द्रव किंवा वायूमध्ये हलते तेव्हा एक चिकट घर्षण शक्ती उद्भवते. स्निग्ध घर्षण शक्ती कोरड्या घर्षण शक्ती पेक्षा लक्षणीय कमी आहे. हे शरीराच्या सापेक्ष वेगाच्या उलट दिशेने देखील निर्देशित केले जाते. चिकट घर्षणासह कोणतेही स्थिर घर्षण नसते. चिकट घर्षणाची शक्ती शरीराच्या गतीवर अवलंबून असते.

समस्या: एक श्वान संघ 149 N च्या स्थिर शक्तीने बर्फावर उभा असलेला 100 किलोचा स्लेज ओढण्यास सुरुवात करतो. बर्फावरील धावपटूंच्या सरकत्या घर्षणाचा गुणांक 0.05 असेल तर कोणत्या कालावधीत स्लेज मार्गाचा पहिला 200 मीटर कव्हर करेल?

1. कोणत्या परिस्थितीत घर्षण होते?
2. स्लाइडिंग घर्षण बल कशावर अवलंबून असते?
3. घर्षण कधी "उपयुक्त" असते आणि ते "हानीकारक" कधी असते?

लवचिक शक्ती.

जेव्हा शरीर विकृत होते, तेव्हा एक शक्ती उद्भवते जी शरीराचा पूर्वीचा आकार आणि आकार पुनर्संचयित करते. त्याला लवचिक बल म्हणतात.

विकृतीचा सर्वात सोपा प्रकार म्हणजे तन्य किंवा संकुचित विकृती.

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

हा संबंध हूकचा प्रायोगिकरित्या स्थापित केलेला नियम व्यक्त करतो: लवचिक शक्ती शरीराच्या लांबीच्या बदलाशी थेट प्रमाणात असते.

कुठे: k हा शरीराचा कडकपणा गुणांक आहे, न्यूटन प्रति मीटर (N/m) मध्ये मोजला जातो. कडकपणा गुणांक शरीराच्या आकार आणि आकारावर तसेच सामग्रीवर अवलंबून असतो.

भौतिकशास्त्रात, तन्य किंवा संकुचित विकृतीसाठी हूकचा नियम सहसा दुसर्‍या स्वरूपात लिहिला जातो:

कुठे: - सापेक्ष विकृती; ई हे यंगचे मॉड्यूलस आहे, जे केवळ सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते आणि शरीराच्या आकारावर आणि आकारावर अवलंबून नसते. वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी, यंगचे मॉड्यूलस मोठ्या प्रमाणात बदलते. स्टीलसाठी, उदाहरणार्थ, E2·10 11 N/m 2 , आणि रबर E2·10 6 N/m 2 ; - यांत्रिक ताण.

वाकणे विकृती दरम्यान F नियंत्रण = - mg आणि F नियंत्रण = - Kx.

म्हणून, आम्ही कडकपणा गुणांक शोधू शकतो:

सर्पिल स्प्रिंग्स बहुतेकदा तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात. जेव्हा स्प्रिंग्स ताणले जातात किंवा संकुचित केले जातात, तेव्हा लवचिक शक्ती उद्भवतात, जे हूकच्या नियमांचे पालन करतात आणि टॉर्सनल आणि वाकणे विकृत होतात.

कार्य: लहान मुलांच्या पिस्तूलचा स्प्रिंग 3 सेमीने संकुचित केला होता. स्प्रिंगची कडकपणा 700 N/m असल्यास त्यात निर्माण होणारी लवचिक शक्ती निश्चित करा.

1. शरीराची कडकपणा काय ठरवते?
2. लवचिक बल निर्माण होण्याचे कारण स्पष्ट करा?
3. लवचिक शक्तीचे परिमाण काय ठरवते?

4. परिणामकारक शक्ती.

परिणामी शक्ती ही एक शक्ती आहे जी अनेक शक्तींच्या क्रियांची जागा घेते. या शक्तीचा वापर अनेक शक्तींचा समावेश असलेल्या समस्या सोडवण्यासाठी केला जातो.

शरीरावर गुरुत्वाकर्षण आणि ग्राउंड रिअॅक्शन फोर्सद्वारे कार्य केले जाते. परिणामी बल, या प्रकरणात, समांतरभुज चौकोन नियमानुसार आढळते आणि सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते

परिणामाच्या व्याख्येच्या आधारे, आपण न्यूटनच्या दुसर्‍या नियमाचा असा अर्थ लावू शकतो: परिणामी बल हे शरीराच्या प्रवेग आणि त्याच्या वस्तुमानाच्या गुणानुरूप असते.

एका दिशेने एका सरळ रेषेने कार्य करणार्‍या दोन शक्तींचा परिणाम या शक्तींच्या मॉड्यूल्सच्या बेरजेइतका असतो आणि या शक्तींच्या क्रियेच्या दिशेने निर्देशित केला जातो. जर बल एका सरळ रेषेत, परंतु वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये कार्य करत असतील, तर परिणामी बल क्रियाशील बलांच्या मोड्युलीमधील फरकाइतके असते आणि मोठ्या शक्तीच्या दिशेने निर्देशित केले जाते.

समस्या: 30° कोन बनवणाऱ्या झुकलेल्या विमानाची लांबी 25 मीटर आहे. शरीर, एकसमान गतीने हालचाल करत, 2 सेकंदात या विमानातून घसरले. घर्षण गुणांक निश्चित करा.

आर्किमिडीजची शक्ती.

आर्किमिडीज बल हे द्रव किंवा वायूमध्ये निर्माण होणारे आणि गुरुत्वाकर्षण बलाच्या विरुद्ध कार्य करणारे उत्तेजक बल आहे.

आर्किमिडीजचा नियम: द्रव किंवा वायूमध्ये बुडलेल्या शरीराला विस्थापित द्रवाच्या वजनाइतके उत्तेजक बल अनुभवतो

कुठे: - द्रव किंवा वायूची घनता; V हे शरीराच्या बुडलेल्या भागाचे आकारमान आहे; g – फ्री फॉल प्रवेग.

समस्या: 1 dm 3 च्या व्हॉल्यूमसह कास्ट आयर्न बॉल द्रव मध्ये कमी केला गेला. त्याचे वजन 8.9N ने कमी झाले. बॉलमध्ये कोणत्या प्रकारचे द्रव आहे?

1. शरीरासाठी फ्लोटिंग परिस्थिती काय आहे?
2. आर्किमिडीजचे बल द्रवामध्ये बुडवलेल्या शरीराच्या घनतेवर अवलंबून असते का?
3. आर्किमिडीजची शक्ती कशी निर्देशित केली जाते?

केंद्रापसारक शक्ती.

वर्तुळात फिरताना केंद्रापसारक शक्ती उद्भवते आणि मध्यभागी त्रिज्या दिशेने निर्देशित केली जाते.

कुठे: v - रेखीय गती; r ही वर्तुळाची त्रिज्या आहे.

कुलंब बल.

न्यूटोनियन मेकॅनिक्समध्ये गुरुत्वाकर्षण वस्तुमानाची संकल्पना वापरली जाते, त्याचप्रमाणे इलेक्ट्रोडायनामिक्समध्ये प्राथमिक संकल्पना इलेक्ट्रिक चार्ज आहे. इलेक्ट्रिक चार्ज हे एक भौतिक प्रमाण आहे जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक बल परस्परसंवादामध्ये प्रवेश करण्यासाठी कण किंवा शरीराच्या गुणधर्माचे वैशिष्ट्य दर्शवते. शुल्क Coulomb शक्तीशी संवाद साधतात.

कुठे: q 1 आणि q 2 - परस्पर शुल्क, C (Coulombs) मध्ये मोजले जाते;

आर - शुल्कांमधील अंतर; k - आनुपातिकता गुणांक.

k=9 . 10 9 (एन . m 2)/Cl 2

हे सहसा फॉर्ममध्ये लिहिलेले असते: , 8.85 च्या समान विद्युत स्थिरांक कुठे आहे . 10 12 Cl 2 /(N . मी 2).

परस्पर क्रिया शक्ती न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमाचे पालन करतात: F 1 = - F 2. ते समान शुल्काची चिन्हे असलेली तिरस्करणीय शक्ती आणि भिन्न चिन्हे असलेली आकर्षक शक्ती आहेत.

जर चार्ज केलेले शरीर एकाच वेळी अनेक चार्ज केलेल्या शरीरांशी संवाद साधत असेल तर, दिलेल्या शरीरावर कार्य करणारी परिणामी शक्ती इतर सर्व चार्ज बॉडींमधून या शरीरावर कार्य करणार्या बलांच्या वेक्टर बेरीजच्या समान असते.

समस्या: 0.5 मीटर अंतरावर असलेल्या दोन समान बिंदू शुल्कांमधील परस्परसंवादाचे बल 3.6 N च्या बरोबरीचे आहे. या शुल्काची मूल्ये शोधा?

1. घर्षणाने विद्युतीकरणादरम्यान दोन्ही रबिंग बॉडी का चार्ज होतात?
2. विद्युतीकरण झाल्यावर शरीराचे वस्तुमान अपरिवर्तित राहते का?
3. Coulomb च्या नियमातील आनुपातिकता गुणांकाचा भौतिक अर्थ काय आहे?

अँपिअर पॉवर.

चुंबकीय क्षेत्रामध्ये विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरवर अँपिअर फोर्सद्वारे कार्य केले जाते.

कुठे: I - कंडक्टरमध्ये वर्तमान सामर्थ्य; बी - चुंबकीय प्रेरण; l ही कंडक्टरची लांबी आहे; - कंडक्टरची दिशा आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा यांच्यातील कोन.

या शक्तीची दिशा डाव्या हाताच्या नियमाद्वारे निश्चित केली जाऊ शकते.

जर डाव्या हाताला चुंबकीय प्रेरणाच्या रेषा तळहातात जाव्यात अशा स्थितीत ठेवल्या पाहिजेत, तर विस्तारित चार बोटे वर्तमान शक्तीच्या क्रियेसह निर्देशित केली जातात, तर वाकलेला अंगठा अँपिअर फोर्सची दिशा दर्शवतो.

कार्य: चुंबकीय क्षेत्रात स्थित कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा निश्चित करा जर कंडक्टरवर कार्य करणार्‍या शक्तीची दिशा असेल

1. अँपिअर फोर्स कोणत्या परिस्थितीत निर्माण होतो?
2. अँपिअर फोर्सच्या क्रियेची दिशा कशी ठरवायची?
3. चुंबकीय प्रेरण रेषांची दिशा कशी ठरवायची?

लॉरेन्ट्झ फोर्स.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड तिच्यामध्ये असलेल्या कोणत्याही चार्ज केलेल्या शरीरावर ज्या बलाने कार्य करते त्याला लॉरेन्ट्झ बल म्हणतात.

कुठे: q – शुल्क मूल्य; v हा चार्ज केलेल्या कणाच्या हालचालीचा वेग आहे; बी - चुंबकीय प्रेरण; - वेग आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरमधील कोन.

लॉरेन्ट्झ फोर्सची दिशा डाव्या हाताच्या नियमाद्वारे निश्चित केली जाऊ शकते.

समस्या: एकसमान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये, ज्याचे प्रेरण 2 T आहे, एक इलेक्ट्रॉन चुंबकीय प्रेरणाच्या रेषांना लंबवत 10 5 m/s वेगाने फिरतो. इलेक्ट्रॉनवर कार्य करणाऱ्या बलाची गणना करा.

1. लॉरेन्ट्झ फोर्स म्हणजे काय?
2. लॉरेन्ट्झ फोर्सच्या अस्तित्वासाठी कोणत्या परिस्थिती आहेत?
3. लॉरेन्ट्झ फोर्सची दिशा कशी ठरवायची?

धड्याच्या शेवटी, विद्यार्थ्यांना एक टेबल भरण्याची संधी दिली जाते.

शक्तीचे नाव	सुत्र	रेखाचित्र	अर्ज बिंदू	कृतीची दिशा
गुरुत्वाकर्षण
गुरुत्वाकर्षण
वजन
घर्षण शक्ती
लवचिक शक्ती
आर्किमिडीजची शक्ती
परिणामी शक्ती
केंद्रापसारक शक्ती
कुलंब बल
अँपिअर पॉवर
लॉरेन्ट्झ फोर्स

साहित्य:

1. M.Yu.Demidova, I.I.Nurminsky "युनिफाइड स्टेट परीक्षा 2009"
2. आयव्ही क्रिव्हचेन्को "भौतिकशास्त्र - 7"
3. व्हीए कास्यानोव्ह “भौतिकशास्त्र. प्रोफाइल पातळी"

« भौतिकशास्त्र - 10वी इयत्ता"

धडा 2 मध्ये, आम्ही एका शरीराच्या दुसर्‍या शरीरावरील क्रियेचे परिमाणवाचक माप म्हणून शक्तीची संकल्पना मांडली.
या प्रकरणात आपण यांत्रिकीमध्ये कोणत्या शक्तींचा विचार केला जातो आणि त्यांची मूल्ये कशी निर्धारित केली जातात ते पाहू.

निसर्गात अनेक प्रकारच्या शक्ती आहेत का?
तुम्हाला माहीत असलेल्या शक्तींची यादी करा.
त्यांच्याकडे कोणता स्वभाव आहे - गुरुत्वाकर्षण किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक?

पहिल्या दृष्टीक्षेपात, असे दिसते की आपण एक अशक्य आणि अघुलनशील कार्य हाती घेतले आहे: पृथ्वीवर आणि त्यापलीकडे असंख्य शरीरे आहेत.
ते वेगवेगळ्या प्रकारे संवाद साधतात.

आण्विक शक्तीअणु केंद्रकातील कणांमध्ये कार्य करा आणि केंद्रकांचे गुणधर्म निश्चित करा.

आण्विक शक्तींची श्रेणी खूप मर्यादित आहे.

ते केवळ अणु केंद्राच्या आत (म्हणजे 10 -15 मीटरच्या अंतरावर) लक्षात येण्यासारखे आहेत.
10 -13 मीटर (अणूच्या आकारापेक्षा हजार पट लहान - 10 -10 मीटर) कणांमधील अंतरावर ते अजिबात दिसत नाहीत.

कमकुवत संवादप्राथमिक कणांचे परस्पर परिवर्तन घडवून आणणे, केंद्रकांचे किरणोत्सर्गी क्षय, थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रिया निश्चित करणे.

ते अगदी लहान अंतरावर, 10 -17 मीटरच्या क्रमाने दिसतात.

आण्विक शक्ती निसर्गात सर्वात शक्तिशाली आहेत.

जर आण्विक शक्तींची तीव्रता एकता म्हणून घेतली तर विद्युत चुंबकीय शक्तींची तीव्रता 10 -2, गुरुत्वीय शक्ती - 10-40, कमकुवत परस्परक्रिया - 10 -16 असेल.

सशक्त (अण्वस्त्र) आणि कमकुवत परस्परसंवाद इतक्या लहान अंतरावर प्रकट होतात की न्यूटनचे यांत्रिकी नियम आणि त्यांच्याबरोबर यांत्रिक शक्तीची संकल्पना अर्थ गमावतात.

सशक्त आणि कमकुवत परस्परसंवादाची तीव्रता उर्जेच्या एककांमध्ये (इलेक्ट्रॉन व्होल्ट्समध्ये) मोजली जाते आणि शक्तीच्या एककांमध्ये नाही, आणि म्हणूनच त्यांना "बल" या शब्दाचा वापर सर्व घटनांचे स्पष्टीकरण करण्याच्या शतकानुशतके जुन्या परंपरेद्वारे स्पष्ट केला जातो. आजूबाजूच्या जगात प्रत्येक घटनेचे वैशिष्ट्य असलेल्या “शक्ती” च्या क्रियेद्वारे.

यांत्रिकीमध्ये आपण केवळ गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युत चुंबकीय परस्परसंवादांचा विचार करू.

यांत्रिकी मध्ये शक्ती.

यांत्रिकीमध्ये, आपण सहसा तीन प्रकारच्या शक्तींचा सामना करतो - गुरुत्वाकर्षण बल, लवचिक बल आणि घर्षण बल.

स्रोत: "भौतिकशास्त्र - 10 वी इयत्ता", 2014, पाठ्यपुस्तक Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky

डायनॅमिक्स - भौतिकशास्त्र, इयत्ता 10 साठी पाठ्यपुस्तक - छान भौतिकशास्त्र

महानगरपालिका शैक्षणिक संस्था दिमित्रीव्हस्काया माध्यमिक शाळा

11 व्या वर्गातील भौतिकशास्त्राचा धडा या विषयावर: "निसर्गातील शक्ती"

कोलुपाएव व्लादिमीर ग्रिगोरीविच

भौतिकशास्त्राचे शिक्षक

2015

उद्देशधडा हा विषयावरील कार्यक्रम सामग्रीचा विस्तार करणे आहे: “निसर्गातील शक्ती” आणि युनिफाइड स्टेट परीक्षा समस्या सोडवण्यासाठी व्यावहारिक कौशल्ये आणि क्षमता सुधारणे.

धड्याची उद्दिष्टे:

अभ्यास केलेली सामग्री एकत्रित करणे,

विद्यार्थ्यांमध्ये सर्वसाधारणपणे बलांबद्दल आणि प्रत्येक शक्तीबद्दल स्वतंत्रपणे कल्पना तयार करणे,

सक्षमपणे सूत्रे लागू करा आणि समस्या सोडवताना योग्यरित्या रेखाचित्रे तयार करा.

धडा मल्टीमीडिया सादरीकरणासह आहे.

आय. सक्तीनेवेक्टर प्रमाण म्हणतात, जे शरीराच्या परस्परसंवादाचा परिणाम म्हणून कोणत्याही हालचालीचे कारण आहे. परस्परसंवाद संपर्क असू शकतात, विकृती निर्माण करतात किंवा संपर्क नसतात. विकृती म्हणजे परस्परसंवादाच्या परिणामी शरीराच्या किंवा त्याच्या वैयक्तिक भागांच्या आकारात बदल.

इंटरनॅशनल सिस्टीम ऑफ युनिट्स (SI) मध्ये, शक्तीचे एकक म्हणतात न्यूटन(एन). 1 N हे बलाच्या दिशेने 1 किलो वजनाच्या संदर्भ शरीराला 1 m/s 2 चे प्रवेग प्रदान करणाऱ्या बलाच्या बरोबरीचे आहे. बल मोजण्याचे साधन म्हणजे डायनामोमीटर.

शरीरावरील शक्तीचा प्रभाव यावर अवलंबून असतो:

लागू केलेल्या शक्तीचे परिमाण;

सक्तीचे अर्ज गुण;

सक्तीच्या कारवाईचे निर्देश.

त्यांच्या स्वभावानुसार, बल हे क्षेत्रीय स्तरावर गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकीय, कमकुवत आणि मजबूत परस्परक्रिया आहेत. गुरुत्वाकर्षण शक्तींमध्ये गुरुत्वाकर्षण, शरीराचे वजन आणि गुरुत्वाकर्षण यांचा समावेश होतो. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक बलांमध्ये लवचिक बल आणि घर्षण बल यांचा समावेश होतो. क्षेत्रीय स्तरावरील परस्परसंवादांमध्ये अशा शक्तींचा समावेश होतो: कूलॉम्ब फोर्स, अँपिअर फोर्स, लॉरेन्ट्झ फोर्स.

चला प्रस्तावित शक्ती पाहू.

गुरुत्वाकर्षण शक्ती.

गुरुत्वाकर्षण शक्ती सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार निर्धारित केली जाते आणि शरीराच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादाच्या आधारे उद्भवते, कारण वस्तुमान असलेल्या कोणत्याही शरीराचे गुरुत्वीय क्षेत्र असते. दोन शरीरे समान प्रमाणात आणि विरुद्ध दिग्दर्शित शक्तींशी संवाद साधतात, वस्तुमानांच्या उत्पादनाच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्या केंद्रांमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात.

जी = 6.67. 10 -11 - कॅव्हेंडिश द्वारे परिभाषित गुरुत्वीय स्थिरांक.

आकृती क्रं 1

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीच्या प्रकटीकरणांपैकी एक म्हणजे गुरुत्वाकर्षणाची शक्ती आणि फ्री फॉलचा प्रवेग सूत्राद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो:

कुठे: M हे पृथ्वीचे वस्तुमान आहे, Rz ही पृथ्वीची त्रिज्या आहे.

गुरुत्वाकर्षण.

पृथ्वी ज्या बलाने सर्व शरीरांना स्वतःकडे आकर्षित करते त्याला गुरुत्वाकर्षण म्हणतात. हे F स्ट्रँड द्वारे दर्शविले जाते, गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्रावर लागू केले जाते, त्रिज्या पृथ्वीच्या केंद्राकडे निर्देशित केले जाते, F स्ट्रँड = mg या सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते.

कुठे: m - शरीराचे वजन; g – गुरुत्वीय प्रवेग (g=9.8m/s2).

शरीराचे वजन.

गुरुत्वाकर्षणामुळे शरीर क्षैतिज आधारावर किंवा उभ्या निलंबनावर ज्या बलाने कार्य करते, त्याला वजन म्हणतात. नियुक्त - पी, गुरुत्वाकर्षणाच्या मध्यभागी आधार किंवा निलंबनाशी संलग्न, खालच्या दिशेने निर्देशित.

अंजीर.2

जर शरीर विश्रांती घेत असेल, तर असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की वजन गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीइतके आहे आणि P = mg या सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते.

जर शरीर प्रवेग सह वर सरकत असेल तर शरीरावर ओव्हरलोड होतो. P = m(g + a) या सूत्राद्वारे वजन निर्धारित केले जाते.

अंजीर.3

शरीराचे वजन हे गुरुत्वाकर्षणाच्या मापांकाच्या अंदाजे दुप्पट असते (दुहेरी ओव्हरलोड).

जर शरीर खालच्या गतीने हलत असेल, तर शरीराला हालचालीच्या पहिल्या सेकंदात वजनहीनता जाणवू शकते. P = m(g - a) या सूत्राने वजन निर्धारित केले जाते.

तांदूळ. 4

घर्षण शक्ती.

जेव्हा एक शरीर दुसर्‍या शरीराच्या पृष्ठभागावर हलते, हालचालीच्या विरुद्ध दिशेने निर्देशित करते तेव्हा निर्माण होणाऱ्या बलाला घर्षण बल म्हणतात.

अंजीर.5

गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्राखाली घर्षण शक्ती लागू करण्याचा बिंदू, संपर्क पृष्ठभागांसह हालचालींच्या विरुद्ध दिशेने. घर्षण बल स्थिर घर्षण बल, रोलिंग घर्षण बल आणि स्लाइडिंग घर्षण बल मध्ये विभागलेले आहे. स्थिर घर्षण बल ही एक शक्ती आहे जी एका शरीराच्या दुसर्‍या पृष्ठभागावर हालचाली करण्यास प्रतिबंध करते. चालताना, एकमात्रावर कार्य करणारी स्थिर घर्षण शक्ती व्यक्तीला प्रवेग देते. सरकताना, सुरुवातीला गतिहीन शरीराच्या अणूंमधील बंध तुटतात आणि घर्षण कमी होते. सरकत्या घर्षणाची शक्ती संपर्क करणार्‍या शरीराच्या हालचालींच्या सापेक्ष गतीवर अवलंबून असते. रोलिंग घर्षण स्लाइडिंग घर्षण पेक्षा अनेक पट कमी आहे.

अंजीर.6

घर्षण शक्ती सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

F = µN

कोठे: µ हे घर्षणाचे गुणांक आहे, एक परिमाणहीन प्रमाण जे पृष्ठभागाच्या उपचाराच्या स्वरूपावर आणि संपर्क करणार्‍या संस्थांच्या सामग्रीच्या संयोजनावर अवलंबून असते (विविध पदार्थांच्या वैयक्तिक अणूंच्या आकर्षणाची शक्ती त्यांच्या विद्युत गुणधर्मांवर लक्षणीयपणे अवलंबून असते);

एन - सपोर्ट रिअॅक्शन फोर्स ही लवचिक शक्ती आहे जी शरीराच्या वजनाच्या प्रभावाखाली पृष्ठभागावर उद्भवते.

क्षैतिज पृष्ठभागासाठी: F tr = µmg

जेव्हा घन शरीर द्रव किंवा वायूमध्ये हलते तेव्हा एक चिकट घर्षण शक्ती उद्भवते. स्निग्ध घर्षण शक्ती कोरड्या घर्षण शक्ती पेक्षा लक्षणीय कमी आहे. हे शरीराच्या सापेक्ष वेगाच्या उलट दिशेने देखील निर्देशित केले जाते. चिकट घर्षणासह कोणतेही स्थिर घर्षण नसते. चिकट घर्षणाची शक्ती शरीराच्या गतीवर अवलंबून असते.

लवचिक शक्ती.

जेव्हा शरीर विकृत होते, तेव्हा एक शक्ती उद्भवते जी शरीराचा पूर्वीचा आकार आणि आकार पुनर्संचयित करते. त्याला लवचिक बल म्हणतात.

विकृतीचा सर्वात सोपा प्रकार म्हणजे तन्य किंवा संकुचित विकृती.

तांदूळ. ७

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

हा संबंध हूकचा प्रायोगिकरित्या स्थापित केलेला नियम व्यक्त करतो: लवचिक शक्ती शरीराच्या लांबीच्या बदलाशी थेट प्रमाणात असते.

कुठे: k हा शरीराचा कडकपणा गुणांक आहे, न्यूटन प्रति मीटर (N/m) मध्ये मोजला जातो. कडकपणा गुणांक शरीराच्या आकार आणि आकारावर तसेच सामग्रीवर अवलंबून असतो.

भौतिकशास्त्रात, तन्य किंवा संकुचित विकृतीसाठी हूकचा नियम सहसा दुसर्‍या स्वरूपात लिहिला जातो:

कुठे: - सापेक्ष विकृती; ई हे यंगचे मॉड्यूलस आहे, जे केवळ सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते आणि शरीराच्या आकारावर आणि आकारावर अवलंबून नसते. वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी, यंगचे मॉड्यूलस मोठ्या प्रमाणात बदलते. स्टीलसाठी, उदाहरणार्थ, E2·10 11 N/m 2 , आणि रबर E2·10 6 N/m 2 ; - यांत्रिक ताण.

वाकणे विकृती दरम्यान F नियंत्रण = - mg आणि F नियंत्रण = - Kx.

अंजीर.8

म्हणून, आम्ही कडकपणा गुणांक शोधू शकतो:

k =

सर्पिल स्प्रिंग्स बहुतेकदा तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात. जेव्हा स्प्रिंग्स ताणले जातात किंवा संकुचित केले जातात, तेव्हा लवचिक शक्ती उद्भवतात, जे हूकच्या नियमांचे पालन करतात आणि टॉर्सनल आणि वाकणे विकृत होतात.

तांदूळ. ९

4. परिणामकारक शक्ती.

परिणामी शक्ती ही एक शक्ती आहे जी अनेक शक्तींच्या क्रियांची जागा घेते. या शक्तीचा वापर अनेक शक्तींचा समावेश असलेल्या समस्या सोडवण्यासाठी केला जातो.

अंजीर.१०

शरीरावर गुरुत्वाकर्षण आणि ग्राउंड रिअॅक्शन फोर्सद्वारे कार्य केले जाते. परिणामी बल, या प्रकरणात, समांतरभुज चौकोन नियमानुसार आढळते आणि सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते

परिणामाच्या व्याख्येच्या आधारे, आपण न्यूटनच्या दुसर्‍या नियमाचा असा अर्थ लावू शकतो: परिणामी बल हे शरीराच्या प्रवेग आणि त्याच्या वस्तुमानाच्या गुणानुरूप असते.

आर = मा

एका दिशेने एका सरळ रेषेने कार्य करणार्‍या दोन शक्तींचा परिणाम या शक्तींच्या मॉड्यूल्सच्या बेरजेइतका असतो आणि या शक्तींच्या क्रियेच्या दिशेने निर्देशित केला जातो. जर बल एका सरळ रेषेत, परंतु वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये कार्य करत असतील, तर परिणामी बल क्रियाशील बलांच्या मोड्युलीमधील फरकाइतके असते आणि मोठ्या शक्तीच्या दिशेने निर्देशित केले जाते.

आर्किमिडीजची शक्ती.

आर्किमिडीज बल हे द्रव किंवा वायूमध्ये निर्माण होणारे आणि गुरुत्वाकर्षण बलाच्या विरुद्ध कार्य करणारे उत्तेजक बल आहे.

आर्किमिडीजचा नियम: द्रव किंवा वायूमध्ये बुडलेल्या शरीराला विस्थापित द्रवाच्या वजनाइतके उत्तेजक बल अनुभवतो

F A = ​​mg = Vg

कुठे: - द्रव किंवा वायूची घनता; V हे शरीराच्या बुडलेल्या भागाचे आकारमान आहे; g – फ्री फॉल प्रवेग.

अंजीर.11

केंद्रापसारक शक्ती.

वर्तुळात फिरताना केंद्रापसारक शक्ती उद्भवते आणि मध्यभागी त्रिज्या दिशेने निर्देशित केली जाते.

कुठे: v - रेखीय गती; r ही वर्तुळाची त्रिज्या आहे.

अंजीर.12

कुलंब बल.

न्यूटोनियन मेकॅनिक्समध्ये गुरुत्वाकर्षण वस्तुमानाची संकल्पना वापरली जाते, त्याचप्रमाणे इलेक्ट्रोडायनामिक्समध्ये प्राथमिक संकल्पना इलेक्ट्रिक चार्ज आहे. इलेक्ट्रिक चार्ज हे एक भौतिक प्रमाण आहे जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक बल परस्परसंवादामध्ये प्रवेश करण्यासाठी कण किंवा शरीराच्या गुणधर्माचे वैशिष्ट्य दर्शवते. शुल्क Coulomb शक्तीशी संवाद साधतात.

कुठे: q 1 आणि q 2 - परस्पर शुल्क, C (Coulombs) मध्ये मोजले जाते;

आर - शुल्कांमधील अंतर; k - आनुपातिकता गुणांक.

k=9 . 10 9 (एन . m 2)/Cl 2

हे सहसा फॉर्ममध्ये लिहिलेले असते: , 8.85 च्या समान विद्युत स्थिरांक कुठे आहे . 10 12 Cl 2 /(N . मी 2).

अंजीर.13

परस्पर क्रिया शक्ती न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमाचे पालन करतात: F 1 = - F 2. ते समान शुल्काची चिन्हे असलेली तिरस्करणीय शक्ती आणि भिन्न चिन्हे असलेली आकर्षक शक्ती आहेत.

जर चार्ज केलेले शरीर एकाच वेळी अनेक चार्ज केलेल्या शरीरांशी संवाद साधत असेल तर, दिलेल्या शरीरावर कार्य करणारी परिणामी शक्ती इतर सर्व चार्ज बॉडींमधून या शरीरावर कार्य करणार्या बलांच्या वेक्टर बेरीजच्या समान असते.

अंजीर.14

अँपिअर पॉवर.

चुंबकीय क्षेत्रामध्ये विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरवर अँपिअर फोर्सद्वारे कार्य केले जाते.

F A = ​​IBlsin

कुठे: I - कंडक्टरमध्ये वर्तमान सामर्थ्य; बी - चुंबकीय प्रेरण; l ही कंडक्टरची लांबी आहे; - कंडक्टरची दिशा आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा यांच्यातील कोन.

या शक्तीची दिशा डाव्या हाताच्या नियमाद्वारे निश्चित केली जाऊ शकते.

जर डाव्या हाताला चुंबकीय प्रेरणाच्या रेषा तळहातात जाव्यात अशा स्थितीत ठेवल्या पाहिजेत, तर विस्तारित चार बोटे वर्तमान शक्तीच्या क्रियेसह निर्देशित केली जातात, तर वाकलेला अंगठा अँपिअर फोर्सची दिशा दर्शवतो.

तांदूळ. १५

लॉरेन्ट्झ फोर्स.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड तिच्यामध्ये असलेल्या कोणत्याही चार्ज केलेल्या शरीरावर ज्या बलाने कार्य करते त्याला लॉरेन्ट्झ बल म्हणतात.

F = qvBsin

तांदूळ. 16

कुठे: q – शुल्क मूल्य; v हा चार्ज केलेल्या कणाच्या हालचालीचा वेग आहे; बी - चुंबकीय प्रेरण; - वेग आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरमधील कोन.

लॉरेन्ट्झ फोर्सची दिशा डाव्या हाताच्या नियमाद्वारे निश्चित केली जाऊ शकते.

धड्याच्या शेवटी, विद्यार्थ्यांना एक टेबल भरण्याची संधी दिली जाते.

एक तुकडा पहा (भौतिकशास्त्रातील परस्परसंवादी मॉडेल)

II. युनिफाइड स्टेट परीक्षा कार्ये सोडवणे

1. समान वस्तुमान असलेले दोन ग्रह ताऱ्याभोवती वर्तुळाकार कक्षेत फिरतात. त्यापैकी पहिल्यासाठी, ताऱ्याकडे आकर्षणाची शक्ती दुसऱ्यापेक्षा 4 पट जास्त आहे. पहिल्या आणि दुसऱ्या ग्रहांच्या परिभ्रमण त्रिज्याचे गुणोत्तर किती आहे?

1)
2)
3)
4)

उपाय.
सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार, तार्‍याकडे ग्रहाचे आकर्षण बल परिभ्रमण त्रिज्येच्या चौरसाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. अशा प्रकारे, ग्रहांच्या वस्तुमानाच्या समानतेमुळे (), पहिल्या आणि दुसर्‍या ग्रहांच्या तार्‍यावरील आकर्षण शक्तींचे गुणोत्तर परिभ्रमण त्रिज्येच्या वर्गांच्या गुणोत्तराच्या व्यस्त प्रमाणात आहे:

स्थितीनुसार, पहिल्या ग्रहाची ताऱ्याकडे आकर्षणाची शक्ती दुसऱ्या ग्रहापेक्षा 4 पट जास्त आहे: म्हणजे

2. कामगिरी दरम्यान, जिम्नॅस्ट स्प्रिंगबोर्ड (स्टेज 1) वरून ढकलते, हवेत एक समरसॉल्ट करते (स्टेज 2) आणि तिच्या पायावर उतरते (स्टेज 3). हालचालींच्या कोणत्या अवस्थेवर, जिम्नॅस्ट जवळ वजनहीन स्थिती अनुभवू शकतो?

1) फक्त स्टेज 2 वर
2) फक्त स्टेज 1 आणि 2 वर
3) स्टेज 1, 2 आणि 3 वर
4) वरीलपैकी कोणत्याही टप्प्यावर नाही

उपाय.
वजन ही शक्ती आहे ज्याने शरीर आधारावर दाबते किंवा निलंबन ताणते. वजनहीनतेची स्थिती अशी आहे की शरीराला वजन नाही, तर गुरुत्वाकर्षण शक्ती कुठेही नाहीशी होत नाही. जेव्हा जिम्नॅस्ट स्प्रिंगबोर्डला धक्का देते तेव्हा ती त्यावर दबाव आणते. जेव्हा एखादी जिम्नॅस्ट तिच्या पायावर येते तेव्हा ती जमिनीवर दाबते. स्प्रिंगबोर्ड आणि ग्राउंड एक आधार म्हणून काम करतात, म्हणून स्टेज 1 आणि 3 दरम्यान ते वजनहीनतेच्या जवळ नसते. याउलट, उड्डाण दरम्यान (टप्पा 2) जिम्नॅस्टला फक्त आधार नसतो, जर हवेच्या प्रतिकाराकडे दुर्लक्ष केले जाते. कोणताही आधार नसल्यामुळे, नंतर कोणतेही वजन नसते, याचा अर्थ असा होतो की जिम्नॅस्टला खरोखर वजनहीनतेच्या जवळची स्थिती येते.

3. शरीर दोन धाग्यांवर लटकलेले आहे आणि समतोल आहे. थ्रेडमधील कोन समान आहे, आणि थ्रेड्सचे ताण बल 3 N आणि 4 H सारखे आहेत. शरीरावर कार्य करणारे गुरुत्वाकर्षण बल काय आहे?

1) 1 एच
२) ५ एच
3) 7 एच
४) २५ एच

उपाय.
एकूण, तीन शक्ती शरीरावर कार्य करतात: गुरुत्वाकर्षण आणि दोन धाग्यांची तणाव शक्ती. शरीर समतोल स्थितीत असल्याने, तिन्ही शक्तींचा परिणाम शून्य इतका असणे आवश्यक आहे, याचा अर्थ गुरुत्वाकर्षणाचे मापांक समान आहे.

बरोबर उत्तरः २.

4. आकृती एकाच विमानात पडलेल्या आणि एका बिंदूवर लागू केलेल्या शक्तींचे तीन वेक्टर दर्शवते.

1) 0 एच
२) ५ एच
3) 10 एच
4) 12H

उपाय.
आकृतीवरून हे स्पष्ट होते की बलांचा परिणाम बल वेक्टरशी एकरूप होतो. म्हणून, तिन्ही बलांच्या परिणामाचे मापांक समान आहे.

आकृतीचे प्रमाण वापरून, आम्हाला अंतिम उत्तर सापडते

बरोबर उत्तरः ३.

5. भौतिक बिंदू कसा हलतो जेव्हा त्यावर क्रिया करणार्‍या सर्व शक्तींची बेरीज शून्य असते? कोणते विधान खरे आहे?

1) भौतिक बिंदूचा वेग शून्य असणे आवश्यक आहे
२) भौतिक बिंदूचा वेग कालांतराने कमी होतो
3) भौतिक बिंदूची गती स्थिर असते आणि शून्याच्या समान नसते
4) भौतिक बिंदूची गती कोणतीही असू शकते, परंतु वेळेत स्थिर असणे आवश्यक आहे

उपाय.
न्यूटनच्या दुसर्‍या नियमानुसार, संदर्भाच्या जडत्वाच्या चौकटीत, शरीराचा प्रवेग सर्व शक्तींच्या परिणामी प्रमाणात असतो. कारण, स्थितीनुसार, शरीरावर कार्य करणार्‍या सर्व शक्तींची बेरीज शून्य इतकी आहे, शरीराचा प्रवेग देखील शून्य समान आहे, याचा अर्थ शरीराचा वेग कोणताही असू शकतो, परंतु वेळेत स्थिर असणे आवश्यक आहे. .
बरोबर उत्तरः ४.

6. क्षैतिज पृष्ठभागावर 5 किलो द्रव्यमान असलेल्या ब्लॉकवर 20 N च्या सरकत्या घर्षण बलाने क्रिया केली जाते. जर घर्षण गुणांकाने शरीराचे वस्तुमान 2 पटीने कमी केले तर सरकता घर्षण बल किती असेल? बदल नाही?

१) ५ एन
2) 10 एन
3) 20 एन
४) ४० एन

उपाय.
स्लाइडिंग घर्षण बल हे गुणोत्तराने घर्षण गुणांक आणि समर्थन प्रतिक्रिया बलाशी संबंधित आहे. क्षैतिज पृष्ठभागावर फिरणाऱ्या ब्लॉकसाठी, न्यूटनच्या दुसऱ्या नियमानुसार, .

अशा प्रकारे, स्लाइडिंग घर्षण बल घर्षण गुणांक आणि ब्लॉकच्या वस्तुमानाच्या गुणानुपातिक आहे. जर घर्षण गुणांक बदलला नाही, तर शरीराचे वजन 2 पट कमी केल्यावर, सरकणारे घर्षण बल देखील 2 पट कमी होईल आणि समान असेल.

बरोबर उत्तरः २.

III. सारांश, मूल्यमापन.

IV. D/z:

आकृती एकाच विमानात पडलेल्या आणि एका बिंदूवर लागू केलेल्या शक्तींचे तीन वेक्टर दर्शवते.

आकृतीचे स्केल असे आहे की एका ग्रिड स्क्वेअरची बाजू 1 H च्या फोर्स मापांकाशी संबंधित आहे. तीन बल व्हेक्टरच्या परिणामी व्हेक्टरचे मॉड्यूलस निश्चित करा.

आलेख विशिष्ट ग्रहासाठी शरीराच्या वस्तुमानावर गुरुत्वाकर्षणाचे अवलंबन दर्शवितो.

या ग्रहावर गुरुत्वाकर्षणामुळे प्रवेग किती आहे?

इंटरनेट संसाधन: 1.

2.

साहित्य:

M.Yu.Demidova, I.I.Nurminsky "युनिफाइड स्टेट परीक्षा 2009"

व्हीए कास्यानोव्ह “भौतिकशास्त्र. प्रोफाइल पातळी"