Сила тяжіння. Вага тіла. Рух тіла під дією сили тяжіння. Вага тіла, що рухається з прискоренням



Скачати 77.27 Kb.
Дата конвертації26.04.2016
Розмір77.27 Kb.
Сила тяжіння. Вага тіла. Рух тіла під дією сили тяжіння. Вага тіла, що рухається з прискоренням.

Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про силу тяжіння, вагу тіла, знання про рух тіла під дією сили тяжіння, сформувати знання учнів про вагу тіла, що рухається з прискоренням; розвивати нестандартне мислення учнів, індивідуальні і творчі здібності учнів, логічне мислення, зорову і слухову пам’ять; виховувати впевненість у собі, необхідність в знаннях; шляхетність.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.



  1. Яку взаємодію називають гравітаційною? Наведіть приклади.

  2. Сформулюйте й запишіть закон всесвітнього тяжіння.

  3. Яким є фізичний зміст гравітаційної сталої? Чому вона дорівнює?

  4. Якими є межі застосування закону всесвітнього тяжіння?

  5. Дайте визначення сили тяжіння. За якими формулами її обчислюють і як вона напрямлена?

  6. Як розрахувати силу тяжіння поблизу поверхні небесного тіла?

1-й рівень складності.

1. З якою силою притягується до станції масою 179 т транспортний космічний корабель масою 9 т у разі, якщо корабель перебуває на відстані

50 м від станції?

2. У порту на відстані 200м один від одного стоять два танкери, маса одного з них становить 150000 т. Визначте масу іншого, якщо сила гравітаційного протягування між ними становить 20 Н.

3. Визначте прискорення вільного падіння на Меркурії, маса якого становить 3,36 ∙ 10 кг, а радіус – 2440 км.

4. Визначте масу Марса, якщо відомо, що його радіус становить 3,4 ∙ 10 м, а прискорення вільного падіння на поверхні Марса має значення 3,7 м/с.



2-й рівень складності.

1. Як змінилася сила гравітаційної взаємодії космічного корабля і Землі, якщо корабель здійснює політ: а) на висоті 400 км від поверхні Землі; б) на висоті, що дорівнює радіусу Землі?

2. На якій висоті сила гравітаційного притягання космонавта до Землі зменшиться у 9 разів?

3. На якій висоті над Землею прискорення вільного падіння вдвічі менше, ніж на її поверхні?



3-й рівень складності.

1. Визначте масу планети, навколо якої супутник обертається по коловій орбіті радіусом 3800 км з періодом 2год.

2. Визначте період обертання штучного супутника Землі на висоті 200 км. Маса Землі 6,3 ∙ 10 кг, а її радіус – 6400 км.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Сила тяжіння.

Усі тіла біля Землі падають на її поверхню, якщо їх ніщо не утримує від цього. Яка ж причина такого явища? Чому тіла падають на Землю?

Розглянемо фотознімок падіння кульки, на якому положення кульки фіксувалося на плівці через однакові інтервали часу. Якщо лінійкою виміряти відстані між зображеннями кульки в різні моменти часу, то можна помітити, що ці відстані поступово збільшуються. Це свідчить про те, що і швидкість кульки при падінні поступово збільшується.

Рух тіла, що падає, нерівномірний.

Якщо пригадати означення сили, за яким сила змінює швидкість тіла, то можна зробити висновок, що на кульку діє сила, напрямлена до Землі.

Силу, яка діє на кожне тіло з боку Землі, називають силою тяжіння.

Вимірювання показують, що швидкість тіла, яке падає на поверхню Землі за відсутності опору повітря, збільшується

щосекунди приблизно на 9,8м/с.

Як розрахувати силу тяжіння?

Силу тяжіння можна розрахувати, знаючи масу тіла. Спосіб такого розрахунку підказують результати дослідів.

Якщо взяти динамометр і підвісити до нього важок масою 102 г, то стрілка динамометра зупиниться біля поділки 1 Н. Якщо підвісити два таких важки, то динамометр покаже силу 2 Н і т. д. З цього досліду можна зробити висновок, що сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Яка природа сили тяжіння?

Сила тяжіння є проявом загальноприродного закону, який діє в усьому Всесвіті. Відкритий і сформульований у XVII ст. англійським фізиком Ньютоном, він стверджує, що сила гравітаційної взаємодії у Всесвіті пропорційна масам взаємодіючих тіл і залежить від відстані між ними.



Вага тіла.

Вага́ — сила, з якою тіло діє на горизонтальну опору або на вертикальний підвіс внаслідок його притягання до Землі. У гравітаційному полі Землі можна вважати з деяким наближенням, що вага тіла зв'язана з його масою співвідношенням Р = mg, де Р - вага, g - стала прискорення вільного падіння на Землі, а m - маса тіла. Вага тіла – це сила, прикладена не до тіла, а до опори чи підвісу.

Як будь-яка сила, вага в системі СІ вимірюється в ньютонах, в системі СГС - в динах. Однак в багатьох областях техніки ще збереглося використання кілограм-сили. Вага вимірюється також у позасистемних одиницях - фунтах, унціях, гранах. Оскільки ці історичні одиниці встановилися давно, вони застосовуються однаковою мірою як до маси так і ваги.

За третім законом Ньютона: з якою силою тіло тисне на опору, з такою ж за числовим значенням, але протилежною за напрямом силою, опора діє на тіло. Цю силу називають силою реакції опори і позначають N. Сила реакції опори прикладена до тіла і перпендикулярна до опори.

Із означення ваги, як сили, з якою тіло діє на опору, тобто сили реакції, вага тіла залежить від його прискорення. Наприклад, у ліфті, що рушає вгору, вага тіла збільшується на величину прискорення ліфта, а у ліфті, який спускається додолу, вага тіла зменшується на величину прискорення.



Р = m(g – a)
Р = m(g + a)

Тіло, яке вільно падає з висоти, втрачає вагу. Якщо тіло падає з прискоренням а = g, то Р = m(g – a) = 0. Такий стан називається невагомістю.



Невагомість.

Невагомість — стан тіла, при якому відсутня внутрішня напруга, обумовлена силою тяжіння. Хоча термін нульова гравітація часто використовується як синонім, невагомість на орбіті не є результатом відсутності сили тяжіння чи навіть її значного зменшення (фактично, сила тяжіння Землі на висоті 100 км тільки на 3 % менше ніж на поверхні). Причина невагомості полягає в тому, що сила тяжіння надає тілу і його опорі однакове прискорення. Цей висновок істинний для всіх тіл, які рухаються тільки під дією сили тяжіння.

Перевантаження.

Збільшення ваги тіла, зумовлене прискореним рухом опори чи підвісу, називають перевантаженням.



У задачах при знаходженні перевантаження треба поділити збільшену вагу тіла на вагу нерухомого тіла.

n – коефіцієнт перевантаження (фізична величина, яка характеризує збільшення ваги тіла та дорівнює відношенню прискорення тіла до прискорення вільного падіння: n = . У разі n-кратного перевантаження (a=ng) вага тіла збільшується в (n +1) разів.

Вплив невагомості на здоров'я людини.

Після появи космічних станцій, які мають можливість для життя людей протягом довгих проміжків часу, було продемонстровано, що перебування у невагомості має деякі шкідливі наслідки на здоров'я людини. Люди добре адаптуються до фізичних умов на поверхні Землі, але після тривалого періоду перебування у середовищі невагомості різні фізіологічні системи починають змінюватися і атрофуватися. Хоча ці зміни є зазвичай тимчасовими, вони можуть призвести до серйозніших хвороб.

Під час перших годин у стані невагомості приблизно 45 % усіх людей зазнають симптомів синдрому космічної адаптації (СКА), також знаний як космічна хвороба. До ознак космічної хвороби належать нудота і блювота, запаморочення, головний біль, млявість або повне нездужання. Перший випадок СКА був повідомлений космонавтом Германом Тітовим у 1961 році. Тривалість космічної хвороби змінюється, але не було зафіксовано випадків, коли вона тривала більше 72 годин.

Найзначніші негативні впливи від довгострокової невагомості — атрофія м'язів та погіршення кістяка. Ці ефекти можна мінімізувати шляхом здійснення спеціальних вправ. Іншими істотними наслідками є перерозподіл рідин у тілі, уповільнення серцево-судинної системи, зменшення виробництва еритроцитів, порушення рівноваги та ослаблення імунної системи. Менш небезпечними наслідками, що зникають після повернення на Землю, є втрата маси тіла, носова гіперемія, порушення сну, надлишкове скупчення газів у кишківнику та набряклість обличчя.

Багато які з ускладнень, викликаних невагомістю, схожі на ознаки старіння. Вчені вважають, що дослідження згубних впливів невагомості може мати користь для медицини, наприклад, можливе лікування остеопорозу та покращене медичне піклування про старих людей, прикутих до ліжка.

Ефекти на нелюдські організми.

Російські вчені спостерігали відмінності між тарганами, народженими у космосі та їхніми земних родичами. Вирощені у космосі таргани росли швидше і також були більшими та сильнішими.

Яйця домашньої птиці, які були запліднені у мікрогравітації дуже рідко розвивалися належним чином.

Ваги вагонні — для зважування залізничних вагонів різної довжини і вантажопідйомності; найбільш часто застосовуються здвоєні вагонні ваги, що складаються з двох встановлених поруч ваг, підплатформні підйомні механізми яких приєднані до одного загального коромисла.

Ваги автомобільні — для зважування вантажних автомобілів; установлюються стаціонарно, основний підйомний механізм їх монтується на міцному фундаменті, розміри платформи розраховані на параметри вантажних автомобілів.

Ваги вагонеткові — для зважування вагонеток. За конструкцією й установкою мають значну подібність з автомобільними вагами, відрізняються від останніх тим, що мають на платформі прикріплені до неї відрізки рейок і встановлюються на рейковій колії.

Ваги конвеєрні — для зважування вантажу, що рухається по конвеєрі.

Ваги лабораторні - використовуються для хімічних та ін. аналізів речовини (визначення вологості, вмісту тих чи інших компонентів тощо).



Гравіта́ція — це властивість масивних тіл притягуватись одне до одного. Гравітація є, зокрема, причиною земного тяжіння, внаслідок якого предмети падають додолу. Також орбіта Місяця навколо Землі і Землі та інших планет навколо Сонця визначається законами гравітації.

Закон всесвітнього тяжіння був вперше сформульований Ісааком Ньютоном у 1687 році в роботі "Математичні принципи натуральної філософії". Цей закон знайшов застосування в астрономії. Було підтверджено відкриті раніше Кеплером закони руху планет. Теорія Ньютона заклала основи динаміки Сонячної системи і відкрила можливості передбачення руху планет, їхніх супутників та комет із вражаючою точністю.

У 1916 році на зміну теорії Ньютона прийшла Загальна теорія відносності, розроблена Альбертом Ейнштейном. У цій теорії гравітаційна взаємодія пов'язана з викривленням простору-часу поблизу масивних тіл. Різниця між теоріями Ньютона і Ейнштейна виявляє себе лише тоді, коли тіла рухаються зі швидкістю близькою до швидкості світла або гравітаційні поля є дуже сильними (наприклад поблизу нейтронних зірок та чорних дір). Для більшості практичних потреб, коли справа стосується слабких гравітаційних полів і невеликих швидкостей, Ньютонівське формулювання є достатньо точним.

Гравітація є найслабшою з чотирьох відомих фундаментальних взаємодій. Однак внаслідок великого радіусу дії та через те, що її неможливо заекранувати, гравітація відіграє вирішальну роль в описі руху космічних об'єктів та в еволюції всесвіту.

1. Як виявляється явище тяжіння?

2. Що характеризує сила тяжіння?

3. Як розрахувати силу тяжіння?

4. Яким законом описується сила тяжіння?

5. З іменем якого вченого пов'язане вивчення явища тяжіння?

Вправа.


1. Яка сила спричинює рух крапель до Землі?

2. Яка маса суцільної латунної кулі, якщо динамометр, до

гачка якого вона підвішена, показує 49 Н?

3. Як зміняться покази динамометра, до якого підвішена

свинцева куля, якщо їх перенести на Місяць?

4. У відро, підвішене до динамометра, рівномірним струменем вливається вода. Зобразити на графіку зміну показів динамометра з часом, якщо власна маса відра 2 кг.

5*. У вершинах рівностороннього трикутника розміщено три кулі різної маси. Між якими кулями сила взаємодії найбільша?

ІV. Підсумок уроку.



Домашнє завдання: §22, 26.


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка