Механическое движение
Механическое движение - это изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел.
Задача механики - вскрыть закономерности, общие для всех движений, будь то движение звезд, галактик, живых организмов (рыб, птиц, животных, людей), рукотворных машин, пылинок, потоков воды и ветра и т.д.
Простейшую классификацию движений можно провести по форме траектории.
Траектория - это линия, вдоль которой движется тело.
В соответствии с делением линий на прямые и кривые и движение делят на прямолинейное и криволинейное.
Если же измерить длину траектории, то получим путь. Т.е. путь - это длина траектории по которой двигалось тело.
Движение протекает в пространстве и во времени. Следовательно, для получения сведений о движении необходимо измерить путь, пройденный телом, и время, за которое этот путь пройден.
Тело может двигаться равномерно и неравномерно. В чем же отличие равномерного и неравномерного движения? И какое чаще наблюдается?
Чаще всего встречается неравномерное движение. Так двигаются почти все тела. Это когда тело сначала двигается быстро, потом медленно, потом может вообще остановиться.Т.е. неравномерное движение - это движение при котором за любые равные промежутки времени тело проходит разные пути. Если же за равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути, то такое движение называют равномерным. Согласитесь, что такое движение встречается реже. Попробуйте привести пример. Задумались!?
Понятие скорость у всех "на виду, на слуху". И кажется все понятно. Но так ли все ясно?
Пусть вам сообщили: скорость автомобиля 60 км/ч. Что, собственно , означает это число? Что автомобиль каждый час проезжал ровно по 60 км? Вряд ли. Били участки, когда за час автомобиль проходил больший или меньший путь. В среднем по 60 км? Но автомобиль мог вообще ехать меньше часа и пройти путь меньше 60 км.
Как видите, не так-то просто это простое, даже обыденное понятие.
Чтобы решить возникающие проблемы, нужно дать строгое определение скорости, что мы и сделаем.
Величину, равную отношению всего пути ко времени движения тела называют средней скоростью движения (vср=s/t)
Именно этим понятием пользуются чаще всего, но опускают слово "средняя" и напрасно, так как эти слова накладывают существенные ограничения на использование понятия.
Если движение равномерное, то говорят просто о скорости. И формула получается почти такая же : v=s/t. Скорость тела при равномерном движении - это величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден.
Не лишним будет упоминание о том, что скорость - это векторная физическая величина.
Векторная величина - это величина, которая кроме значения имеет еще и направление. Обозначаются такие величины буквой со стрелкой вверху.
А величины, имеющие только числовое значение, называют скалярными.
Масса
Если два тела взаимодействуют между собой, то приобретаемые ими скорости зависят от массы этих тел. Чем тело массивнее, тем меньшую скорость оно приобретаем (говорят, что тело более инертное). Чем тело менее массивное, тем большую скорость оно приобретает (менее инертное). Вспомните, что проще сдвинуть яблоко или арбуз?
Масса тела - это физическая величина, характеризующая его инертность.
Оказывается,что если два тела взаимодействуют, то во сколько раз скорость первого тела больше скорости второго тела, во столько же раз масса первого тела меньше массы второго.
Любое тело обладает массой.
Масса обозначается буквой m. За единицу массы в СИ принят килограмм.
Килограмм - это масса эталона. Эталон килограмма находится в городе Севре около Парижа.
Измеряется масса с помощью весов.
Плотность
Вещества характеризуются плотностью.
Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме 1 м3.
Таким образом, чтобы определить плотность какого-либо вещества, необходимо знать массу и объем тела.
Единица плотности в СИ килограмм на метр кубический (1 кг/м3)
Несложно понять, что у разных веществ плотность будет различной.
Для всех веществ плотности определены и записаны в специальных таблицах.
Еще одна важная особенность. Если одно и то же вещество находится в разных агрегатных состояниях, то и плотность его в этих состояниях будет различной. Объясняется это строением твердых, жидких и газообразных веществ. Вспомним, что ближе всего молекулы находятся у веществ в твердом состоянии. Значит и плотность твердых тел большая. У жидкостей расстояние между молекулами побольше, значит и плотность меньше. А в газах молекулы вообще находятся на очень больших расстояниях, следовательно плотность газов совсем маленькая.
Хотя существуют некоторые исключения. К примеру плотность льда меньше плотности воды в жидком состоянии.
Сила
Если на тело действует другое тело, то говорят что на него подействовали силой, часто не указывая даже какое тело действовало этой самой силой.
Сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного тела на другое.
Попробуйте сжать шарик. Сам шарик не придет в движение. Начнут двигаться только его части. Значит сила, действующая на тело может изменить не только скорость тела, но и отдельных его частей. В этом случае говорят о деформации тела.
Сила - физическая величина, значит ее можно измерить.
Для измерения силы обычно используют специальное устройство называемое динамометром. Простейший динамометр состоит из пружины с двумя крючками, закрепленной на дощечке. На дощечку нанесена шкала.
Сила, как и скорость векторная величина. Она имеет направление.
От того как направлена сила зависит то куда будет двигаться тело.
От того куда приложена сила так же зависит движение тела.
Модуль силы тоже имеет значение.
Сила обозначается буквой F со стрелочкой сверху.
В окружающем нас мире бесчисленное количество тел, которые взаимодействуют друг с другом. Но, несмотря на многообразие сил, принято выделять несколько их видов:
- сила тяжести;
- сила упругости;
- вес;
- сила трения.
Все тела притягиваются друг к другу. Сил притяжения между телами тем больше, чем больше массы тел, и тем больше, чем меньше расстояние между ними.
Одним из самых важных для человека проявлений всемирного тяготения является притяжение тел к Земле.
Сила, с которой Земля притягивает к себе тела, называется силой тяжести (Fтяж). Она всегда направлена к центру Земли. Чем больше масса тела, тем сильнее оно притягивается к Земле.
Сила тяжести определяется по формуле: Fтяж = mg
g = 9,8 Н/кг - ускорение свободного падения
Сила упругости (Fупр) возникает в теле как результат деформации этого тела. Она всегда стремится вернуть тело в исходное состояние.
Чем сильнее деформировано тело, тем больше сила упругости, возникающая в нем.
Причиной появления силы упругости является взаимодействие между молекулами тела. Если сжимать тело, то расстояние между молекулами уменьшается и они начинают отталкиваться сильнее. Если же тело растягивать, то расстояние между молекулами увеличивается и они начинают сильнее притягиваться, стараясь приблизиться на исходное расстояние.
Слово вес для вас знакомо. Но в повседневной жизни оно используется не совсем в том смысле, в котором оно используется в физике.
Если тело находится на опоре (поверхности), то под действием силы тяжести оно деформируется и давит на опору. Вот эта сила, с которой тело под действием силы тяжести действует на опору или подвес и называется весом тела.
Т.е. вес - это сила.
Если тело непождвижно или двигается равномерно и прямолинейно, то вес по величине равен силе тяжести действующей на тело (Р=Fтяж)
Одна важная особенность: сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу. Об этом нельзя забывать. Сравните рисунки.
Чаще всего бывает так, что к телу прикладывается не одна, а несколько сил сразу. Посмотрите на рисунок ко всем известной басне. Лебедь рак и щука действуют силами на воз в совершенно раличных направлениях. При этом, по басне, воз не двигается.
Прочитав про сложение сил до конца, скажите правда ли воз не должен двигаться.
Если тело подвесить на нити, то на это тело будет действовать сила тяжести. Оно будет растягивать нить. Значит со стороны нити на тело будет действовать сила упругости.
Примеров можно привести бесчисленное количество.
В таких случаях эти несколько сил заменяют одной, которая оказала бы на тело такое же действие. Такую силу называют равнодействующей сил.
Равнодействующая сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.
Равнодействующая двух сил, направленных вдоль одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.
Если же обе силы, действующие на тело вдоль одной прямой в противоположные стороны, одинаковы, то равнодействующая этих сил будет равна нулю.
Скорость такого тела меняться не будет.
Про сложение сил, направленных под углом друг к другу мы пока говорить не будем, но даже из всего вышесказанного можно сделать вывод о пресловутом возе, который все пытаются сдвинуть лебедь, рак и щука.
Как вы ответили?
Трение поругивают, когда оно препятствует движению ("опять безобразное скольжение", "никаких сил не хватает вытащить этот гвоздь"), похваливают, когда трение помогает ( "сменил покрышки - теперь благодать!", "очень удачно подобрал смазку"), а в общем к трению привыкли, увеличивают уменьшают его, когда это необходимо, и не удивляются самому факту существования везде и всюду, во всех явлениях природы. А трение и по сей день остается одним из самых крепких орешков. Многочисленные механизмы трения описаны лишь в самых общих чертах, не говоря уже о том, что количественное описание мрения настолько приблизительно, что, не доверяя ему, инженеры прибегают к прямому опыту, ипытанию и не слишком вдаются в теорию при этом.
Трение встречается буквально на каждом шагу, без него и шага не сделаешь: держу ручку в руке - трение; пишу ею - трение; стоят на столе предметы - трение; Гвозди держутся в стене и не вываливаются - трение; нити ткани из которой сшита одежда - и там трение и т.д. и т.п.
Попробуем навести некоторый порядок во всевозможных проявлениях трения.
Для начала разберемся в причинах возникновения трения. Сила трения возникает при соприкосновении поверхностей тел. Значит существует какой-то механизм взаимодействия поверхностей.
Выделяют две причины возникновения трения:
- шероховатость поверхностей;
- взаимодействие молекул соприкасающихся поверхностей (если поверхности очень гладкие).
Различают несколько видов трения: