Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
3. Якой сіле процідзейнічае сіла пругкасці?
4. Да чаго прыкладзена сіла пругкасці пры расцяжэнні гарызантальнай спружы-ны дзвюма рукамі за яе канцы?
Мал. 136
Практыкаванне 8
1. Кубак стаіць на стале (мал. 136). Нама-люйце ўсе сілы, якія дзейнічаюць на кубак. Якая з іх з’яўляецца сілай пругкасці?
2. Якія сілы дзейнічаюць на пліту, якую па-дымае пад’ёмны кран (мал. 137)? Намалюйце іх і вызначыце, узаемадзеянне якіх цел яны выражаюць.
3. Шар, падвешаны на нітцы АВ (мал. 138), абапіраецца на гладкую вертыкальную сцяну. Адлюструйце ўсе сілы, прыкладзеныя да шара. Ж 4. Два аднолькавыя шары падвешаны на ніт-I ках AB і ВС (мал. 139). Што можна сказаць пра сілы пругкасці, якія ўзнікаюць у нітках? Пакажыце іх на малюнку ў сшытку.
Мал. 137
§ 24. Вага цела
Пры ўзаемадзеянні цел на кожнае з іх з боку ін-шага дзейнічае сіла. Разгледзім дзеянне адно на ад-наго цела і яго гарызантальнай апоры або цела і яго вертыкальнага падвеса.
На малюнку 140 прадстаўлены розныя целы. Кожнае з гэтых цел, прыцягваючыся да Зям-лі, дзейнічае на апору або падвес з сілай, якая вам добра знаёма з папярэдняга параграфа. Гэта сіла ціску на апору або сіла нацяжэння падвеса. Інакш гэту сілу называюць вагой цела.
Чаму цела дзейнічае на апору або падвес? Таму што яго прыцягвае Зямля. Нерухомыя апо-ра або падвес не дазваляюць целу падаць і самі знаходзяцца пад дзеяннем сілы.
Вага — гэта сіла, з якой цела ў выніку пры-цяжэння Зямлі дзейнічае на апору або падвес.
Абазначым вагу літарай Р і пакажам вагу кож-нага цела на малюнку 140. Вага мяча прыкла-дзена да апоры (стальніцы), накіравана ўніз і з’яўляецца ўжо вядомай вам сілай ціску. Вага сабакі прыкладзена да зямлі ў месцах судакра-нання яго лап з зямлёй і роўна суме чатырох сіл:
Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4.
Вызначыце самі і намалюйце вагу ўсіх астат-ніх цел, прадстаўленых на малюнку 140.
Зноў параўнаем сілу цяжару і вагу цела. У гэтых сіл ёсць агульнае: яны выкліканы пры-цяжэннем Зямлі. Гэтыя сілы вельмі часта (часта, але не заўсёды) колькасна роўны адна адной. Але ў сілы цяжару і вагі ёсць адрозненні.
Па-першае, яны прыкладзены да розных цел: сіла цяжару — да цела (шара), а вага — да апоры або падвеса (стальніцы, ніткі) (мал. 141, а, б).
Па-другое, сіла цяжару ў дадзеным месцы Зямлі мае строга вызначанае значэнне F = gm, a
Мал. 140
Мал. 141
86 Pyx i сілы
Мал. 142
вага цела можа быць не толькі роўнай, але боль-шай або меншай за гэта значэнне.
Дакажам гэта пры дапамозе доследу. Падвесім груз на спружыне (мал. 142, а). Калі мы будзем раўнамерна падымаць і апускаць гэты груз, то па-даўжэнне спружыны, а значыць, і сіла пругкасці і вага грузу будуць заставацца такімі самымі, як у выпадку нерухомага грузу. Але калі мы нераўна-мерна (з разгонам) апусцім (мал. 142, б) або пад-німем (мал. 142, в) груз у вертыкальным напрам-ку, то будуць назірацца змяненні ў расцяжэнні спружыны, што паказвае на змяненні вагі цела.
W Для дапытлівых
Вам вядома, што дзеючая на цела сіла цяжару на іншых планетах можа быць як большай, так і меншай, чым на Зямлі. Значыць, і вага цела на гэтых планетах будзе іншай.
А ці можа цела наогул страціць вагу? Касманаўты і ўсе целы ў ка-смічным караблі свабодна лунаюць, не аказваючы дзеяння на апору або падвес, г. зн. іх вага Р = 0. Гэты стан цела называецца бязважкасцю.
Бязважкасць можна стварыць і на Зямлі. Пусцім свабодна падаць груз разам са спружынай. Спружына не расцягваецца, а, значыць, вага грузу роўна нулю. Гэта і ёсць бязважкасць.
Галоўныя вывады
1. Вага цела — сіла, прыкладзеная да апоры або падвеса.
2. Вага нерухомага цела або цела, якое раўнамерна рухаецца, лікава роўна сіле цяжару.
3. Вага цела, якое рухаецца нераўнамерна, можа змяняцца і быць большай за сілу цяжару, меншай за яе і нават роўнай нулю.
Кантрольныя пытанні
1. Што называюць вагой цела? Да чаго яна прыкладзена?
2. У чым адрозненне вагі цела ад сілы цяжару?
3. У якім выпадку вага цела роўна дзеючай на яго сіле цяжару? ^ 4. Ці былі вы ў стане бязважкасці? Аргументуйце свой адказ.
Pyx i сілы 87
§ 25.
Адзінка сілы. Вымярэнне сілы
Сіла характарызуецца лікавым значэннем (моду-лем), напрамкам і пунктам прыкладання. Каб вызна-чыць лікавае значэнне сілы, трэба ўмець вымераць сілу, г. зн. параўнаць яе з іншай сілай, прынятай у якасці адзінкі сілы. Што прынята за адзінку сілы?
Галоўны вынік дзеяння сілы — змяненне ско-расці руху цела, якая сама па сабе ніколі не змя-няецца. Зыходзячы з гэтага, была абрана ў СІ адзінка сілы — 1 ньютан (1 Н), названая ў гонар англійскага вучонага Ісаака Ньютана. Існуюць кратныя і дольныя адзінкі сілы: 1 кН = 1000 Н, 1 мН = 0,001 Н.
Але сіла, як вам ужо вядома, можа не толькі змяніць скорасць, але і выклікаць дэфармацыю цела. Спружынарасцягваецца(мал. 143), таму што на яе дзейнічае вага грузу, які прыцягвае Зямля.
Якую масу павінна мець цела, каб дзеючая на яго сіла цяжару была роўна 1,0 Н? Даследаванні паказалі, што з сілай F = 1,0 Н Зямля прыцяг-вае цела масай т = 0,102 кг.
Вызначым цяпер значэнне каэфіцыента g, які ўваходзіць у формулу сілы цяжару F = gm. 3 фор-мулы бачна, што g = —. Паколькі на цела масай 0,102 кг Зямля дзейнічае з сілай F ~ 1,0 Н, то:
0,102 кг кг
Значыць, калі маса цела роўна 1,0 кг, то дзею-чая на яго сіла цяжару F = gm = 9,8 Н. Такім чынам, і вага гэтага цела (калі яно знаходзіцца ў стане спакою або рухаецца раўнамерна) Р = 9,8 Н. Hi ў якім разе нельга прыраўноўваць вагу і масу, што, на жаль, часта 'сустракаецца ў быце. Гэта зусім розныя фізічныя велічыні, і адзінкі ў іх розныя. Маса вымяраецца ў кілаграмах, вага — у ньютанах (мал. 147). Калі ваша маса тп = 50 кг, то ваша вага Р = 500 Н.
Мал. 143
т = 0,5 кг
Р = F4 = 5 Н
Мал. 144
Як вымераць сілу? Для гэтага трэба стварыць вымяральны прыбор. Будзем падвешваць да спружыны спачатку адну гіру масай т = 102 г = = 0,102 кг, затым дзве, тры і г. д. Адзначым мет-
Мал. 146 камі становішчы паказальніка (мал. 145), насуп-
раць якіх паставім значэнні 1 Н, 2 Н, 3 Н і г. д.
Спружына з паказальнікам і шкалой уяўляе сабой прыбор для вымярэння сіл — дынамо-метр (ад грэч. dynamis — сіла і metreo — мераю) (мал. 146). Дынамометрамі можна вымяраць не толькі вагу цела, але і любыя сілы.
Мал. 147
Дынамометры бываюць розных тыпаў і памераў у залежнасці ад таго, для вымярэння вялікіх ці малых сіл яны прызначаны. Для вымярэння мус-кульнай сілы рукі выкарыстоўваюць дынамометр-сіламер (мал. 147, а). Вызначыць сілу цягі трак-тара дазваляе цягавы дынамометр (мал. 147, б).
Для правядзення розных даследаванняў зруч-на карыстацца дынамометрам з рэечнай перада-чай (мал. 148). Ён дазваляе вымяраць сілу, на-кіраваную ўніз, напрыклад сілу, якую стварае цела, што ляжыць на апоры А (мал. 148, а), або вагу падвешанага да падвеса Б цела. Такім дына-мометрам можна вымяраць і сілу, накіраваную
Мал. 148 ўверх (мал. 148, б).
Pyx i сілы 89
Для дапытлівых
Значэнне каэфіцыента g, роўнае 9,8 ^, характэрна толькі для Зямлі (яно некалькі змяняецца ў залежнасці ад геаграфічнай шыра-ты мясцовасці і ад вышыні пад’ёму цела над паверхняй Зямлі; з па-велічэннем вышыні значэнне g памяншаецца).
Для Месяца гэты каэфіцыент у 6 разоў меншы, г. зн. gM « 1,6 для Юпітэра ^ю«23^. Для Сонца ^с«274^ (амаль у 30 разоў больш, чым для Зямлі).
Галоўныя вывады
1. У СІ адзінкай сілы з’яўляецца 1 ньютан.
2. Сілу вымяраюць з дапамогай дынамометра.
3. 3 сілай F = 1 Н Зямля прыцягвае цела масай т = 0,102 кг.
4. У формуле F^ = gm сілы цяжару, з якой Зямля дзейнічае на цела, пастаян-ны каэфіцыент g ® 9,8 —.
кг
Кантрольныя пытанні
1. У якіх адзінках у СІ вымяраецца сіла?
2. Якія ўласцівасці сілы выкарыстоўваюцца для яе вымярэння?
3. Якую масу павінна мець цела, каб Зямля прыцягвала яго з сілай F = 1 Н?
4. 3 якой сілай вас прыцягвае Зямля?
S5. Ці можна вымераць вагу цела з дапамогай спружыннага дынамометра, зна-ходзячыся на арбіце ў касмічным караблі?
^ Дамашняе заданне
Выкарыстаўшы прыдатную спружыну або гумавы жгут, вырабіце дынамо-метр. Градуіроўку шкалы можна правесці ў класе. Далей вы зможаце выка-рыстоўваць свой дынамометр у быце для ўзважванняў, якія не патрабуюць высокай дакладнасці.
90 Pyx i сілы
Прыклад рашэння задачы
Залежнасць сілы цяжару, якая дзейнічае на пясок у пясочным гадзінніку, ад яго аб’ёму прадстаўлена на малюнку 149. Вызначыце шчыльнасць пяску. Каэфіцыент g прыміце роўным 10 —.
Рашэнне
Шчыльнасць пяску р = ^. Маса пяску т = ^. Сілу цяжару для дадзенага аб’ёму пяску, напрыклад V = 4,0 см3 = 4,0 • 10-6 м3, вызначым, выкарыстаўшы даныя графіка: Рц = 100 мН = 0,10 Н. Тады
р=^
0,10 Н
10 11 • 1,0-10 6 м3 кг
= 2500^ = 2,5-^.
м3 см3
Адказ: р = 2,5— см3
Практыкаванне 9
1. Якія вагу і сілу цяжару маюць яблык, кабачок і кавун, калі іх масы адпаведна роўны: тх = 0,1 кг, т2 = 0,5 кг, т3 = 3 кг? У гэтай і наступных задачах лічыце g = 10^.
2. Вызначыце вагу і сілу цяжару, якая дзейнічае на цагліну аб’ёмам V = 0,80 дм3, што ляжыць на дошцы. Намалюйце гэтыя сілы.
3. Якія з сіл — сіла цяжару, ціску, пругкасці, вага — змяняюцца, калі вы знаходзіцеся ў кабіне ліфта ў моманты: а) пачатку пад’ёму;
б) раўнамернага руху; в) тармажэння перад спыненнем?
4. У 2008 г. беларускі штангіст А. Арамнаў стаў пераможцам XXIX Алімпійскіх гульняў, усталяваўшы тры сусветныя рэкорды.
У штуршку ён падняў штангу масай т = 236 кг. Вызначыце вагу штангі. Ці была яна ў працэсе пад’ёму і апускання штангі пастаяннай?
5. Кардонная скрыня змяшчае A = 50 плітак шакаладу. Вага скрыні Р = 54 Н. Вызначыце масу адной пліткі шакаладу, калі маса пустой скрыні т = 0,40 кг.
6. Залежнасць масы ад аб’ёму брус-ка прадстаўлена на графіку (мал. 150). 3 якога рэчыва выраблены брусок? Чаму роўны вага бруска, які знаходзіцца ў ста-не спакою, і сіла цяжару, якая дзейнічае на брусок, што мае аб’ём V = 1,0 дм3?
Pyx i сілы 91
§ 26.
Складанне сіл.
Раўнадзейная сіла
На любое цела дзейнічае хоць бы адна сіла — сіла цяжару. Але часцей за ўсё на цела дзейнічае некаль-кі сіл. Напрыклад, на шарык (мал. 151) дзейнічаюць Зямля і нітка (дзве сілы). Які вынік дзеяння?
Рэшым такую задачу. Вы з сябрам перавозіце на калясцы груз, прычым адзін з вас цягне ка-ляску, прыкладаючы сілу Fx = 100 Н, другі штур-хае яе, дзейнічаючы з сілай F2 = 80 Н (мал. 152). Чаму роўна сіла, якая рухае каляску?
КНІГІ ОНЛАЙН
