Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
У прыведзеным прыкладзе вынікам уздзеяння з’яўляецца змяненне скорасці, значыць, сіла — прычына змянення скорасці руху цела.
Аднак дзеянне аднаго цела на другое пры-водзіць не толькі да змянення скорасці. Будзем уздзейнічаць на спружыну гірай (падвесім яе да спружыны) (мал. 120, а). Дзеянне гіры на спружыну выклікае яе падаўжэнне (мал. 120, б). Гіра, якая стаіць на тонкай дошцы (мал. 121), прагінае яе. Сціскаючы пальцамі гумку, вы змя-няеце яе форму. У гэтых выпадках дзеянне адна-го цела на другое, г. зн. сіла, выклікае змяненне памераў або формы цела.
Змяненне памераў або формы цела называ-ецца дэфармацыяй. Значыць, сіла з’яўляецца не толькі прычынай змянення скорасці, але і прычынай дэфармацыі цела. Чым большая сіла, тым большая дэфармацыя. Сапраўды, падзейні-чайце на спружыну больш цяжкай гірай, г. зн. большай сілай, і расцяжэнне спружыны будзе большым (мал. 122).
Сіла не можа існаваць сама па сабе. Калі мы гаворым, што на цела дзейнічае сіла, гэта азна-чае толькі тое, што на цела дзейнічае іншае цела.
Мал. 121
Pyx i сілы 77
10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001
Звычайна сілу абазначаюць літарай F і рысу-юць у выглядзе стрэлкі. Напрамак стрэлкі паказ-вае напрамак дзеяння сілы. Пачатак стрэлкі су-падае з пунктам прыкладання сілы. Абсалютны лік, які выражае даўжыню стрэлкі, называюць модулем сілы.
Такім чынам, сіла характарызуецца модулем, напрамкам і пунктам прыкладання. Няхай на аднолькавыя спружыны дзейнічаюць дзве ад-нолькавыя гіры (мал. 123). Адна спружына рас-цягваецца пад дзеяннем гіры, другая сціскаецца. Модулі дзеючых на спружыны сіл аднолькавыя, але напрамкі ў сіл розныя.
Кавун і яблык (мал. 124) дзейнічаюць на стол з аднолькава накіраванымі, але рознымі па мо-дулі сіламі. Яны прыкладзены да стальніцы ў пунктах Oj і О2 і накіраваны вертыкальна ўніз. Модуль сілы Fx большы за модуль сілы F2.
Часцей за ўсё цела адчувае не адно, а адразу два ці больш дзеянняў, прычым часам процілег-лага напрамку. Як будзе змяняцца скорасць руху цела ў гэтым выпадку? Калі модулі процілегла накіраваных сіл роўныя, то, як і ў матэматыцы пры сумаванні роўных па модулі, але процілег-лых па знаку лікаў, мы атрымаем у выніку нуль. Такія сілы мы будзем называць кампенсуючымі адна адну. У гэтым выпадку, як і пры адсутнасці сіл, скорасць цела змяняцца не будзе. На малюн-ку 125 сілы, прыкладзеныя да галінкі, кампенсу-юць адна адну, і яна знаходзіцца ў стане спакою.
78 Pyx i сілы
Для дапытлівых
У штодзённым жыцці слова «сіла» часта ўжываецца ў словазлу-чэннях «сіла агню», «сіла духу», «сіла волі» і г. д. У фізіцы слова «сіла» ўжываецца толькі ў сэнсе колькаснай меры такога ўздзеяння, якое або змяняе скорасць руху цела, або дэфармуе яго, або выклікае тое і другое адначасова. Дзеянне нават самай малой сілы абавязкова прыводзіць да таго або іншага выніку. Ад націскання на стол паль-цам стальніца непазбежна прагнецца, хоць гэта не заўсёды можна заўважыць.
Галоўныя вывады
1. Сіла з’яўляецца колькаснай мерай уздзеяння аднаго цела на другое.
2. Сіла з’яўляецца прычынай змянення скорасці руху цела і яго дэфармацыі.
3. Сіла характарызуецца модулем, напрамкам і пунктам прыкладання.
Кантрольныя пытанні
1. Да якіх вынікаў можа прывесці дзеянне на цела іншых цел?
2. Як колькасна выразіць дзеянне аднаго цела на другое?
3. Чым характарызуецца сіла?
4. Футбаліст б’е па мячы. Якія вынікі дзеяння сілы ўдару нагі футбаліста?
^ Дамашняе заданне
Прывяжыце да перакладзіны гумавы жгут. Адзначце становішча канца жгута. Падвесьце да жгута яблык і вызначыце падаўжэнне жгута. Паўтарыце дослед з яблыкам іншай масы. Па выніках доследаў вызначыце, у колькі ра-зоў адрозніваюцца масы яблыкаў.
Pyx i сілы 79
§ 22.
З’ява прыцяжэння. Сіла цяжару
Паглядзіце на глобус. Гэта мадэль Зямлі. Зямля мае форму, блізкую да шара. Нам гэта здаецца на-туральным. Але як былі здзіўлены людзі, упершыню пачуўшы пра гэта! Яны ніяк не маглі дапусціць думку пра тое, што людзі, якія жывуць на процілеглым баку Зямлі (мал. 126), не падаюць у бездань.
Чаму людзі аднолькава ўстойлівыя ў любым месцы Зямлі? Зямля прыцягвае да сябе ўсе целы.
Калі б Зямля не валодала прыцяжэннем, кіну-тыя гарызантальна або ўверх целы, рухаючыся па інерцыі, ніколі не вярнуліся б на Зямлю. Тым не менш мяч, кінуты вертыкальна ўверх, вярта-ецца назад (мал. 127, а). Траекторыя мяча, кіну-тага гарызантальна, па меры руху скрыўляецца (мал. 127, б). Спадарожнік рухаецца вакол Зям-лі па кругавой арбіце (мал. 127, в). Скрыўленне траекторыі мяча, спадарожніка ёсць таксама вы-нік прыцяжэння гэтых цел да Зямлі.
Сіла, з якой Зямля прыцягвае да сябе цела, называецца сілай цяжару.
ЦІ залежыць сіла цяжару ад масы цела? Вя-дома, так. 3 жыццёвага вопыту мы добра ведаем, што, чым большая маса налітай у вядро вады, тым цяжэй яго ўтрымліваць. Слана Зямля пры-цягвае значна мацней, чым зайца (мал. 128).
У колькі разоў павялічваецца маса цела, у столькі разоў узрастае сіла цяжару F^. Інакш ка-жучы, сіла цяжару, якая дзейнічае на цела, пра-ма прапарцыянальна масе цела:
F^ = gm , дзе g — каэфіцыент прапарцыянальнасці (аб яго лікавым значэнні вы даведаецеся з § 25).
Мал. 127
Мал. 128
80 Pyx i сілы
Мал. 129
Сіла цяжару накіравана вертыкальна ўніз (мал. 129) і прыкладзена да цэнтра аднароднага цела.
А ці валодаюць іншыя планеты прыцяжэннем, як Зямля? Англійскі фізік і матэматык Ісаак Ньютан прыйшоў да высновы, што прыцяжэнне ўласціва наогул любому целу, якое мае масу, г. зн. усім целам Сусвету. Таму з’ява ўзаемнага пры-цяжэння цел названа сусветным прыцяжэннем.
Для дапытлівых
Сіла цяжару залежыць не толькі ад масы цела, якое прыцягваец-ца, але і ад масы таго цела, якое прыцягвае (Зямля, Месяц і г. д.).
Усе нябесныя целы прыцягваюць да сябе любыя іншыя целы. Але паколькі масы і памеры нябесных цел розныя, то рознай будзе і дзе-ючая сіла прыцяжэння. Так, на Месяцы сіла цяжару, якая дзейнічае на цела, будзе амаль у 6 разоў меншай, чым на Зямлі.
Маса Зямлі вельмі вялікая: т == 6 000 000 000 000 000 000 000 т = = 6 • 1021 т, таму яе прыцяжэнне такое вялікае. Зямля прыцягвае не толькі целы, якія знаходзяцца на яе паверхні, але і аддаленыя ад яе (штучныя спадарожнікі, Месяц). Па меры аддалення сіла прыцяжэн-ня памяншаецца (памяншаецца g), але захоўваецца прама прапарцы-янальная залежнасць сілы цяжару ад масы цела.
Яшчэ больш моцнае прыцяжэнне мае Сонца, паколькі яго маса прыкладна ў 300 000 разоў большая за масу Зямлі. Менавіта таму Зямля і іншыя планеты рухаюцца вакол Сонца.
Галоўныя вывады
1. Усе целы ў Сусвеце валодаюць уласцівасцю прыцягваць да сябе іншыя целы.
2. Сіла, з якой Зямля прыцягвае да сябе целы, называецца сілай цяжару.
3. Сіла цяжару, якая дзейнічае на цела, прама прапарцыянальна яго масе.
^ Кантрольныя пытанні
1. Якую сілу называюць сілай цяжару?
2. Якія з’явы тлумачацца дзеяннем на цела сілы цяжару?
3. Як накіравана сіла цяжару?
4. Ад чаго залежыць значэнне сілы цяжару?
Ціск
Чаму ў камбайна колы шырокія,
а нажы вострыя?
Чаму рыбы могуць плаваць на большай глыбіні, чым падводныя лодкі?
Як караблю пераплыць з адной ракі
ў другую, калі ўзроўні вады
ў рэках розныя?
100 Ціск
§ 28.
Ціск. Адзінкі ціску
Вы ўжо ведаеце, што цела, якое знаходзіцца на гарызантальнай апоры, дзейнічае на апору сілай ціс-ку. Яна прыкладзена да апоры і накіравана перпен-дыкулярна да яе. Апора дэфармуецца. А ад чаго за-лежыць ступень яе дэфармацыі?
Man. 166
Правядзём такі дослед. Змесцім столік уверх ножкамі ў скрыню з пяском, на столік паставім гіру (мал. 166, а). Столік з гірай толькі нязнач-на апусціцца ў пясок. А цяпер перавернем столік ножкамі ўніз і паставім тую ж гіру (мал. 166, б). Ножкі праваляцца ў пясок. Вынік дзеяння адной і той жа сілы ціску (вагі століка з гірай) аказаў-ся розным. Чаму? Таму, што сіла ціску дзейніча-ла на розную плошчу паверхні апоры. У першым выпадку яе дзеянне размеркавалася на плошчу паверхні пяска пад стальніцай, у другім — на плошчу паверхні пяску пад ножкамі століка. Зразумела, што плошча пад ножкамі значна меншая за плошчу пад стальніцай. А калі пры-няць гіру, г. зн. паменшыць сілу ціску, не мя-няючы плошчу паверхні, на якую яна дзейнічае (мал. 166, в)? Ножкі апусцяцца ў пясок, але не так моцна.
Вынік дзеяння сілы ціску на паверхню можна вызначыць з дапамогай фізічнай велічыні — ціс-ку. Абазначым ціск літарай р. 3 доследу вынікае, што ціск тым большы, чым большая сіла ціску і чым меншая плошча паверхні, на якую яна дзейнічае.
Ціск — гэта фізічная велічыня, роўная адносі-не сілы ціску, якая дзейнічае перпендыкулярна паверхні, да плошчы паверхні.
Матэматычна гэта можна выразіць так:
сіла ціску ціск = -----------—-----
плошча паверхні
або р = — r S
Ціск 101
У СІ адзінкай ціску з’яўляецца 1—. Яе на-м
зываюць паскалем (Па) у гонар французскага ву-чонага Блеза Паскаля (гл. форзац 1), які выву-чаў ціск у вадкасцях і газах.
1 паскаль — гэта ціск на паверхню плошчай 1 м2, які ўтвараецца сілай 1 Н, што дзейнічае перпендыкулярна.
Выкарыстоўваюць кратныя адзінкі ціску: гек-тапаскаль (гПа), кілапаскаль (кПа) і мегапаскаль (МПа). Звярніце ўвагу:
1 гПа = 100 Па = 1 • 102 Па;
1 кПа = 1000 Па = 1 • 103 Па;
1 МПа = 1 000 000 Па = 1 • 106 Па.
Пазней вы пазнаёміцеся і з іншымі адзінкамі ціску.
Сілай ціску можа быць не толькі вага цела, але і любая сіла, перпендыкулярная паверхні, на якую яна дзейнічае.
Просты прыклад: вы заганяеце канцылярскую кнопку ў вертыкальную дошку (мал. 167). Сілай ціску на кнопку з’яўляецца сіла дзеяння рукі, накіраваная гарызантальна (перпендыкулярна дошцы). Спружыны канапы аказваюць ціск на чалавека, які сядзіць на ёй. Сіла ціску (сіла пруг-касці спружын) пры гэтым накіравана верты-кальна ўверх.
Для практычных мэт часам неабходна па-меншыць ціск, а ў шэрагу выпадкаў, наадва-рот, — павялічыць. Як змяніць ціск?
Звернемся да формулы Р = ^- Зусім зразуме-ла: каб паменшыць ціск, трэба паменшыць сілу ціску або павялічыць плошчу паверхні.
Напрыклад, каб павялічыць праходнасць цяж-кіх машын (трактара, танка), іх забяспечваюць гусеніцамі (мал. 168). Плошча паверхні, на якую дзейнічае сіла ціску, павялічваецца, а ціск памян-шаецца. Шырокія шыны ў аўтамабіляў, лыжы ў чалавека (мал. 169), даволі вялікія па
КНІГІ ОНЛАЙН
