Усі тіла у Всесвіті взаємно притягуються. Із силою тяжіння учні починають знайомитися на уроках фізики в 7 класі й далі поглиблюють свої знання. Під час розгляду цієї теми учні вивчають теоретичний матеріал і розв’язують задачі із використанням формул сили тяжіння, ваги тіла. Ці знання та навички важливі для розуміння розділу «Основи динаміки» і фізики як шкільної дисципліни.
Динаміка як розділ фізики
Динаміка – це розділ механіки, який дає відповідь на запитання «Чому рухалося тіло?». Попередній розділ кінематики відповідав на питання «Як рухалося тіло?». А в динаміці розглядаються причини цього руху.
В основі всієї класичної динаміки – три закони Ньютона. Але перш ніж розглядати закони, варто дати визначення тим характеристикам, із якими будемо працювати під час опису руху тіла.
Сила – це міра дії одних тіл на інші тіла. Саме сила і спричиняє зміну швидкості тіла. Сила позначається F і вимірюється в ньютонах (Н). Силу можна охарактеризувати з допомогою трьох параметрів:
- Значення;
- Напрямку у просторі;
- Точки прикладання.
Для вимірювання сили користуються спеціальним приладом – динамометром.
Маса є основною фізичною величиною, позначається m і вимірюється в кілограмах (кг). Маса не тотожна вазі.
Перший закон Ньютона
У цьому законі йдеться про інерціальні системи відліку. У будь-якого тіла зберігається стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки відсутня дія з боку інших тіл, яка змусить його змінити цей стан.
Ньютон хотів наголосити на тому, що є такі системи відліку, у яких тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки дія з боку інших тіл не виведе його із цього стану. Такі системи відліку, у яких здійснюється цей закон, є інерціальними.
Інерціальними системами відліку називаються ті, які самі рухаються без прискорення. У цих системах можна пояснити, звідки в тіла взялося прискорення.
Цей закон можна відчути під час поїздки у вагоні метро. Коли він здійснює рівномірний прямолінійний рух, пасажири займаються своїми справами: читають книжки, стоять біля поручнів. А коли вагон починає гальмувати перед зупинкою, людям важко втриматися на одному місці.
Другий закон Ньютона
Тіло набуває прискорення (а) внаслідок дії сили (F). Прискорення є прямо пропорційним величині F і обернено пропорційним до маси тіла.
Але частіше другим законом користуються в такій формі:
Висхідна сила, тобто сума всіх сил, діючих на тіло, дорівнює ma.
Третій закон Ньютона
Сила дії дорівнює силі протидії. Це означає, що у замкненій системі сила, з якою перше тіло діє на друге, дорівнює по модулю і протилежно напрямленій силі, з якою друге тіло діє на перше.
Розглянемо для прикладу Місяць і Землю. Згідно з цим законом, не тільки Земля притягує до себе Місяць, а й Місяць притягує до себе Землю з такою ж самою силою. Унаслідок цього є явище припливів і відпливів на Землі.
Земля притягує до себе всі тіла, так само й тіла притягують до себе Землю, але через невелику масу тіл (порівнюючи з Землею), люди цього не помічають.
Читайте також: Як швидко вивчити таблицю Менделєєва?
Що таке сила тяжіння?
Силою тяжіння називають ту силу, з якою Земля притягує до себе всі тіла, які перебувають поблизу неї або на її поверхні. Сила тяжіння завжди спрямована до центру Землі. Якщо взяти копійку, іграшку чи м’яч і підкинути його догори, він обов’язково впаде.
Ось формула сили тяжіння (до речі, її вивів Ньютон):
Fтяж = mg,
де m – це маса тіла, а g – прискорення вільного падіння.
Сила тяжіння прямопропорційна масі тіла. Потрібно запам’ятати, що коефіцієнт пропорційності g = 9,8 Н/кг.
Тобто сила тяжіння визначається за формулою – маса тіла помножена на коефіцієнт вільного падіння.
Вага тіла: визначення і формула
Силу, з якою тіло, унаслідок притягання його Землею, тисне на опору або розтягує підвіс, називають вагою тіла. Вагу тіла позначають p.
Сила тяжіння і вага діють на різні тіла. Перша діє безпосередньо на саме тіло, а друга – на підвіс чи опору. У випадку, коли тіло не рухається або рухається рівномірно горизонтальною площиною, тоді сила тяжіння і вага є рівними за модулем.
Якщо силу тяжіння завжди розраховують за однією формулою, то вагу тіла визначають за кількома формулами:
- Якщо тіло не рухається або рухається в горизонтальній площині, тоді:
P=mg, де P – це вага тіла, g – це прискорення вільного падіння.
Тобто, у цьому випадку, чисельне значення ваги дорівнює силі тяжіння. - У випадку, коли тіло падає, тобто прискорення тіла і прискорення вільного падіння спрямовані в один бік, тоді:
P=m(g–а), де а – це прискорення тіла в м/с2. - Коли тіло злітає, тобто прискорення тіла і прискорення вільного падіння спрямовані в протилежні сторони, тоді:
P=m(g+а).
Читайте також: Що таке фотосинтез?
Типові завдання на НМТ із теми «Сила тяжіння. Вага тіла»
У тестах завжди є питання на знання теорії. Але фізика є наукою практичною і експериментальною. І, якщо, під час складання тестування, проведення дослідів неможливе, то розв’язання задач – також типове завдання на НМТ із фізики. Тому важливо не тільки вивчити визначення понять, формули сили тяжіння і ваги тіла, а й навчитися їх застосовувати на практиці.
Тест № 1
Інерція – це:
А) Здатність тіл зберігати швидкість руху за браком дії інших сил;
Б) Рівномірний прямолінійний рух;
В) Явище збереження швидкості тіла під час компенсації дії на нього іншого тіла;
Г) Зміну положення тіла щодо інших тіл.
Відповідь: А.
Тест № 2
З якою силою притягує до себе Земля тіло масою 0,5 кг. Установіть відповідність (необхідно прописати умову задачі):
|
Величина |
Значення |
|
А) 0,5 кг |
|
Б)? |
|
В) 9,8 Н/кг |
Відповідь: 1 – А, 2 – Б, 3 – В.
Тест № 3
За якою формулою визначають силу тяжіння?
А)Fтяж=m-g
Б) Fтяж=mg
В) Fтяж=mg2
Г) Fтяж=m+g
Відповідь: Б
Тест № 4
Астероїд масою 10 т падає на Землю з прискоренням 9,8 м/с2. Яка сила тяжіння діє на нього?
А) Fтяж=98 кН;
Б) Fтяж=980 кН;
В) Fтяж=98 МН;
Г) Fтяж=0,98 кН.
Відповідь: А.
Тест № 5
Якщо сума всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю, то тіло рухається:
А) Рівноприскорено прямолінійно;
Б) Рівномірно прямолінійно або перебуває в стані спокою;
В) Рівноприскорено по колу;
Г) Рівномірно по колу.
Відповідь: Б.
Тест № 6
Знайти вагу тіла масою 50 кг у випадках:
а) якщо воно в стані спокою;
б) якщо падає з прискоренням 5 м/с2;
в) злітає вертикально вгору з прискоренням 10 м/с2.
Дано:
m = 50 кг
а1 = 0 м/с2
а2 = 5 м/с2
а3 = 10 м/с2
P – ?
Розв’язання
- P=mg
P = 50 кг * 9,8 м/с2 = 490 Н - P=m(g–а)
P= 50 кг * (9,8 м/с2 – 5 м/с2) = 240 Н - P=m(g+а)
- P= 50 кг * (9,8 м/с2 + 10 м/с2) = 990 Н
Відповідь: Р1 = 490Н, Р2 = 240Н, Р3 = 990Н.
Якщо під час ознайомлення з матеріалом або виконання тестових завдань, у вас виникли труднощі, важливо вчасно звернутися по допомогу до вчителя або репетитора з фізики. Особливість дисципліни полягає в тому, що нерозуміння однієї теми провокує подальші проблеми з розумінням фізики загалом. Проблемні розділи накопичуються як снігова куля і, чим довше не розв'язувати це питання, тим важче буде підготуватися до контрольної чи НМТ.
Учитель виявить проблемні теми і з урахуванням побажань учня розробить індивідуальний план роботи. Знайти репетитора з фізики або іншої дисципліни можна на сайті BUKI.
