9 АБ класс

25-30.05.2020
Тема: Ядерные реакции. Период полураспада.

22-23.05.2020
Тема:  Радиоактивность. Состав атомного ядра и атома. Повторение.
1. Повторить теорию.

2.  ВЫПОЛНИТЬ ТЕСТ В ЭД.

20.05.2020
Тема: ДИСПЕРСИЯ СВЕТА. Повторение.
1. Повторить теорию.

2. Выполнить тест в ЭД.




16.05.2020.
Тема: Действие магнитного поля на проводник с током и движущуюся заряженную частицу. Электромагнитные волны. Повторение
1. Повторить теорию
Электромагнитное поле
Электромагнитные волны
2. Ответить на вопросы теста
ТЕСТ





15.05.2020
Тема: Магнитное поле. Повторение.
1. Повторить теорию

2. Выполнить л.р. 

13.05.2020
Тема: Механические колебания и волны. Звук
1. Повторить теорию в рабочей тетради.
2. Выполнить тест в ЭД.


06.05.2020
Тема: Импульс тела. Закон сохранения импульса тела. Повторение.

1. Изучить теорию

Второй закон динамики И. Ньютон в свое время сформулировал через понятие о количестве движения: изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. Количество движения он определял как меру механического движения.

Единственный ре­зультат действия силы — это сообщение телу ускорения, т. е. изменение скорости движения тела, происходящее не мгно­венно, а лишь за некоторый промежуток времени, в течение которого на него действует сила.

Величина изменения ско­рости тела зависит как от величины силы, так и от проме­жутка времени, в течение которого она действует. Рассмотрим пример. Пусть два шара массой m₁и m₂движутся со скоростями  и .

В некоторый момент времени они вступа­ют во взаимодействие, которое длится  секунд. При этом ме­ханическое движение передается от одного шара к другому. В результате взаимодействия скорости их становятся рав­ными  и .

Согласно третьему закону Ньютона два шара будут взаимодействовать с силами, равными по модулю, но противоположными по направлению.

Но, согласно второму закону Ньютона равнодействующая всех сил, действующая на тело равна произведению массы тела на его ускорение. Следовательно,

Ускорения, полученные шарами при вза­имодействии, как известно, равно отношению изменения скорости к промежутку времени, в течении которого это изменение произошло.

Подставим значение ускорения в предыдущее равен­ство. И проведем небольшие математические преобразования.

Из последнего равенства видно, что изменение скорости взаимодействующих тел будет различным, но изменение величины произведения  будет одинаковым у обоих вза­имодействующих тел.

Величина, равная произведению массы тела на его скорость, получила название импульса тела. Она является мерой механическо­го движения.

Импульс тела — физическая векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость. Направление век­тора импульса совпадает с направлением вектора скорости.

Единица импульса не имеет особого названия. Ее наименование получается из определения этой величины. Т.е. импульс тела измеряется

Обратим внимание на то, что величина из­менения скорости тела зависит не только от действующей силы, но и от промежутка времени, в течение которого она действует. Эта зависимость может быть установлена так

Таким образом, изменение импульса тела зависит от величины произведения силы на время ее действия. Эта величина получила название импульса силы. Измеряется она в Н·с. Последнее равенство представляет собой одну из фор­мулировок второго закона Ньютона: изменение импульса тела пропорционально приложен­ной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Основные выводы:

– Импульс тела — физическая векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость. Направление век­тора импульса совпадает с направлением вектора скорости.

– Изменение импульса тела пропорционально приложен­ной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Импульс тела — это физическая векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость, а направление вектора импульса совпадает с направлением вектора скорости.

Теперь перейдем к следующему важному вопросу — закону сохранения импульса.

Рассмотрим систему трех тел. На тела действуют внешние силы ,  и .

Силы , , , ,  и  — это внутренние силы.

Запишем для каждого тела основное уравнение динамики.

Просуммировав эти уравнения, учтя третий закон Ньютона, получим:

Последняя формула представляет собой импульс системы.

Таким образом, импульс системы тел равен геометрической сумме импульсов тел системы.

Рассмотрим следующий опыт с «колыбелью Ньютона».

Крайний шарик отклоняют от вертикали на угол a и отпускают. Вернувшись в прежнее положение, он ударяет по шарику и останавливается. При этом шарик с другого конца приходит в движение и отклоняется на тот же угол a. В данном случае очевидно, что в результате взаимодействия шаров импульс каждого из них изменился: насколько уменьшился импульс правого шара, настолько же увеличился импульс левого.

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (т.е. не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему.

Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему, может меняться в результате их взаимодействия друг с другом. Но векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел. В этом заключается закон сохранения импульса. Этот закон справедлив для замкнутой изолированной системы тел.

Закон сохранения импульса выводится из второго и третьего законов Ньютона. Покажем это. Для простоты рассмотрим замкнутую систему, состоящую только из двух тел — шаров с массами  и , которые движутся прямолинейно навстречу друг другу со скоростями  и .

Силы тяжести, действующие на каждый из шаров, уравновешиваются силами упругости поверхности, по которой они катятся. Значит, действие этих сил можно не учитывать. Силы сопротивления движению в данном случае малы, поэтому их влияние  тоже не будем учитывать. Таким образом, с небольшим приближением можно считать, что шары представляют собой замкнутую систему, т.е. взаимодействуют только друг с другом.

Во время столкновения, длящегося в течение очень короткого промежутка времени, возникнут силы взаимодействия  и ., приложенные соответственно к первому и второму шару. В результате действия сил скорости шаров изменятся. Обозначим скорости шаров после соударения буквами  и ..

В соответствии с третьим законом Ньютона силы взаимодействия шаров равны по модулю и направлены в противоположные стороны.

По второму закону Ньютона каждую из этих сил можно заменить произведением массы на ускорение, полученное каждым из шаров при взаимодействии.

Ускорения, как известно, определяются из равенств:

Заменим в предыдущем уравнении ускорения соответствующими выражениями.

Сократим обе части уравнения на Dt

Сгруппируем члены полученного уравнения так, чтобы в левой части уравнения был представлен суммарный импульс шаров до их взаимодействия, а в правой — суммарный импульс после взаимодействия.

Значит, несмотря на то, что импульс каждого из шаров при взаимодействии изменился, векторная сумма их импульсов после взаимодействия осталась такой же, как и до взаимодействия.

Эти уравнения являются математической записью закона сохранения импульса.

А если система тел не замкнута? Можно ли в этом случае пользоваться законом сохранения импульса?

Оказывается можно, но только если:

– Геометрическая сумма внешних сил равна нулю.

– Проекция равнодействующей силы на некоторое направление равна нулю, то вдоль этого направления закон сохранения импульса выполняется.

– И время взаимодействия мало (например взрыв, удар, выстрел).

Обратите внимание: данный закон дает возможность, избегая рассмотрения действия сил, определять скорость и направление движения тел. Этот закон дает возможность говорить о таком важном явлении, как реактивное движение.

Что такое реактивное движение?

На сегодняшний день реактивное движение широко распространено не только среди ракет и самолетов, многие животные тоже используют реактивное движение. Например, такие морские животные, как осьминоги или каракатицы, а также медузы, используют как раз реактивное движение. Они набирают воду, потом ее под давлением из себя выдавливают, и вот это как раз приводит к тому, что они быстро перемещаются под водой.

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела его части с некоторой относительно тела скоростью.

При этом появляется так называемая реактивная сила, толкающая тело в сторону, противоположную направлению движения отделяющейся от него части тела.

Как вязано реактивное движение с импульсом? Если рассмотреть тело, в котором находится определенное количество газов (а именно за счет газов чаще всего и осуществляется реактивное движение в технике), и если эта масса газов отделяется от тела с большой скоростью, то импульс газов будет равен импульсу самого тела.

Важно понимать, как скорость газов влияет на увеличение скорости оболочки, т.е., чем больше скорость вырывающихся газов, тем больше скорость самой оболочки.

Заметим, что полученная формула записана для мгновенного сгорания газов, а в ракетах не происходит такого — топливо сгорает постепенно.

Реактивное движение бывает двух видов. Реактивное движение «само по себе», характерно для ракет в космосе. Движение ракет обеспечивается наличием топлива и окислителя для него внутри самой ракеты.

Воздушно-реактивное движение — второй вид реактивного движения, характерный для реактивных самолетов. В этом случае никакой окислитель не нужен, потому что самолет летит в воздушном пространстве и, двигаясь с большой скоростью, прокачивает через себя большое количество воздуха (кислорода), который и окисляет топливо, дает большую температуру сгорания. Образуются газы, которые заставляют двигаться самолет вперед.

Чтобы перемещаться в пространстве, необходимо постоянно увеличивать массу горючего. Так, например, чтобы создать такую ракету, которая преодолела бы силу притяжения Солнца, потребуется масса топлива в 55 раз больше, чем масса самой ракеты.

Если говорить об устройстве ракеты, важно понимать, что все ракеты строятся по одному и тому же принципу. Во-первых, это головная часть. Приборныйотсек. Вторая часть — это бак с топливом и окислитель. При смешивании этих двух частей происходит возгорание и сгорание топлива.

Далее идут насосы и обязательно сопло. Форма сопла, того места, откуда вырываются газы, имеет значение. Оказывается, изменение формы позволяет изменять скорость движения.

Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения, основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементы его конструкции, теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одновременно) и последовательный, когда реактивные двигатели работают друг за другом.

Труды Циолковского явились теоретической базой для развития современной ракетной техники.

Основные выводы:

– Закон сохранения импульса гласит, что импульс замкнутой системы тел сохраняется при любых взаимодействиях этих тел.

– В случае незамкнутой системы тел закон сохранения импульса используется, если:

– Геометрическая сумма внешних сил равна нулю.

– Время взаимодействия мало (взрыв, удар, выстрел).

– Закон сохранения импульса дает возможность говорить о таком явлении, как реактивное движение. Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела его части с некоторой относительно тела скоростью.

– Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому, который предложил теорию многоступенчатых ракет.

2. Закрепление. Тест в ЭД.



02.05.2020

Тема: Закон всемирного тяготения. Повторение.

1. Повторить теорию.

В курсе физики 7 класса изучалось явление всемирного тяготения, которое заключается в том, что между всеми телами во Вселенной действуют силы притяжения.

Впервые Ньютон доказал, что причина, вызывающая падение яблока на землю, вращение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же — это сила всемирного тяготения, действующая между любыми телами во Вселенной

Имя Исаака Ньютона прочно связано с открытием «Закона всемирного тяготения». На самом деле великое открытие учёного — это последнее звено в цепи предыдущих и более частных открытий.

История открытия закона всемирного тяготения начинается с вхождения в науку системы Коперника. Только после установления гелиоцентрической системы мира оказалась возможной постановка задачи раскрытия механизма солнечной системы.

Первая мысль принадлежала английскому ученому Гильберту. Он предположил, что планеты солнечной системы представляют собой гигантские магниты, поэтому силы, связывающие их, имеют магнитную природу. Мысль эта была следствием установления Гильбертом факта эквивалентности силового поля намагниченного шара и Земли.

Первыми количественными законами, открывшими путь к идее всемирного тяготения, были законы Иоганна Кеплера.

В 1609 г. Кеплер опубликовал два эмпирических закона движения планет, открытые им при обработке данных, относящихся к Марсу. А в 1618 г. Кеплер находит третий закон, связывающий движения различных планет вокруг Солнца.

После появления этих законов оказалась возможной строгая постановка механической задачи на определение движения планет.

Наряду с работами Кеплера результаты, достигнутые Галилеем при изучении законов падения тел, подготовляли Ньютону почву в другом направлении. Галилей был основателем рациональной динамики, т. е. учения о движении тел под действием сил. Галилей сумел отделить в реальном движении случайные силы (трение, сопротивление воздуха и т. д.) и при изучении движения тел по наклонной плоскости пришел к заключению, что без действий сил тело будет двигаться равномерно или же останется в покое.

Первый эскиз решения механической задачи на определение движения планет дал Роберт Гук. В 1674 г. он опубликовал большой мемуар «Попытка доказательства годичного движения на основе наблюдений». В нем он писал: «Я изложу систему мира, во многих частностях отличающуюся от всех до сих пор известных систем, но во всех отношениях согласную с обычными механическими законами. Она связана с тремя предположениями. Во-первых, все небесные тела производят притяжение к их центрам, притягивая не только свои части, как мы это наблюдали на Земле, но и другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия. Второе предположение состоит в том, что всякое тело, получившее однажды простое прямолинейное движение, продолжает двигаться по прямой до тех пор, пока не отклонится в своем движении другой действующей силой и не будет вынуждено описывать круг, эллипс или иную сложную линию. Третье предположение заключается в том, что притягивающие силы действуют тем больше, чем ближе тело, на которое они действуют, к центру притяжения».

В 1684 г. английский астроном Эдмунд Галлей показал, что из третьего закона Кеплера должно следовать, что сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

Все, казалось, предугадано, однако сформулировать закон никто не мог, поставленная задача оставалась не решенной. Не хватало понятия массы и математически выраженных законов динамики, которые дали бы возможность решить задачу определения траектории движения тела, на которое действует сила, убывающая обратно пропорционально квадрату расстояния.

Так это представляется нам теперь, когда всматриваемся в глубь истории науки, впервые же эта логическая схема была понята только Ньютоном.

Никто не знал, что законы динамики были сформулированы Ньютоном еще в 1666 г. Невиданная способность выделять в сложности явлений физическую основу и математический гений Ньютона позволили ему решить задачу до конца.

На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как произошло открытие им закона всемирного тяготения: он прогуливался рядом с яблоневым садом в имении своих родителей и вдруг увидел Луну в дневном небе. А потом, на его глазах, от ветки оторвалось и упало на землю яблоко.

Поскольку Ньютон в это время как раз работал над законами движения, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, а значит, на нее влияет какая-то сила, удерживающая от того, чтобы сорваться с орбиты и полететь вдаль, в открытый космос. Здесь ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет яблоко падать на землю, а Луну оставаться на околоземной орбите.

Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

где F — модуль вектора силы гравитационного притяжения между телами, обладающих массами и, находящимися на некотором расстоянии друг от друга; G — это коэффициент, который называется гравитационной постоянной.

Гравитационная постоянная, которая фигурирует в современной записи закона всемирного тяготения, отсутствовала в явном виде у Ньютона и в работах других ученых вплоть до начала XIX века. И впервые была введена только после перехода к единой метрической системе мер.

В 1798 году Генри Кавендиш поставил эксперимент с целью определения средней плотности Земли с помощью крутильных весов, изобретённых Джоном Мичелом.

Установка представляла собой деревянное коромысло длиной около 1,8 м с прикреплёнными к его концам небольшими свинцовыми шарами диаметром 5 см и массой 775 г, подвешенное на нити из посеребрённой меди длиной 1 м. К этим шарам с помощью специальной поворотной фермы, ось вращения которой совпадает насколько возможно точно с осью нити, подводились два свинцовых шара большего размера — диаметром 20 см и массой 49,5 кг, жёстко закреплённые на ферме.

Вследствие гравитационного взаимодействия малых шаров с большими коромысло отклонялось на некоторый угол. Зная упругие свойства нити, а также угол поворота коромысла, можно вычислить силу притяжения малого шара к большому, а отсюда и гравитационную постоянную.

Значение гравитационной постоянной, вычисленной Кавендишем, составила

В настоящий момент гравитационная постоянная вычислена с большей точностью и, в современном представлении, она численно равна  

Или силе, с которой притягиваются два тела массами 1 кг, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

Формула закона всемирного тяготения дает точный результат при расчете силы всемирного тяготения в трех случаях:

1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними;

2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму;

3) если одно из взаимодействующих тел — шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее.

Притяжение тел к Земле — один из случаев всемирного тяготения. Для нас, жителей Земли, эта сила имеет большое значение.

Сила, с которой тело притягивается к Земле, несколько отличается от действующей на это тело силы тяжести. Это связано с тем, что Земля, вследствие ее суточного вращения, не является строго инерциальной системой отсчета. Но поскольку различие между указанными силами существенно меньше каждой из них, эти силы можно считать приблизительно равными.

Значит, для любого тела массой m, находящегося на поверхности Земли или вблизи нее, можно записать, что сила тяжести приблизительно равна силе всемирного тяготения. Из этой формулы можно определить ускорение свободного падения.

Анализируя полученную формулу, видно, что ускорение свободного падения тел, находящихся на поверхности Земли или вблизи нее, зависит от радиуса Земли (т. е. расстояния между центром Земли и данным телом) и ее массы.

Если тело поднять на высоту h над Землей, то расстояние между этим телом и центром Земли будет (R_3емли + h). Тогда, в знаменатель нашей формулы необходимо добавить эту высоту. Таким образом, чем больше высота, тем меньше ускорение свободного падения и тем меньше сила тяжести тела. Значит, с увеличением высоты тела над поверхностью Земли действующая на него сила тяжести уменьшается за счет уменьшения ускорения свободного падения.

Но уменьшение это обычно очень невелико, поскольку высота тела над Землей чаще всего пренебрежимо мала по сравнению с радиусом Земли. Например, если альпинист массой 80 кг поднялся на гору высотой 3 км, то действующая на него сила тяжести уменьшится всего на 0,7 Н (или на 0,09%). Поэтому во многих случаях при расчете силы тяжести тела, находящегося на небольшой высоте над Землей, ускорение свободного падения считают равным

пренебрегая его небольшим уменьшением.

Значения коэффициента g зависит также от географической широты места на земном шаре. Оно меняется от 9,78 м/с² на экваторе до 9,83 м/с² на полюсах, т. е. на полюсах оно чуть больше, чем на экваторе. Это и понятно: ведь Земля имеет не строго шарообразную форму. Она немного сплюснута у полюсов, поэтому расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора.

Подставив в формулу для расчета ускорения свободного падения вместо массы и радиуса Земли соответственно массу и радиус какой-либо другой планеты или ее спутника, можно определить приблизительное значение ускорения свободного падения на поверхности любого из этих небесных тел.

Так ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Поэтому и сила притяжения тел к Луне в шесть раз меньше, чем на Земле.

Например, человек, масса которого 60 кг, к Земле притягивается с силой 588 Н, а к Луне — с силой 98 Н.

Основные выводы:

– Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

– Формула закона всемирного тяготения дает точный результат при расчете силы всемирного тяготения в трех случаях:

1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними;

2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму;

3) если одно из взаимодействующих тел — шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее.

– Из закона всемирного тяготения следует, что Земля сообщает любому телу ускорение — ускорение свободного падения, которое зависит от высоты над поверхностью Земли, а так же от географической широты местности.

2. Выполнить тест в ЭД.

29.04.2020


ТЕМА: СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ. НЕВЕСОМОСТЬ. ПОВТОРЕНИЕ.

1.ПОВТОРИТЬ ТЕОРИЮ.

Науку всё глубже постигнуть стремись,

Познанием вечного жаждой томись.

Лишь первых познаний блеснёт тебе свет,

Узнаешь: предела для знания нет.

Фирдоуси

Одним из наиболее распространенных видов движения с постоянным ускорением — свободное падение тел.

Свободное падение — это движение тела только под действием силы тяжести.

Падение тел, наблюдаемое в повседневной жизни, строго говоря, не является свободным, поскольку помимо силы тяжести на тела действует сила сопротивления воздуха.

Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т.е. равноускоренно (это вытекает из второго закона Ньютона). Опыты подтверждают этот вывод.

На рисунке показаны положения свободно падающего шарика, который фотографировали через каждые 0,1 секунды с момента начала движения. Известно, что модули векторов перемещений, совершаемых телом при прямолинейном равноускоренном движении за последовательные равные промежутки времени, относятся как ряд последовательных нечетных чисел. Именно такой ряд и образуют соответствующие перемещения шарика, показанные на рисунке.

Таким образом, отношение модулей векторов перемещений, совершенных шариком за последовательные равные промежутки времени, свидетельствует о том, что шарик в свободном падении двигался равноускорено.

Из рисунка видно, что с момента начала движения шарик прошел 1,23 метра за пол секунды, причем его начальная скорость была равна нулю. По этим данным можно вычислить модуль вектора ускорения движения шарика, выразив его из уравнения перемещения при равноускоренном движении без начальной скорости.

Оказывается, что свободное падение шарика происходит с ускорением 9,8 м/с².

А с каким ускорением будут свободно падать другие тела, например дробинка, перо и монетка? Другими словами: зависит ли ускорение при свободном падении тел от их массы, объема, формы и т. д.?

В данном месте Земли все тела, независимо от их массы и других физических характеристик совершают свободное падение с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения. Ускорение свободного падения обозначается латинской буквой g — это первая буква от латинского сова притяжение.

Долгое время считалось, что Земля сообщает разным телам различное ускорение.

Согласно представлению величайшего древнегреческого философа Аристотеля тело падает на Землю тем быстрее, чем больше его масса. Это представление являлось результатом примитивного жизненного опыта: наблюдения показывали, например, что яблоки и листья яблони падают с различными скоростями.

Аристотель говорил: «...точно также, как направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...»;  «...одно тело тяжелее другого, имеющего тот же объем, но движущегося вниз быстрее...»

Вывод о том, что все тела, независимо от их масс, форм и размеров, совершают свободное падение совершенно одинаково, на первый взгляд может показаться противоречащим повседневному опыту.

Как и Аристотель, люди привыкли к тому, что тяжелые тела достигают земли быстрее, чем легкие, падающие с той же высоты. На самом деле никакого противоречия здесь нет. Просто обычно мы наблюдаем падение тел в воздухе, который действует на падающее тело с некоторой силой, оказывая сопротивление движению.

Если рассматривать, например, падение в воздухе маленького тяжелого шарика, то силой сопротивления воздуха можно пренебречь по сравнению с действующей на шарик силой тяжести и с некоторым приближением считать, что шарик свободно падает.

Из рисунка видно, что равнодействующая сил тяжести и сопротивления воздуха, придающая шарику ускорение, мало отличается от силы тяжести, поэтому шарик движется с ускорением, близким к ускорению свободного падения.

Но падение в воздухе легкого перышка никак нельзя считать свободным, так как в этом случае сила сопротивления составляет значительную часть от силы тяжести и равнодействующая сила значительно меньше силы тяжести. Поэтому перышко падает в воздухе с гораздо меньшим ускорением, чем при свободном падении.

Впервые выступил против авторитета Аристотеля, утвержденного церковью, великий итальянский ученый Галилео Галилей. Галилей отверг древнегреческую классификацию механических движений.

Особое внимание Галилей уделил экспериментальному исследованию свободного падения тел. Мировую известность получили его опыты на наклонной башне в Пизе.

В один прекрасный день 1590 года по старинному итальянскому городу Пиза пронёсся слух, что известный профессор Галилео Галилей обещал в полдень спрыгнуть со знаменитой Пизанской башни. Посмотреть на такое чудо собралась изрядная толпа: студенты, профессора и просто зеваки. В назначенный час Галилей действительно появился на башне, но прыгать с неё не стал, а объявил, что собрал всех здесь, чтобы публично произвести опыт, ниспровергающий учение Аристотеля о законах движения тел.

Галилей пришёл к выводу, что все тела падают одинаково быстро. Учение Аристотеля господствовало к тому моменту почти две тысячи лет, и объявить о его ошибочности было в то время неслыханной дерзостью. Для подтверждения своей правоты Галилей в присутствии собравшейся толпы одновременно бросил с башни тяжёлое пушечное ядро и лёгкую мушкетную пулю.

Вопреки мнению Аристотеля, они достигли поверхности Земли почти одновременно: ядро опередило пулю всего на несколько дюймов. Эту разницу Галилей объяснил наличием сопротивления воздуха.

Т.о. Галилей показал, что все тела, независимо от их масс, форм и размеров, совершают свободное падение совершенно одинаково и, тем самым, опроверг мнение Аристотеля.

Основные выводы:

– Свободное падение — это движение тела только под действием силы тяжести.

– В данном месте Земли все тела, независимо от их массы и других физических характеристик, совершают свободное падение с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения.

2. ВЫПОЛНИТЬ ТЕСТ В ЭД.



25.04.2020

Тема: ЗАКОНЫ НЬЮТОНА. ПОВТОРЕНИЕ.

1. ПОВТОРИМ ТЕОРИЮ.

До сих пор говорилось о законах кинематики, которые помогают нам рассчитать, где находиться изучаемое тело, с какой скоростью и по какой траектории оно движется.

Как известно, кинематика отвечает на вопросы «Что? Где? Когда? и Как?». Например, рассмотрим, с точки зрения кинематики, строки из поэмы А.С. Пушкина «Руслан и Людмила» и попытаемся ответить на ее главные вопросы:

У лукоморья дуб зеленый,

Златая цепь на дубе том:

И днем и ночью кот ученый

Всё ходит по цепи кругом…

И так, что или какое тело движется?

— Кот-ученый.

Где тело находится?

— На цепи.

Когда движется?

— И днем и ночью.

Как движется?

— По цепи кругом.

Но кинематика не отвечает еще на один главный вопрос — «Почему?» (почему тело движется именно так, а не иначе).

Для полного описания механического движения тел необходимо изучить взаимодействие тел, являющееся причиной изменения их механического состояния.

Раздел механики, в котором изучается движение тел с учетом их взаимодействия, называют динамикой.

Основная задача динамики состоит в определении положения тела в произвольный момент времени по известному начальному положению, начальной скорости и силам, действующим на тело.

Вопрос о причинах движения возник в сознании человека более двух десятков столетий назад.

Исследуя природные явления, Аристотель пришел к выводу, что для создания постоянной скорости движения необходимо воздействие других тел. Отсюда следует, что при отсутствии взаимодействия тела должны оставаться неподвижными (т.е. движется движимое). Эта идея помогает понять огромное количество наблюдаемых явлений, но она не объясняет все движения, которые происходят в природе. Аристотелю казалось, что существует несколько причин, вызывающих то или иное движение, и, следовательно, несколько разных видов движения: движение тел, находящихся под непосредственным воздействием других тел (например, лошадь тянет телегу), движение тел, падающих на земную поверхность и движение небесных тел.

На протяжении двух тысяч лет со времен Аристотеля кажущееся различие между движением тел по земной поверхности и в мировом пространстве являлось тормозом на пути развития механики. Только в XVII веке Галилео Галилей сделал первый шаг для единого объяснения этих двух типов движений. Он сформулировал закон инерции.

Закон этот Галилей выражал так: «Движение тела, на которое не действуют внешние силы, либо равнодействующая их равна нулю, является равномерным движением по окружности».Так, по мнению Галилея, двигались небесные тела, «предоставленные самим себе». Рассматривая взгляд Галилея на инерцию, убеждаемся в его неправомерности: ошибка в рассуждениях возникла из-за того, что Галилей не знал о законе всемирного тяготения, открытого позже Ньютоном.

На самом же деле движение по инерции может быть только равномерным и прямолинейным.

Поэтому формулировка закона инерции требовала дополнений. Первым, кто попытался внести ясность в закон инерции, сформулированный Галилеем, был И.Ньютон. В представлении И.Ньютона этот закон звучит следующим образом: всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку воздействие со стороны других тел побуждает его изменить это состояние.

Однако со временем выяснилось, что и закон Ньютона выполняется не во всех системах отсчета. В этом можно убедиться с помощью опыта. Сначала тележка движется прямолинейно и равномерно относительно земли. На ней находится шарик.

Шарик будет находиться в покое относительно тележки при любой скорости ее движения относительно земли — главное, чтобы эта скорость была постоянна.

Но когда тележка попадает в песочную насыпь, ее скорость быстро уменьшается, в результате чего тележка останавливается. Во время торможения тележки шарик приходит в движение, т.е. изменяет свою скорость относительно тележки, хотя нет никаких сил, которые толкали бы его. Значит, в системе отсчета, связанной с тележкой, тормозящей относительно земли, закон инерции не выполняется.

Таким образом, к формулировке закона инерции, данной Ньютоном, следует добавить, что закон справедлив не для всех систем отсчета.

Поэтому с точки зрения современных представлений закон Ньютона формулируется так:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

Это утверждение в физике называют первым законом Ньютона, в соответствии с которым состояние покоя или равномерного прямолинейного движения тел не требует для своего поддержания каких-либо внешних воздействий. В этом проявляется особое динамическое свойство физических тел, называемое их инертностью и характеризующее «отзывчивость» тел на воздействие других тел.

Из опыта следует, что груженый автомобиль (более инертный) труднее разогнать или остановить при движении, чем такой же не гружёный автомобиль (менее инертный).

Явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения тел при отсутствии воздействия со стороны других тел называют инерцией.

Теперь, зная эти два понятия — инерция и инертность— вы легко сможете сами ответить на вопрос, почему человек споткнувшись падает лицом вперед, а поскользнувшись — назад.

Первый закон Ньютона называют законом инерции. Он не подлежит экспериментальной проверке (это – постулат), т.к. изолированных тел нет. Но если создать такие условия, что взаимодействие (главным образом трение) по возможности устранить, то движение все больше будет удовлетворять этому закону.

Следует отметить, что всякое движение имеет смысл, если указана система отсчета. Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона называют инерциальными.

Инерциальная система отсчета — это система отсчета, относительно которой тело при компенсации внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно.

Системы же отсчета, которые движутся с ускорением относительно инерциальных называют неинерциальными.

Если найдена одна инерциальная система отсчета, то любая система отсчета, движущаяся относительно этой системы равномерно и прямолинейно, является инерциальной.

В условиях, при которых можно не учитывать вращение Земли и ее движение вокруг Солнца, любая система отсчета с неподвижным относительно Земли телом отсчета является инерциальной.

Если же необходимо учитывать движение Земли, то инерциальной считают систему, связанную с Солнцем.

Основные выводы:

– Первый закон Ньютона гласит, что существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

– Инертность — это свойство тел приобретать определенное ускорение при данном воздействии.

– Инерция — это явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения тела при отсутствии воздействия со стороны других тел.

– Инерциальная система отсчета — это система отсчета, относительно которой тело при компенсации внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно.

В соответствии с первым законом Ньютона тело изменяет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано. Следовательно, ускорение является результатом воздействия одного тела на другое.

Физическая векторная величина, описывающая и измеряющая воздействие одного тела на другое, в результате которого тела приобретают ускорение или деформируются, называется силой. Сила является векторной величиной. Она характеризуется модулем (численным значением), направлением, точкой приложения. Cила обозначается большой латинской буквой F.

В системе СИ единица измерения сила — ньютон (Н), названая в честь английского ученого Исаака Ньютона.

1 ньютон — это сила, которая за время 1 секунда изменяет скорость тела массой 1 килограмм на 1 метр в секунду.

Линию, вдоль которой направлен вектор силы, называют линией действия силы.

Прибор, предназначенный для измерения силы, назвали динамометром. Каки любой измерительный прибор, динамометр имеет проградуированную шкалу и указатель.

Вспомним отрывок из басни И. А. Крылова «Лебедь, щука и рак».

Однажды Лебедь, Рак, да Щука

Везти с поклажей воз взялись,

И вместе трое все в него впряглись;

Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу!

Поклажа бы для них казалась и легка:

Да Лебедь рвется в облака,

Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.

Кто виноват из них, кто прав, — судить не нам;

Да только воз и ныне там.

Почему же они не смогли сдвинуть воз?

В физике действие нескольких тел на материальную точку с разными силами эквивалентно действию одной силы, равной векторной сумме этих сил. Такая сила называется равнодействующей.

Найдем равнодействующую сил лебедя, рака и щуки. Для этого поочередно сложим силы, с которыми каждый персонаж тянет воз.

Оказывается, равнодействующая сила лебедя, щуки и рака равна нулю.

Поэтому «воз и ныне там».

Опыт показывает, что под действием одной и той же силы разные тела приобретают неодинаковые ускорения. Говорят, что у них различная инертность.

Физической величиной, характеризующей инертность материального тела, является его масса. При этом следует отметить, что масса характеризует не только инертность тела, но и его гравитационные свойства.

Впервые слово «масса» было введено в науку И. Ньютоном.

Величину массы данного тела определяют путем сравнения с массой эталонного тела (эталона), изготовленного из сплава иридия и платины, и принятой за единицу массы в один килограмм.

Эталон массы находится во французском «Международном бюро мер и весов».

Его копии хранятся в национальных метрологических учреждениях по всему миру.

В практической деятельности человека применяются и другие единицы измерения массы: 1 мг (миллиграмм) = 1×10^–6 кг; 1 г (грамм) = 0,001 кг и 1 т (тонна) = 1000 кг.

Масса обладает следующими свойствами:

1. Она не зависит от скорости его движения (но только при скоростях, намного меньших скорости света);

2. Массе тела присуще свойство аддитивности, т.е. масса тела равна сумме масс всех частиц, из которых состоит тело;

3. Для замкнутой системы тел выполняется закон сохранения массы: при любых процессах, происходящих в системе тел, ее масса остается неизменной.

Определить массу тела можно двумя способами:

Путем взвешивания на рычажных весах.

Путем сравнения ускорений тела неизвестной массы и эталона массы при их взаимодействии.

Отсюда вытекает закон взаимодействия тел: массы двух взаимодействующих тел обратно пропорциональны модулям возникших при этом ускорений.

Так как в результате действия силы на некоторое тело изменяется скорость этого тела и «отзывчивость»тел на действие сил различна, то вполне понятно, что физические величины, такие как сила, ускорениеи масса должны быть взаимосвязаны.

Установить взаимосвязьмежду силой, массой и ускорением можно на опыте с телом массы m, движущимся горизонтально под действием горизонтально направленной силы. Силу измеряют динамометром, массу определяют взвешиванием на весах.

Чтобы определить ускорение движения тела, измеряют модуль вектора его перемещения под действием постоянной силы.

Из формулы s = at²/2 выражают модуль ускорения.

Если теперь удвоить массу всей движущейся системы и повторить вышеописанный опыт, то определив ускорение и сравнив его с ускорением в предыдущем опыте, можно убедиться в том, что при действии одной и той же силы система тел, масса которой стала вдвое больше, чем прежде, приобрела в два раза меньшее ускорение.

Из рассмотренного опыта и ряда подобных следует, что ускорения, сообщаемые телам одной и той же постоянной силой, обратно пропорциональны массам этих тел.

С помощью этой же экспериментальной установки можно поставить опыт, позволяющий установить количественную взаимосвязь между ускорением и силой, сообщающей телу это ускорение.

Для этого подействуем на более тяжелое тело в два раза большей силой.

Как показывают измерения и вычисления, при увеличении силы в два раза ускорение так же увеличивается в два раза.

Т.е. ускорение, приобретаемое телом прямо пропорционально приложенной силе.

Из экспериментальных данных можно сделать вывод, что ускорение тела массой m пропорционально силе, действующей на нее.

С другой стороны, при постоянной силе ускорение тележки обратно пропорционально ее массе.

Взаимосвязь между силой, массой и ускорением устанавливает второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе этого тела.

На основе второго закона Ньютона можно дать определение единицы силы: 1 ньютон— это сила, сообщающая телу массой 1 килограмм ускорение 1метр, деленный на секунду в квадрате, в направлении действия силы.

Основные выводы:

– Сила — это физическая векторная величина, описывающая и измеряющая воздействие одного тела на другое, в результате которого тела приобретают ускорение или деформируются.

– Масса — количественная мера инертности тел.

– Второй закон Ньютона связывает два понятия — масса и сила— и гласит: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе этого тела.

В окружающей человека действительности проявляется взаимодействие материальных образований. Оно проявляется во взаимном влиянии тел и приводит к изменению их скоростей или их деформации.

Причиной изменения скорости тела или его деформации является векторная величина, называемая силой.

Cила характеризуется модулем, направлением и точкой приложения. Единицей измерения силы в системе СИ является Ньютон. Измеряют силу при помощи динамометра.

Соотношение сил при взаимодействии устанавливается третьим законом Ньютона: две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки:

Здесь  – сила, действующая на первую точку со стороны второй,  – сила, действующая на вторую точку со стороны первой.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, равно произведению массы тела на его ускорение.

Из этих соотношений следует, что

Или

.

Это значит, что при взаимодействии двух материальных точек ускорения, приобретаемые точками, обратно пропорциональны их массам и направлены в противоположные стороны.

Третий закон Ньютона отражает факт равноправия взаимодействующих тел и справедлив при описании взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета.

Равенство модулей сил  и  можно продемонстрировать на установке. Если к левому динамометру приложить некоторую силу, то такая же сила будет действовать и на правый динамометр и показания обоих динамометров будут одинаковы.

Любое из наблюдаемых движений различных тел можно объяснить с помощью законов Ньютона. Например, идущий человек движется вперед благодаря тому, что он отталкивается ногами от земли, т. е. взаимодействует с ней. Человек и земля действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположно направленными силами и получают ускорения, обратно пропорциональные их массам. Поскольку масса Земли огромна по сравнению с массой человека, то ускорение Земли практически равно нулю, т. е. она не меняет свою скорость. Человек же приходит в движение относительно Земли.

Следует отметить, что силы, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной и той же природы.

Например, Земля и Луна взаимодействуют друг с другом посредством сил всемирного тяготения.

Стальной гвоздь и магнит притягиваются благодаря действию магнитных сил.

Молоток и наковальня взаимодействуют друг с другом силами упругости.

Известно, что под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре или висящие на подвесе, немного сжимаются или растягиваются сами и сжимают/растягивают находящуюся под ними опору или подвес. В результате и в самих телах, и в опоре или подвесе возникают силы — силы упругости, посредством которых тело и опора взаимодействуют друг с другом.

Сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес, называется весом тела.

Силу, с которой опора действует на тело и направленную перпендикулярно опоре, называют силой реакции опоры.

Следует помнить, что силы, о которых говорится в третьем законе Ньютона, никогда не уравновешивают друг друга, поскольку они приложены к разным телам.

Зададимся вопросом, будут ли уравнения, выражающие законы Ньютона, имеют один и тот же вид в различных инерциальных системах отсчета?

Представьте себе, что находитесь в каюте корабля. Никакого движения в пространстве выне ощущаете — вам кажется, что корабль стоит на месте. Но вас всё же интересует, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно. Можете ли вы установить это, невыглядывая в иллюминатор?

Допустим, что с данной целью вы производите всевозможные эксперименты, наблюдая различные механические явления в вашей каюте. Исследуете свободное падение тел, скатывание шаров с наклонной плоскости, вращательное движение, колебания маятников.

Вам детально известен ход этих явлений в неподвижной лаборатории на земле, и теперь вы пытаетесь найти какие-либо отклонения в их протекании, вызванные равномерным прямолинейным движением судна.

Никаких отклонений обнаружить не удастся! Поставив в каюте корабля любой механический эксперимент и сопоставив его с аналогичным экспериментом на земле, можно увидеть, что полученные результаты не отличаются друг от друга.

Равномерное прямолинейное движение корабля никак не сказывается на протекании механических явлений на этом корабле. Поэтому никакой опыт из механики, проведённый в лаборатории корабля, не в состоянии определить, покоится ли корабль или движется равномернои прямолинейно.

Первым такой мысленный эксперимент предложил итальянский ученый Галилео Галилей. На основании этого эксперимента Галилей сформулировал принцип относительности: всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта.

Т.е. с точки зрения механических явлений инерциальные системы отсчёта совершенно равноправны: никакой механический эксперимент не в состоянии выделить и сделать привилегированной какую-то однуинерциальную систему отсчёта по сравнению с остальными.

Основные выводы:

– Третий закон Ньютона гласит, что две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки.

– Вес тела — это сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес.

– Всякое механическое явление при одних и тех женачальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. В этом заключается принцип относительности Галилея.

2. ЗАПИСАТЬ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ В ТЕТРАДЬ.
3. ВЫПОЛНИТЬ ТЕСТ В ЭД.
24.04.2020

Тема: ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ.ПОВТОРЕНИЕ.

1. Изучить теорию.

Прямолинейное равнопеременное движение. Ускорение. (  Открыть ссылку и изучить теорию, выполнить опыты. Вернуться в блог)

Скорость и перемещение при прямолинейном равнопеременном движении. (  Открыть ссылку и изучить теорию, выполнить опыты. Вернуться в блог)

2. Конспект урока.

Известно, что при прямолинейном равноускоренном движении  ускорение тела можно рассчитать по формуле:

Выразим из этой формулы скорость, которую могло бы иметь тело в конце промежутка времени Δt. Получим

Или

Таки образом получена формула, которая называется уравнением скорости при равноускоренном движении.

Напомним, что по формулам, записанным в векторном виде, вычисления вести нельзя.  Перепишем эту формулу в проекции на ось х.

Таким образом, зная проекцию вектора начальной скорости и проекцию вектора ускорения, можно вычислить проекцию вектора мгновенной скорости, которую будет иметь тело к концу любого заданного промежутка времени.

Представим зависимость проекции вектора скорости от времени при равноускоренном движении в виде графика.

Из курса математики известно, что линейная функция имеет вид

у = kx + b,

где х — аргумент, k — постоянный коэффициент, b— свободный член. Графиком этой функции является прямая линия.

Функция

υ_x = υ_0x + a_xΔt

тоже линейная с аргументом Δt, постоянным коэффициентом а_х и свободным членом υ_0х. Значит, графиком этой функции тоже должна быть прямая линия.

Расположение этой линии по отношению к осям координат определяется значениями проекции начальной скорости и ускорения.

Рассмотрим, какой вид будет иметь график скорости в зависимостиот  знаков  проекций  ускорения и  начальной скорости.

Если проекция вектора скорости тела и его ускорение направлены по оси Ох, то уравнение примет вид

В этом случае скорость тела с течением времени возрастает. При этом график скорости образует с положительным направлением оси t острый угол.

Если же проекция вектора скорости тела и его ускорение направлены против оси Ох, то уравнение примет вид

Скорость тела с течением времени возрастает, но тело, при этом, движется в отрицательном направлении. График скорости образует с положительным направлением оси t тупой угол.

В случае, если скорость тела направлена по оси Ох, а ускорение — против оси Ох, то формула принимает вид

Скорость тела убывает от некоторого значения до нуля. График скорости образует с положительным направлением оси t тупой угол.

Когда ускорение направлено по оси Ох, а начальная скорость против оси Ох, то формула принимает вид:

скорость тела с течением времени возрастает. Но при этом график скорости образует с положительным направлением оси t тупой угол.

Если в начальный момент времени тело покоилось, то уравнение примет вид

,

если проекция вектора ускорения направлена по оси Ох, то скорость тела возрастает и график скорости, в этом случае, образует с положительным направлением оси t острый угол и начинается в точке (0;0).

Если проекция вектора ускорения направлена против оси х.

Скорость тела возрастает, но при этом тело движется в отрицательном направлении, но так же начинается в точке (0;0).

Если проекции начальной скорости и ускорения равны нулю, то тело с течением времени не изменяет своего положения и графиком скорости является прямая, совпадающая с осью времени (тело покоится).

Основные выводы:

– Зная проекцию вектора начальной скорости и проекцию вектора ускорения, можно вычислить проекцию вектора мгновенной скорости, которую будет иметь тело к концу любого заданного промежутка времени, по формуле:

.

– Зависимость проекции вектора скорости от времени при равноускоренном движении есть линейная функция, графиком которой является прямая линия.

– Расположение этой линии по отношению к осям координат определяется значениями проекции начальной скорости и ускорения.

Получим формулу для определения перемещения при равноускоренном движении графическим методом.

Известно, что при равноускоренном движении тела, происходящем вдоль координатной оси X, скорость с тече­нием времени не остается постоянной, а меняется со временем согласно формуле

Т. е. скорость является линейной функцией, и поэтому графики скорости имеют вид прямой.

Прямая 1 соответст­вует движению с поло­жительным ускорением (скорость увеличивается), прямая 2 — движе­нию с отрицательным ускорением (скорость убывает).

График скорости разобьем на маленькие прямоугольные участки. Каждый участок будет соответствовать определённой постоянной скорости.

Необходимо определить пройденный путь за первый промежуток времени. Запишем формулу

Теперь посчитаем суммарную площадь всех имеющихся у нас фигур. А сумма площадей при равномерном движении – это полный пройденный путь.

Обратите внимание, от точки к точке скорость будет изменяться, тем самым можно получить путь, пройденный телом именно при прямолинейном равноускоренном движении.

Заметим, что при прямолинейном равноускоренном движении тела, когда скорость и ускорение направлены в одну сторону, модуль перемещения равен пройденному пути, поэтому, когда определяется модуль перемещения, то определяется и пройденный путь.

В данном случае можно говорить, что модуль перемещения будет равен площади фигуры, ограниченной графиком скорости и осью времени.

Фигура, ограниченная графиком скорости и осью времени есть не что иное, как прямоугольная трапеция. Из математики известна формула для нахождения площади трапеции. Площадь трапеции равна произведению половины суммы её оснований на высоту.

Следовательно, перемещение за все время tчисленно равно площади тра­пеции ОАВС. В нашем случае длина одного из оснований численно равна υ_oх, длина дру­гого — υ_х. Высота же ее чис­ленно равна t. Отсюда следует, что перемещение равно:

Подставим в эту формулу вместо υ равную ей величину υ₀ + at.Тогда

Разделив почленно числитель на знаменатель, получим

Это есть уравнение перемещения в проекциях на ось координат.

При пользовании этой формулой нужно помнить, что s, υ₀ и а могут быть как положительными, так и отрицательными — ведь это проекции векторов пути, начальной скорости и ускорения на ось X.

Теперь вспомним, что пройденный путь, равный в нашем случае модулю перемещения, выражается разностью: s = x – x₀

Если в уравнение подставить полученное нами выражение для S, то запишем закон, по которому движется тело при прямолинейном равноускоренном движении:

Это уравнение называется основным кинематическим уравнением равноускоренного движения.

Если тело движется из состояния покоя, график проходит через начало координат, фигура под графиком – прямоугольный треугольник, площадь которого равна половине произведения катетов.

Тогда формула для определения перемещения при­нимает вид:

Это уравнение перемещения при равноускоренном движении без начальной скорости.

Тогда

x = x₀ + at²/2

Это кинематическое уравнение равноускоренного движения , без начальной скорости.

Рассмотрим некоторые важные зависимости между величинами равноускоренного движения. Для равноускоренного движения без начальной скорости путь, пройденный телом, пропорционален квадрату времени. Значит, пути, пройденные телом за 1 с, 2 с, 3 с, 4 с будут относиться как квадраты последовательных натуральных чисел.

Для любого равноускоренного движения, пути, пройденные телом  за любые равные промежутки времени, будут относиться как последовательный ряд нечетных чисел.

Основные выводы:

– Перемещение тела за все время t численно равно площади тра­пеции, ограниченной графиком скорости и осью времени.

 — уравнениеперемещения

 — кинематическое уравнение равноускоренного движения

– Для равноускоренного движения без начальной скорости путь, пройденный телом, пропорционален квадрату времени.

– Для любого равноускоренного движения, пути, пройденныетеломза любые равные промежутки времени, будутотноситьсякакпоследовательный ряд нечетных чисел.

В свою очередь механическое движение бывает двух видов — равномерным, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения, и неравномерным, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает разные перемещения.

Вспомним основные формулы для равномерного и неравномерного движения.

Если движение равномерное, то:

Скорость тела не меняется с течением времени. Что бы найти скорость тела, необходимо путь, который прошло тело за некоторый промежуток времени, разделить на этот промежуток времени

Это уравнение называется уравнением перемещения.

Это уравнение называется кинематическим уравнением равномерного движения.

Для равноускоренного движения:

Ускорение тела не изменяется с течением времени. Ускорение есть величина, равная отношению изменения скорости тела, к промежутку времени, в течении которого это изменение произошло.

Уравнение скорости для равноускоренного движения имеет вид:

Это уравнение называется уравнением перемещения для равноускоренного движения.

Кинематическое уравнение равноускоренного движения имеет вид:

Для большей наглядности движение можно описывать с помощью графиков.

Рассмотрим зависимость ускорения, которым может обладать тело вследствие своего движения, от времени.

Если по горизонтальной оси (оси абсцисс) откладывать в определенном масштабе время, прошедшее с начала отсчета времени, а по вертикальной оси (оси ординат) — тоже в соответствующем масштабе — значения ускорения тела, то полученный график будет выражать зависимость ускорения тела от времени.

Для равномерного прямолинейного движения график зависимости ускорения от времени имеет вид прямой, которая совпадает с осью времени, т.к. ускорение при равномерном движении равно нулю.

Для равноускоренного движения график ускорения также имеет вид прямой, параллельной оси времени. При этом график располагается над осью времени, если тело движется ускоренно, или под осью времени, если тело движется замедленно.

Если же по оси ординат откладывать значение не ускорения, а скорости тела, то можно получить график скорости.

Для равномерного движения график скорости имеет вид прямой, параллельной оси времени. График скорости располагается над осью времени, если тело движется по оси Х, и под осью времени, если тело движется против оси Х.

Такие графики показывают, как изменяется скорость с течением времени, т. е. как скорость зависит от времени. В случае прямолинейного равномерного движения эта зависимость состоит в том, что скорость с течением временине меняется. Поэтому график скорости представляет собой прямую, параллельную оси времени.

По графику скорости можно узнать абсолютное значение перемещения тела за данный промежуток времени. Оно численно равно площади закрашенного прямоугольника: верхнего, если тело движется в сторону положительного направления, или нижнего — в случае движения тела в отрицательном направлении.

Действительно, площадь прямоугольника равна произведению его сторон:

где a и b стороны прямоугольника.

Но одна из сторон в определенном масштабе равна времени, а другая — скорости. А их произведение как раз и равно абсолютному значению перемещения тела. При этом перемещение будет положительным, если проекция вектора скорости положительна, или отрицательным, если проекция вектора скорости отрицательна.

При равноускоренном движении тела, происходящем вдоль координатной оси X, скорость с течением времени не остается постоянной, а меняется со временем согласно формуле

Т. е. скорость является линейной функцией, и поэтому графики скорости имеют вид прямой, наклоненных к оси времени. Причем, чем больше угол наклона, тем большую скорость имеет тело. На представленном графике прямая 1 соответствует движению с положительным ускорением и некоторой начальной скоростью, прямая 2 — движению с отрицательным ускорением и начальной скоростью равной нулю.

По графику скорости при равноускоренном движении также можно узнать абсолютное значение перемещения тела за данный промежуток времени. Оно численно равно площади заштрихованной трапеции для тела 1, и прямоугольного треугольника для второго тела. Действительно, например, площадь трапеции равна произведению полу суммы её оснований на высоту. В представленном случае, в определенном масштабе, высота трапеции равна времени, а основания — начальной и конечной скорости. При этом проекция перемещения для первого тела будет положительной.

Для второго тела, прямоугольного треугольника, проекция перемещения равна половине произведения его катетов. Т.е. это время и конечная скорость тела. Проекция перемещения — отрицательна.

Теперь рассмотрим зависимость пройденного пути от времени.

Как и в предыдущих случаях, по оси абсцисс будем откладывать время, с момента начала движения, а по оси ординат — путь.

Для равномерного движения график зависимости пути от времени представляет собой прямую линию, т.к. зависимость — линейная.

При этом наклон графика к оси времени зависит от модуля скорости: чем больше скорость, тем больший угол наклона и тем большая скорость движения тела.

При равноускоренном движении графиком будет являться ветка параболы, т.к. зависимость, в этом случае, будет квадратичной. И чем больше ускорение, с которым движется тело, тем сильнее график будет прижиматься к оси ординат.

Теперь перейдем к рассмотрению зависимости перемещения от времени.

Рассмотрим равномерное движение. Т.к. при равномерном движении перемещение линейно зависит от времени, то графиком будет являться прямая линия. Направление и угол наклона графика к оси времени будет зависеть от проекции вектора скорости на координатную ось.

Так, в нашем случае, тела 2 и 3 движутся в положительном направлении оси Х, при этом скорость третьего тела больше скорости второго. А тело 1 — в направлении, противоположном направлению оси Х, поэтому график располагается под осью времени.

Для равноускоренного движения графиком перемещения является парабола, положение вершины которой зависит от направлений начальной скорости и ускорения тела.

Для 1-го тела ускорение меньше нуля, начальная скорость равна нулю. Для 2-го тела ускорение и начальная скорость тела больше нуля. Для 3-го тела ускорение больше нуля, начальная скорость меньше нуля. У 4-го тела начальная скорость и ускорение меньше нуля. Для 5-го тела ускорение больше нуля, а начальная скорость равна нулю. Шестое тело двигается замедленно с некоторой начальной скоростью.

Рассмотрим зависимость координаты тела от времени.

Если по оси абсцисс откладывать в определенном масштабе время, прошедшее с начала отсчета времени, а по оси ординат — тоже в соответствующем масштабе — значения координаты тела, полученный график будет выражать зависимость координаты тела от времени (его также называют графиком движения). Для равноускоренного движения графиком движения, как и в случае перемещения, является парабола, положение вершины которой также зависит от направлений начальной скорости и ускорения.

График равномерного движения представляет собой прямую линию. Это значит, что координата линейно зависит от времени.

В случае прямолинейного движения тела графики дви­жения дают полное решение за­дачи механики, так как они позволяют найти поло­жение тела в любой момент времени, в том числе и в моменты времени, предшество­вавшие начальному моменту (если предполо­жить, что тело двигалось с такой же ско­ростью и до начала отсчета времени).

С помощью графика движения можно определить:

– координаты тела в любой момент времени;

– путь, пройденный телом за некоторый промежуток времени;

– время, за которое пройден какой-то путь;

– кратчайшее расстояние между телами в любой момент времени;

– момент и место встречи и т.д.

По виду графиков зависи­мости координаты от времени можно судить и о скорости дви­жения. Ясно, что скорость тем больше, чем круче график, т. е. чем больше угол между ним и осью времени (чем больше этот угол, тем больше изме­нение координаты за одно и то же время).

При этом надо помнить, что график зависимости координаты тела от времени не следует путать с траекторией движения тела — прямой, во всех точках которой тело побывало при своем движении.

Основные выводы:

– Механическое движение для большей наглядности можно описывать с помощью графиков:

– Зависимости скорости от времени

– Ускорения от времени

– Координаты тела от времени

– И зависимости перемещения тела от времени, в течении которого это перемещение произошло.

3. Выполнить тест
Тест ( пройти по ссылке)
Результаты присылать на эл.почту.

22.04.2020
Тема: ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ. ПОВТОРЕНИЕ.

1. ПОВТОРИМ ТЕОРИЮ

Механическое движение — это изменение положения тел (или частей тела) в пространстве относительного других тел с течением времени.

Чтобы изучать движение тела, т. е. изменение его положения в пространстве, нужно прежде всего уметь определять само это положение. Но здесь возникает некоторое затруд­нение. Каждое тело имеет определенные размеры, следовательно, разные его части, разные точки тела находятся в разных местах простран­ства. Как же определить положение всего тела? В общем слу­чае это сделать трудно. Но оказывается, во многих случаях нет необхо­димости указывать положение каждой точки движущего­ся тела.

Зачем описывать движение каждой точки санок, на которых мальчик съезжает с горы, если эти движения ничем не различаются между собой?

Движение тела, при котором все его точки движутся одина­ково, называют поступа­тельным.

Не нужно описывать движение каждой точки тела и тогда, когда размеры тела малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстояниями от него до дру­гих тел.

На­пример, океанский лайнер мал по сравнению с протяженностью его рейса, и поэтому корабль считают точкой при описании его движения в океане.

Так же поступают в астрономии при изучении движений небесных тел.

Планеты, звезды, Солнце, конечно, не малые тела. Но, например, расстояние от Земли до Солнца в среднем  составляет 149 600 000 км, а радиус Земли всего 6 400 км, что почти в 23 000 раза меньше. Поэтому можно считать Землю точ­кой, которая движется вокруг другой точки — центра Солнца.

И говоря в дальнейшем о движении тела, мы в действительности будем иметь в виду движение какой-нибудь точки этого тела. Не надо забывать при этом, что эта точка ма­териальна, т. е. она отличается от обычных тел лишь тем, что она не имеет размеров.

Материальная точка — это тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь.

Но как же определить положение тела? Положение тела или точки можно задать только относительно какого-нибудь другого тела. Такое тело, обычно, называют телом отсчета.

Тело отсчета — это тело (или группа тел), принимаемое в данном случае за неподвижное, относительно которого рассматривается движение других тел.

Тело отсчета можно выбрать совершенно произвольно. Им может служить, например, железнодорожная станция, маяк на берегу моря, или вагон поезда, в котором мы едем.

Если тело отсчета выбрано, то через какие-нибудь его точки проводят оси координат и положе­ние любой точки тела опреде­ляют ее координатами.

Например, положение автомобиля на дороге. В качестве тела отсчета выберем дерево, стоящее на обочине дороги.

Так, как автомобиль движется по прямой, то достаточно провести одну ось координат, например Ох, и положение тела на прямой будет определяется одной коорди­натой. Если тело может двигаться в пределах некоторой плоскости (например, лодка на озере), то через выбранные на теле отсчета точки, проводят две оси коорди­нат Ох и Оу.

И, что бы определить положение лодки, из любой ее точки, опускают 2 перпендикуляра на ось Х и ось У. Таким образом, положение точки на пло­скости определяют двумя координатами — х и у.

И, наконец, чтобы задать положение тела в пространстве (например, положе­ние самолета в воз­духе), нужно провести через тело отсчета три взаимно перпен­дикулярные оси координат: Оx, Оy и Oz.

Соответственно этому положение тела  в пространстве определяется тремя координа­тами: х, уи z.

Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание способа измерения вре­мени образуют систему отсчета, относительно которой и рассматривается движение тела.

Если материальная точка движется равномерно вдоль некоторой заданной линии, то его положение на этой линии в любой момент времени находится просто. Из курса фи­зики 7 класса известно, что, умножив скорость тела на время, протекшее до интере­сующего нас момента, можно получить длину пройденного пути.

Но задача решается так просто только тогда, когда известна линия, вдоль которой дви­жется тело, или, как говорят, известна траектория движения тела.

Путь — это скалярная физическая величина определяемая длиной траектории, описанной телом за некоторый промежуток времени.

В тех случаях, когда траектория движе­ния не известна, определить положение те­ла, т. е. его координаты, в конце пути нель­зя, даже если известны начальное положе­ние тела и длина пройденного им пути.

Допустим, известно, что некоторое тело начинает двигаться из точки О и за 1 час проходит 20 километров.

Для ответа на вопрос, где будет находиться тело спустя 1 час после его выхода из точки О, не хватает информации о его движении. Тело могло, например, двигаться прямолинейно в северном направлении и оказаться в точке А, находящейся на расстоянии 20 км.

А могло также, дойдя до точки В, находящейся на расстоянии 10 км от точки О, повернуть на юг и вернуться в точку О. При этом пройденный путь также окажется равным 20 км.

При заданном значении пути, тело могло оказаться и в точке C,  и в точке D. И вообще, в любой точке в радиусе 20 км.

Чтобы избежать такой неопределенности, для нахождения положения тела в пространстве в заданный момент времени, была введена физическая величина, называемая перемещением.

Перемещение тела — это направленный отрезок пря­мой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Обратите внимание на то, что перемещение — величина векторная. Перемещение обозначается той же буквой, что и путь, только со стрелкой над ней. Как и путь, в системе СИ перемещение измеряется в метрах.

Основные выводы:

– Механическое движение — это изменение положения тел (или частей тела) в пространстве относительного других тел с течением времени.

– Траектория — это линия, которую описывает тело вследствие своего движения.

– Путь — это скалярная физическая величина определяемая длиной траектории, описанной телом за некоторый промежуток времени.

– Перемещением тела называют направленный отрезок пря­мой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

– Материальная точка — это тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь.

– Движение любого тела рассматривается относительно какой-либо системы отсчета. Система отсчета — это система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание способа измерения вре­мени.

Известно что, для того чтобы найти положение тела в какой-то момент времени, нужно знать вектор перемещения, потому что именно он связан с изменением координат движущегося тела. Как же найти вектор перемещения? Ответ на этот вопрос за­висит от того, какое движение совершает тело.

Рассмотрим равномерное движение тела.

Равномерное движение — это движе­ние, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Стоит отметить, что равномерное движение может быть как прямолинейным, когда траекторией движения тела является прямая линия, так и криволинейным, когда траекторий является любая кривая.

Равномерное прямолинейное движение – самый  простой вид движения, так как траекторией является прямая линия.

При движении тела вдоль прямой в одном направлении пере­мещение тела непрерывно возрастает. Чтобы найти перемещение за некоторый промежуток времени, надо знать, как быстро оно возрастает. Быстроту этого возрастания определяют отношением перемещения к зна­чению промежутка времени, в течение которого оно произошло. Это отношение называют скоростью равномерного прямолинейного движения тела и обозначают греческой буквой υ.

Таким образом, скорость равномерного прямолинейного движения тела — это физическая векторная величина, рав­ная отношению перемещения тела к промежутку  времени,  в  течение  которого  это  перемещение  про­изошло.

Т.е. скорость показывает, какое перемещение тело совершает в единицу времени.

Важно помнить, что единицей скорости в системе СИ является м/с.

Значит, для того чтобы найти перемещение тела заданное время t, надо знать его скорость υ. Тогда перемещение тела можно вычислить по формуле:

По формулам, написанным в векторной виде, вычисления вести нельзя. Ведь вектор­ная величина имеет не только числен­ное значение, но и направление. При вычислениях удобно поль­зоваться формулами, в которые входят не векторы, а их проек­ции на оси коор­динат, так как над проекциями можно произво­дить алгебраические действия. Тогда, в проекциях на ось х уравнение примет вид:

s_х = υ_хt

Это уравнение называют уравнением перемещения.

Остановимся более подробно на определении знака проекции скорости и перемещения.

– Проекция скорости и перемещения будет положительной, если тело движется в положительном направлении оси координат (х >x₀).

– Проекция скорости и перемещения будет отрицательной, если тело движется в отрицательном направлении оси координат (х<x₀).

– Проекция скорости и перемещения будет равна нулю, если тело покоится или движется в направлении, перпендикулярном оси координат (х = х₀).

Получим формулу для вычисления коорди­наты тела х в любой момент времени.

Пусть в момент времени t₀= 0 с координата тела была х₀, в момент времени t — х. Тогда за промежуток времени Δt = t – t₀ = t координата тела изменилась на величину Δх = х – х₀. Проекция скорости тела в этом случае будет равна

Тогда

x – x₀= υ_хt

Или

х = х₀+ υ_хt

Это уравнение называют кинематическим уравнением равномерного движения.

Полученная формула может видоизменяться в зависимости от знака проекции скорости и значения начальной координаты.

Если тело движется вдоль оси х в положительном направлении, то формула принимает вид 

x = х₁+ υ₁t

Если тело движется вдоль оси х в отрицательном направлении, то формула принимает вид:

если начальная координата равна нулю

х = –υ₂t

или

х = х₃ – υ₃t.

Так как, при равномерном прямолинейном движении направление скорости тела не изменяется, то путь равен модулю перемещения.

Тогда

s = |υ_x|t

Это выражение называют уравнением пути.

Если же направление движения тела меняется, то пройденный путь окажется больше модуля вектора перемещения.

Основные выводы:

·                    Равномерное прямолинейное движение — это движе­ние, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

·                    Основной характеристикой равномерного движения является скорость. Скорость — это физическая векторная величина, рав­ная отношению перемещения тела к промежутку времени, в течение которого это  перемещение  про­изошло.

·                    Единицей скорости в системе СИ является м/с.

·                    Скорость показывает, какое перемещение тело совершает в единицу времени.

·                    х = х₀+ υ_хt — кинематическое уравнение равномерного движения

·                    Проекция скорости на ось х будет положительной, если тело движется вдоль оси х в положительном направлении. При этом проекция вектора перемещения так же будет положительной.

·                    Проекция скорости на ось х будет отрицательной, если тело движется вдоль оси х в отрицательном направлении. При этом проекция вектора перемещения так же будет отрицательной.

·                    Скорость тела и перемещение будут равны нулю, если тело покоится или движется в направлении, перпендикулярном оси координат.

2. РЕШИТЕ ЗАДАЧИ.

18.04.2020гСТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

ДЗ В ЭЖ



17.04.2020

Происхождение Солнечной системы. Физическая природа Солнца
ДЗ В ЭЖ

15.04.2020г
Работа над ошибками.
 Контрольная работа

11.04.2020г.
СТРОЕНИЕ АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.
1. ПОВТОРИТЬ ТЕОРИЮ.

2. ВЫПОЛНИТЬ ЗАДАНИЯ В ЭД


10.04.2020г.

Тема: 

"Лабораторная работа 

«Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»

Вывод.

07.04.2020

1. Изучить теорию по теме " Биологическое действие радиации"

https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/stroenie-atoma-i-atomnogo-yadra-ispolzovanie-energii-atomnyh-yader/biologicheskoe-deystvie-radiatsii-zaritskiy-a-n

2. Выполнить тест

3. Дополнительное задание. Используя таблицу , выбрать физические термины и дать к каждому из них определение.

4. Работу сдать до 08.04.2020. В сообщении обязательно указывать: КЛАСС, Ф.И.

урок 72. Ядерные реакции. Решение задач.
1. Изучите видеоурок

2. Ознакомьтесь с  примерами  решения задач

3. Решите самостоятельно задачи.
(ответы присылать на эл.почту sholopova53@gmail.com)

Ребята!Вы должны пройти по ссылке для регистрации https://resh.edu.ru/office/user/link_teacher/?code=6b4b60d2d02662041226 . Выбрать 9 класс

08.04.2020
Тема: 

"Лабораторная работа 

«Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»

Отчет предоставить до 09.04.2020г.