Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Апреля 2014 в 13:24, лекция
Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел.
Например, автомобиль движется по дороге. В автомобиле находятся люди. Люди движутся вместе с автомобилем по дороге. То есть люди перемещаются в пространстве относительно дороги. Но относительно самого автомобиля люди не движутся. В этом проявляется относительность механического движения.
Тела, окружающие нас, состоят из различных веществ: дерева, железа, резины и т.д.
Масса любого тела зависит не только от его размеров, но и оттого, из какого вещества оно состоит. Поэтому тела, имеющие одинаковые объемы, но состоящие из разных веществ, имеют разные массы.
Проведем такой опыт. Взвесим два цилиндра одинакового объема, но состоящие из разных веществ. Например, один из - алюминия, другой из - свинца. Опыт показывает, что масса алюминиевого меньше свинцового, то есть, алюминий легче свинца.
В то же время тела с одинаковыми массами, состоящие из разных веществ, имеют разные объемы.
Так, железный брус массой 1 т занимает объем 0,13 м3 , а лед с такой же массой в 1 т - объем 1,1 м3 . Объем льда почти в 9 раз больше объема железного бруса. Это объясняется тем, что разные вещества могут иметь разную плотность.
Это объясняется тем, что разные вещества могут иметь разную плотность.
Плотность -это физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему:
плотность = масса/объем.
Обозначим величины, входящие в это выражение, буквами: плотность вещества - ρ (греч. буква "ро"), масса тела - m, его объем - V. Тогда получим формулу для вычисления плотности:
ρ = m/V.
Единицей плотности вещества в СИ является килограмм на кубический метр (1кг/м3).
Поскольку плотность вещества можно найти по формуле ρ = m/V, то отсюда можно найти массу т.е.
m = ρV.
Чтобы вычислить массу тела, если известны его объем и плотность, надо плотность умножить на объем.
Пример. Определите массу стальной детали объем 120 см3 .
По таблице 2 находим, что плотность стали равна 7,8 г/см3 . Запишем условие задачи и решим ее.
Дано:
V = 120 см3;
ρ = 7,8 г/см3;
Решение:
m = ρ · V ,
m = 120 см3 · 7,8 г/см3 = 936 г. m - ?
Ответ: m = 936 г.
Если известна масса тела и его плотность, то объем тела можно выразить из формулы m = ρV, т.е. объем тела будет равен:
V = m/ρ.
Чтобы вычислить объем тела, если известна его масса и плотность, надо массу разделить на плотность.
Пример. Масса подсолнечного масла, заполняющего бутылку, равна 930 г. Определите объем бутылки.
По таблице 3 находим, что плотность подсолнечного масла равна 0,93 г/см3 .
Запишем условие задачи и решим ее.
Дано:
ρ = 0,93 г/см3
m = 930 г
Решение:
V = m/ρ,
V = 930/0.93 г/см3 = 1000 см3 = 1л. V - ?
Ответ: V = 1 л.
Для определения объема пользуются формулой, как правило, в тех случаях, когда объем сложно найти с помощью простых измерений.
Твердое тело |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Твердое тело |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Осмий |
22 600 |
22,6 |
Мрамор |
2700 |
2,7 |
Иридий |
22 400 |
22,4 |
Стекло оконное |
2500 |
2,5 |
Платина |
21 500 |
21,5 |
Фарфор |
2300 |
2,3 |
Золото |
19 300 |
19,3 |
Бетон |
2300 |
2,3 |
Свинец |
11 300 |
11,3 |
Кирпич |
1800 |
1,8 |
Серебро |
10 500 |
10,5 |
Сахар-рафинад |
1600 |
1,6 |
Медь |
8900 |
8,9 |
Оргстекло |
1200 |
1,2 |
Латунь |
8500 |
8,5 |
Капрон |
1100 |
1,1 |
Сталь, железо |
7800 |
7,8 |
Полиэтилен |
920 |
0,92 |
Олово |
7300 |
7,3 |
Парафин |
900 |
0,90 |
Цинк |
7100 |
7,2 |
Лед |
900 |
0,90 |
Чугун |
7000 |
7 |
Дуб (сухой) |
700 |
0,70 |
Корунд |
4000 |
4 |
Сосна (сухая) |
400 |
0,40 |
Алюминий |
2700 |
2,7 |
Пробка |
240 |
0,24 |
Жидкость |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Жидкость |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Ртуть |
13 600 |
13,60 |
Керосин |
800 |
0,80 |
Серная кислота |
1 800 |
1,80 |
Спирт |
800 |
0,80 |
Мед |
1 350 |
1,35 |
Нефть |
800 |
0,80 |
Вода морская |
1030 |
1,03 |
Ацетон |
790 |
0,79 |
Молоко цельное |
1030 |
1,03 |
Эфир |
710 |
0,71 |
Вода чистая |
1000 |
1,00 |
Бензин |
710 |
0,71 |
Масло подсолнечное |
930 |
0,93 |
Жидкое олово (при t = 400 °C) |
6800 |
6,80 |
Масло машинное |
900 |
0,90 |
Жидкий воздух (при t = -194 °C) |
860 |
0,86 |
Газ |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Газ |
ρ, кг/м3 |
ρ, г/см3 |
Хлор |
3,210 |
0,00321 |
Оксид углерода (2) (угарный газ) |
1,250 |
0,00125 |
Оксид углерода (4) (углекислый газ) |
1,980 |
0,00198 |
Природный газ |
0,800 |
0,0008 |
Кислород |
1,430 |
0,00143 |
Водяной пар (при t = 100 °C) |
0,590 |
0,00059 |
Воздух (при 0 °C) |
1,290 |
0,00129 |
Гелий |
0,180 |
0,00018 |
Азот |
1,250 |
0,00125 |
Водород |
0,090 |
0,00009 |
Каждый из нас постоянно встречается с различными случаями действия тел друг на друга. В результате взаимодействия скорость движения какого-либо тела меняется. Вам уже известно, что скорость тела меняется тем больше, чем меньше его масса.
Толкая руками вагонетку, мы можем привести ее в движение. Скорость вагонетки меняется под действием руки человека.
Ракеткой или рукой можно остановить или изменить направление движения летящего мячика.
В приведенных примерах одно тело под действием другого тела приходит в движение, останавливается, или изменяет направление своего движения.
Таким образом, скорость тела меняется при взаимодействии его с другими телами.
Часто не указывается какое тело и как действовало на данное тело. Просто говорится, что на тело действует сила или к нему приложена сила. Значит, силу можно рассматривать как причину изменения скорости движения.
Например, если надавить пальцами на ластик или кусочек пластилина, он сожмется и изменит свою форму. Это называется деформацией.
Деформацией называется любое изменение формы и размера тела.
Под действием силы скорость различных тел за одно и то же время может измениться одинаково. Для этого необходимо к этим телам приложить разные силы.
Так, чтобы привести в движение грузовую машину, необходима большая сила, чем для легкового автомобиля. Значит, числовое значение силы может быть различным: большим или меньшим. Что же такое сила?
Сила является мерой взаимодействия тел.
Сила - физическая величина, значит, ее можно измерить.
Сила, как и скорость, является векторной величиной. Она характеризуется не только числовым значением, но и направлением. Сила обозначается буквой F со стрелочкой (как мы помним стрелочкой обозначается направление), а ее модуль тоже буквой F, но без стрелочки.
Когда говорят о силе, важно указывать, к какой точке тела приложена действующая сила.
На чертеже силу изображают в виде отрезка прямой со стрелкой на конце. Начало отрезка - точка А есть точка приложения силы. Длина отрезка условно обозначает в определенном масштабе модуль силы.
Итак, результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения.
Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.
Английский ученый Исаак Ньютон первым доказал и установил закон всемирного тяготения.
Согласно этому закону, силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расстояние между ними.
Для всех живущих на Земле одна из особенно важных значений имеет сила притяжения к Земле.
Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.
Сила тяжести обозначается буквой F с индексом: Fтяж . Она всегда направлена вертикально вниз.
Земной шар немного сплюснут у полюсов, поэтому тела, находящиеся у полюсов расположены немного ближе к центру Земли. Поэтому, сила тяжести на полюсе немного больше, чем на экваторе, или на других широтах. Сила тяжести на вершине горы несколько меньше, чем у ее подножия.
Сила тяжести прямо пропорциональна массе данного тела.
Если сравнивать два тела с разной массой, то тело с большей массой - тяжелее. Тело же с меньшей массой - легче.
Во сколько раз масса одного тела больше массы другого тела, во столько же раз и сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующей на второе. Когда массы тел одинаковы, то одинаковы и действующие на них силы тяжести.
Вам уже известно, что на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести.
На книгу, лежащую на столе, также действует сила тяжести, но она не проваливается сквозь стол, а находится в покое. Повесим-ка тело на нити. Оно падать не будет.
Проведем опыт. На середину горизонтально расположенной доски, расположенную на опоры, поставим гирю. Под действием силы тяжести гиря начнет двигаться вниз и прогнет доску, т.е. доска деформируется. При этом возникает сила, с которой доска действует на тело, расположенное на ней. Из этого опыта можно сделать вывод, что на гирю, кроме силы тяжести направленной вертикально вниз, действует другая сила. Эта сила направлена вертикально вверх. Она и уравновесила силу тяжести. Эту силу называют силой упругости.
Итак, сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости.
Деформации бывают разных видов: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба и кручения.
С двумя видами деформации мы уже познакомились - сжатия и изгиба.
Английский ученый Роберт Гук, современник Ньютона, установил, как зависит сила упругости от деформации.
Рассмотрим опыт. Возьмем резиновый шнур. Один его конец закрепим в штативе. Первоначальная длина шнура была l0. Если к свободному концу шнура подвесить чашку с гирькой, то шнур удлинится. Его длина станет равной l. Удлинение шнура можно найти так:
Опыт показал, что модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.