Что означает в физике ф: Что значит F в физике?

Содержание

что означает буква f маленькая в физике

Какое количество теплоты выделится при конденсации водяного пара массой 3 кг при температуре 100оС? Удельная теплота парообразования воды равна 2,3∙10 … 6 Дж/кг. 2,3 МДж 6,9МДж 3 МДж 23 МДж

Погрешность измерения тока I специальным амперметром, рассчитанным на токи до Imax=50 мА, определяется только погрешностью считывания и равна ΔI=1 мА. … У вас в распоряжении много таких амперметров. Какое наименьшее количество амперметров нужно использовать, чтобы можно было измерить ток 1 А с наименьшей относительной погрешностью? Чему равна относительная погрешность измерения такого тока? Ответ выразите в процентах, округлите до целого числа.

222. Первую треть пути автомобиль проехал с постоянной скоростью 10 км/ч, вторую треть со скоростно 60 км/ч, третью 30 км/ч. Вычислите среднюю скорост … ь автомобиля на всем пути. (С РЕШЕНИЕМ!!!) Спасибо!!!!!

Извините, я не уловил мысль. Помогите понять, что имелось ввиду. "Как и в случае равномерного движения, можно пользоваться формулой [tex]s \: = ut[/t … ex]для определения пути, пройденного за данный промежуток времени при определённой средней скорости, и формулой [tex]t \: = \frac{s}{u} [/tex]для определения времени, за которое пройден данный путь с данной средней скоростью. Но пользоваться этими формулами можно только для того участка пути и для того промежутка времени, для которых эта средняя скорость была рассчитана. Например, зная среднюю скорость на участке пути AB и зная длину AB, можно определить время, за которое был пройден этот участок, но нельзя найти время, за которое была пройдена половина участка АВ, т.к. средняя скорость на половине участка при неравномерном движении, вообще говоря, не будет равна средней скорости на всём участке.Что имеется ввиду под предпоследним предложением? Объясните просторно и понятно, даю 40 баллов​

ПОЖАЛУЙСТА, СРОЧНО! 1). Известно, что нота "до" первой октавы имеет частоту 262 Hz. Также известно, что частоты двух одноимённых нот соседних октав от … личаются ровно в 2 раза. В какой октаве находится звук, порождённые колебаниями, ищображенными на графике? (график приложен) 2). Нарисовать график 3). Определить музыкальный инструмент

Для того, чтобы быстрее остудить кастрюлю с горячей водой, Вам предложили: 1) поставить кастрюлю на лёд, 2) положить лёд на крышку кастрюли. Выберите … один из вариантов и обоснуйте его.

В системе, показанной на рисунке, все нити невесомы и находятся в вертикальном положении. Верхний груз в два раза легче нижнего. Верхняя нить натянута … с силой T1=19 Н, нижняя — с силой T3=10 Н. Определите силу натяжения средней нити T2 .

28. На полиці стоять дві бронзові статуетки, одна з яких є учетверо зменшеною копією другої. У скільки разів відрізняються тиски, що створюють ці стат … уетки на полицю? 29. Знайти максимальну висоту колони, яку можна збудувати з каменю, що має межу міцності на стискання 5 МПа і густину 5000 кг/м3. Вважати g = 10 м/с2. 30. Який тиск чинить вода на нижню поверхню плоскої крижинки площею 20 см2 та масою 500 г?

Визначити омічний опір коливального контуру, індуктивність якого 1 Гн, якщо за час 0,01 с амплітуда напруги на конденсаторі зменшуєтся в 4 рази

Решите пожалуйста 3 задачи​

Греческий алфавит и физические величины – Tetran Translation Company

Заглавные греческие буквы, в написании похожие на латинские, используются очень редко:
Α, Β, Ε, Ζ, Η, Ι, Κ, Μ, Ν, Ο, Ρ, Τ, Υ, Χ.

Символ Значение
α Коэффициент теплового расширения, альфа-частицы, угол, постоянная тонкой структуры, угловое ускорение, матрицы Дирака, коэффициент расширения,поляризованность, коэффициент теплоотдачи, коэффициент диссоциации, удельная термоэлектродвижущая сила, угол Маха, коэффициент поглощения, натуральный показатель поглощения света, степень черноты тела, постоянная затухания
β Угол, бета-частицы, скорость частицы разделена на скорость света, коэффициент квазиупругой силы, матрицы Дирака, изотермическая сжимаемость, адиабатическая сжимаемость, коэффициент затухания, угловая ширина полос интерференции, угловое ускорение
Γ Гамма-функция, символы Кристофеля, фазовое пространство, величина адсорбции, циркуляция скорости, ширина энергетического уровня
γ Угол, фактор Лоренца, фотон, гамма-лучи, удельный вес, матрицы Паули, гиромагнитное отношение, термодинамический коэффициент давления, коэффициент поверхностной ионизации, матрицы Дирака, показатель адиабаты
Δ Изменение величины (напр. Δx), оператор Лапласа, дисперсия, флуктуация, степень линейной поляризации, квантовый дефект
δ Небольшое перемещение, дельта-функция Дирака, дельта Кронекера
ε Электрическая постоянная, угловое ускорение, единичный антисимметричной тензор, энергия
ζ Дзета-функция Римана
η КПД, динамический коэффициент вязкости, метрический тензор Минковского, коэффициент внутреннего трения, вязкость, фаза рассеяния, эта-мезон
Θ Статистическая температура, точка Кюри, термодинамическая температура, момент инерции, функция Хевисайда
θ Угол к оси X в плоскости XY в сферической и цилиндрической системах координат, потенциальная температура, температура Дебая, угол нутации, нормальная координата, мера смачивания, угол Каббибо, угол Вайнберга
κ Коэффициент экстинкции, показатель адиабаты, магнитная восприимчивость среды, парамагнитная восприимчивость
Λ Космологическая постоянная, Барион, оператор Лежандра, лямбда-гиперон, лямбда-плюс-гиперон
λ Длина волны, удельная теплота плавления, линейная плотность, средняя длина свободного пробега, комптоновского длина волны, собственное значение оператора, матрицы Гелл-Мана
μ Коэффициент трения, динамическая вязкость, магнитная проницаемость, магнитная постоянная, химический потенциал, магнетон Бора, мюон, возведённая масса, молярная масса, коэффициент Пуассона, ядерный магнетон
ν Частота, нейтрино, кинематический коэффициент вязкости, стехиометрический коэффициент, количество вещества, ларморова частота, колебательное квантовое число
Ξ Большой канонический ансамбль, кси-нуль-гиперон, кси-минус-гиперон
ξ Длина когерентности, коэффициент Дарси
Π Произведение, коэффициент Пельтье, вектор Пойнтинга
π 3.14159…, пи-связь, пи-плюс мезон, пи-ноль мезон
ρ Удельное сопротивление, плотность, плотность заряда, радиус в полярной системе координат, сферической и цилиндрической системах координат, матрица плотности, плотность вероятности
Σ Оператор суммирование, сигма-плюс-гиперон, сигма-нуль-гиперон, сигма-минус-гиперон
σ Электропроводность, механическое напряжение (измеряемое в Па), постоянная Стефана-Больцмана, поверхностная плотность, поперечное сечение реакции,сигма-связь, секторная скорость, коэффициент поверхностного натяжения, удельная фотопроводимость, дифференциальное сечение рассеяния, постоянная экранирования, толщина
τ Время жизни, тау-лептон, интервал времени, время жизни, период, линейная плотность зарядов, коэффициент Томсона, время когерентности, матрица Паули,тангенциальный вектор
Υ Y-бозон
Φ Магнитный поток, поток электрического смещения, работа выхода, диссипативная функция Рэлея, свободная энергия Гиббса, поток энергии волны, оптическая сила линзы, поток излучения, световой поток, квант магнитного потока
φ Угол, электростатический потенциал, фаза, волновая функция, угол, гравитационный потенциал, функция, Золотое сечение, потенциал поля массовых сил
Χ X-бозон
χ Частота Раби, температуропроводность, диэлектрическая восприимчивость, спиновая волновая функция
Ψ Волновая функция, апертура интерференции
ψ Волновая функция, функция, функция тока
Ω Ом, телесный угол, количество возможных состояний статистической системы, омега-минус-гиперон, угловая скорость прецессии, молекулярная рефракция,циклическая частота
ω Угловая частота, мезон, вероятность состояния, ларморова частота прецессии, Боровская частота, телесный угол, скорость течения

Сила тяжести - в чем измеряется? Чему равна?

Сила: что это за величина

В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или тормозит, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.

Сила — это физическая векторная величина, которую воздействует на данное тело со стороны других тел.

Она измеряется в Ньютонах — это единица измерения названа в честь Исаака Ньютона.


Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.

Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.



Сила тяготения

В 1682 году Исаак Ньютон открыл Закон Всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

F — сила тяготения [Н]

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз.

Закон всемирного тяготения используют, чтобы вычислить силы взаимодействия между телами любой формы, если размеры тел значительно меньше расстояния между ними.

Если мы возьмем два шара, то для них можно использовать этот закон вне зависимости от расстояния между ними. За расстояние R между телами в этом случае принимается расстояние между центрами шаров.

Приливы и отливы существуют благодаря Закону Всемирного тяготения. В этом видео я рассказываю, что общего у приливов и прыщей

Несколько лет назад ученые открыли такое явление, как гравитационные волны — но это не тоже самое, что гравитация:

Источник: YouTube-канал «Это работает»

Сила тяжести

Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.

Сила тяжести

F = mg

F — сила тяжести [Н]

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с2]

На планете Земля g = 9,8 м/с2

На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Но разница все-таки есть, давайте разбираться.

Эта формула и правда аналогична силе тяжести. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, разница состоит лишь в точке приложения силы.

Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.


Также, важно понимать, что сила тяжести зависит исключительно от массы и планеты, на которой тело находится. Вес зависит также от ускорения, с которым движутся тело или опора.

Например, в лифте вес тела зависит от того, куда и с каким ускорением движется тело. А силе тяжести все равно, куда и что движется — она не зависит от внешних факторов.

На второй взгляд сила тяжести очень похожа на силу тяготения. В обоих случаях мы имеем дело с притяжением — значит можем сказать, что это одно и то же. Практически.

Мы можем сказать, что это одно и то же, если речь идет о Земле и каком-то предмете, который к этой планете притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения.

F = mg

F = GMm/R2

Приравниваем правые части:

mg = GMm/R2

Делим на массу левую и правую части:

g = GM/R2

Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально, эта формула нужна.

Формула для ускорения свободного падения

g = GM/R2

F — сила тяготения [Н]

M — масса планеты [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

А теперь задачка

Определить силу тяжести, действующую на тело массой 80 кг.

Решение:

Не смотря на кажущуюся простоту, тут есть над чем подумать.Вроде бы просто нужно взять формулу F = mg, подставить числа и дело в шляпе.

Да, но есть один нюанс: в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают то же значения, что мы указывали выше: g = 9,8 м/с2.

В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с2.

И кому же верить?

Все просто: для кого решается задача, тот и главный. В экзаменах берем g = 10 , в школе при решении задач (если в условии задачи не написано что-то другое) берем g = 9,8 м/с2.

Итак, F = mg.

F = 80*10 = 800 Н

Ответ: 800 Н.

Учимся летать

В серии книг Дугласа Адамса «‎Автостопом по Галактике»‎ говорится, что летать — это просто промахиваться мимо Земли. Если ты промахнулся мимо Земли и достиг первой космической скорости 7,9 км/с, то ты стал искусственным спутником Земли.

Искусственный спутник Земли — космический летательный аппарат, который вращается вокруг Земли по геоцентрической орбите. Чтобы у него так получалось, аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости.

Кстати, есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это скорость, которая нужна, чтобы корабль стал искусственным спутником Солнца, а третья — чтобы вылетел за пределы солнечной системы.

Подробнее о возможностях полетов и невесомости читайте в нашей статье про вес тела.

Что такое «сигма»? • Физика элементарных частиц • LHC на «Элементах»

Сигмой (σ) в статистическом анализе обозначают стандартное отклонение. Опуская тонкости, которые будут обсуждены ниже, можно сказать, что стандартное отклонение — это та погрешность, то «± сколько-то», которым обязательно сопровождают измерение величины. Если вы измерили массу предмета и получили результат 100 ± 5 грамм, то величина «110 грамм» отличается от измеренного результата на два стандартных отклонения (то есть на 2 сигмы), величина «50 грамм» отличается на 10 стандартных отклонений (на 10 сигм).

Зачем всё это нужно: сигмы и вероятности

При обсуждении погрешностей мы уже говорили, что фраза «измеренная масса равна 100 ± 5 грамм» вовсе не означает, что истинная масса гарантированно лежит в интервале от 95 до 105 грамм. Она может оказаться и за пределами этого интервала «± 1σ», но, как правило, недалеко. В небольшом проценте случаев может даже случиться, что она выходит за пределы интервала «± 2σ», и уж совсем редко она оказывается за пределами «± 3σ». В общем, тенденция ясна: количество сигм связано с вероятностью того, что истинное значение будет настолько отличаться от измеренного.

Пропустим все математические подробности и покажем результат для самого простого и распространенного случая, который называется «нормальное распределение» (см. рисунок). Вероятность попасть в интервал ± 1σ — примерно 68%, в интервал ± 2σ — примерно 95%, в интервал ± 3σ — примерно 99,8%, и т. д. Итак, можно сформулировать некую договоренность:

Договоренность: выражение какого-то отличия в количестве сигм — это сообщение о том, какова вероятность, что такое или еще более сильное отличие могло произойти за счет случайного стечения обстоятельств при измерении.

Использовать эту договоренность можно разными способами. Если вы просто сообщаете результат измерения (100 ± 5 грамм) и уверены в том, что нормальное распределение применимо, то вы можете сказать, что истинное значение массы с вероятностью 68% лежит в этом интервале, с вероятностью 95% лежит в интервале от 90 до 110 грамм, и т. д.

Вы можете также сравнивать результат вашего измерения с чужим измерением той же самой величины или с теоретическими расчетами. Вы видите, что числа отличаются, и хотите понять, имеете ли вы право утверждать, что между двумя результатами есть статистически значимое расхождение — то есть несогласие, которое нельзя списать на случайную статистическую флуктуацию в данных. Тогда утверждения звучат так:

  • Если отличие составляет меньше 1σ, то вероятность того, что два числа согласуются друг с другом, больше 32%. В таком случае просто говорят, что два результата совпадают в пределах погрешностей.
  • Если отличие составляет меньше 3σ, то вероятность того, что два числа согласуются друг с другом, больше 0,2%. В физике элементарных частиц такой вероятности недостаточно для каких-либо серьезных выводов, и принято говорить: различие между двумя результатами не является статистически значимым.
  • Если отличие от 3σ до 5σ, то это повод подозревать что-то серьезное. Впрочем, даже в этом случае физики говорят осторожно: данные указывают на существование различия между двумя результатами.
  • И только если два результата отличаются на 5σ или больше, физики четко заявляют: два результата отличаются друг от друга.

Эти выражения особенно стандартны, когда речь идет о поиске новой частицы. Вы сравниваете экспериментальные данные с теоретическим предсказанием, сделанным без новой частицы, и, если видите отличие от 3 до 5 сигм, вы говорите: получено указание на существование новой частицы (по-английски, evidence). Если же отличие превышает 5 сигм, вы говорите: мы открыли новую частицу (discovery).

«Уверенность» против «статистической значимости»

Заметьте, что в приведенных выше примерах нас интересовали вопросы, на которые можно ответить «да» или «нет». Проступает ли в полученных данных какая-то новая частица? Согласуется ли распределение по импульсу с теоретическими расчетами? Зависит ли сечение процесса от энергии столкновений? Совпадает ли масса у частицы и ее античастицы? Попытка ответить на эти вопросы с помощью данных называется на научном языке проверкой гипотез. Вопросы, которые требуют развернутого ответа (подсчитать что-то, объяснить что-то и т. п.), гипотезами не называются.

В простейшем приближении результат экспериментальной проверки гипотезы выглядит так: ответ «да» с вероятностью p и ответ «нет» с вероятностью 1 – p. Эти вероятности очень важны для сообщения результата; физики обычно избегают абсолютных утверждений («мы открыли» или «мы опровергли») без указания вероятностей.

Но тут сразу же надо сделать важное уточнение. Если его четко осознать, то станет понятным, почему такие стандартные для научно-популярных новостей фразы, как «Ученые на 99% уверены, что открыли что-то новое», — обманчивы.

Точная формулировка, которую обычно используют ученые, такова:

При проверке гипотезы получен ответ «да» на уровне статистической значимости p.

При этом величина p часто выражается в виде количества сигм. В англоязычной литературе используется словосочетание confidence level, CL (доверительный уровень). В русскоязычной еще иногда говорят «статистическая достоверность», но такое выражение может привести к путанице в понимании.

Отличие «популярной» фразы от истинного утверждения вот в чём. Во всяком измерении есть не только статистические, но и систематические погрешности. Описанные выше правила связи вероятностей и количества сигм работают только для статистических погрешностей — и то если к ним применимо нормальное распределение. Если статистические погрешности всегда можно обсчитать аккуратно, то систематические погрешности — это немножко искусство. Более того, из многолетнего опыта известно, что сильные систематические отклонения уж точно не описываются нормальным распределением, и потому для них эти правила пересчета не справедливы. Так что даже если экспериментаторы всё перепроверили много раз и указали систематическую погрешность, всегда остается риск, что они что-то упустили из виду. Корректно оценить этот риск невозможно, поэтому вы на самом деле не знаете, с какой истинной вероятностью ваш ответ верен.

Конечно, по умолчанию систематическим погрешностям стоит доверять, особенно если они исходят от опытных экспериментальных групп. Но вековой опыт изучения элементарных частиц показывает, что несмотря на все предосторожности регулярно случаются проколы. Бывает, что коллаборация получает результат, сильно противоречащий какой-то гипотезе, перепроверяет анализ много раз и никаких ошибок у себя не находит. Однако этот результат затем не подтверждается другими — порой намного более точными! — экспериментами. Почему первый эксперимент дал такой странный результат, что в нём было не то, где там ошибка или неучтенная погрешность — всё это зачастую так и остается непонятым (впрочем, иногда источник ошибки быстро вскрывается, как это случилось со «сверхсветовыми» нейтрино в эксперименте OPERA).

Физики к таким оборотам событий уже привыкли, поэтому каждый экспериментальный результат, сильно отличающийся от всей сложившейся к тому времени картины, вызывает оправданный скепсис. Физики так консервативны в своем отношении вовсе не потому, что они ретрограды и намертво уверовали в какую-то одну теорию, как это хотят представить опровергатели физики. Они просто научены всем предыдущим опытом в физике частиц и знают, чем это обычно кончается. Поэтому без независимого подтверждения другими экспериментами подобные сенсации они не поддерживают.

ФЭЧ в сравнении с другими науками

Надо сказать, что сформулированные выше жесткие критерии статистической достоверности характерны именно для физики элементарных частиц и некоторых смежных разделов. Во многих других разделах физики, а тем более в других дисциплинах (в особенности, в биомедицинских науках) критерии намного слабее.

Предположим, вы измерили некие данные и хотите узнать, какова вероятность того, что они «вписываются в норму». Вы проводите статистический тест, который дает вам вероятность того, что «нормальная ситуация» без какого-либо реального отклонения только за счет статистической флуктуации даст вот такое или еще более сильное отклонение. Эта вероятность называется p-значение. В биологии пороговое p-значение, ниже которого уже уверенно говорят про реальное отличие, составляет один или даже несколько процентов. В физике элементарных частиц такое отличие вообще не считают значимым, тут нет даже «указания на существование» какого-то отличия! Ответственное заявление об отличии звучит в ФЭЧ только для p-значений меньше одной двухмиллионной (то есть отклонение больше 5σ). Такой жесткий подход к достоверности утверждений выработался в ФЭЧ примерно полвека назад, в эпоху, когда экспериментаторы видели много отклонений со значимостью в районе 3σ и смело заявляли об открытии новых частиц, хотя потом эти «открытия» не подтверждались. Подробный рассказ об истоках этого критерия см. в постах Tommaso Dorigo (часть 1, часть 2).

Как решать 2 задание ЕГЭ по физике, примеры решения (Ростов-на-Дону)

Из последних КИМов ЕГЭ по физике следует, что задание 2 относится к разделу «Динамика» и может содержать расчетные задачи по следующим темам: «Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения».

Основные формулы, которые необходимо знать для успешного решения задания 2.

Сила тяжести

m - масса тела

g=10 м/с2ускорение свободного падения

Сила упругости

Δx – удлинение пружины

k – коэффициент жесткости пружины

Сила трения

µ - коэффициент трения

N – сила реакции опоры

Сила Архимеда (выталкивающая сила)

Vобъём погруженной части тела

g=10 м/с2ускорение свободного падения

Сила притяжения между телами (закон Всемирного тяготения)

G = 6,67*10-11 Н*м2/кг2 – гравитационная постоянная

m1 и m2 - массы взаимодействующих тел

r – расстояние между телами

Второй закон Ньютона

m – масса тела

R – равнодействующая всех сил, действующих на тело

a – ускорение, с которым движется тело под действием этих сил

При решении задач из раздела «Динамика» желательно придерживаться следующего алгоритма решения:

1. Сделать рисунок, на котором указать вектора всех сил, действующих на тело.

2. Если тело двигается с ускорением, указать направление этого ускорения. Если тело покоится или двигается равномерно, его ускорение a=0.

3. Составить уравнение движения (второй закон Ньютона) для рассматриваемого тела в его векторном виде.

3. Выбрать систему координат и спроецировать полученное уравнение на выбранные оси координат.

4. Расшифровать неизвестные величины, вошедшие в уравнение движения.

5. Решить полученную систему уравнений.

Задание 2 – это расчётные задачи базового уровня сложности, и для решения некоторых из них этот алгоритм будет чересчур подробным и перегруженным, так как их можно решить и без вспомогательного рисунка или даже без записи второго закона Ньютона. Это касается, например, заданий, в которых на тело действует только одна сила. Но привычка решать задания по приведенному выше алгоритму поможет ученикам успешно справиться с расчетными задачами по разделу «Динамика» повышенного и высокого уровней сложности – такие задания могут стоять в ЕГЭ под номерами 25 и 29.

Ответом на задание 2 является число, именно его нужно вписать в бланк ответов 1, не указывая единицы измерения.

Примеры решения

1. (ЕГЭ-2019)

Пружина жёсткостью 2*104 Н/м одним концом закреплена в штативе. На какую величину она растянется под действием силы 400 Н?

Ответ: ___________________________ см.

Решение:

Сделаем чертёж

Пружина под действием силы F привели в растянутое состояние. Кроме растягивающей силы F и силы упругости , стремящейся вернуть пружину в нерастянутое состояние, больше никакие силы на нее не действуют.

Запишем проекции сил на вертикальную ось Oy

F=Fупр

По закону Гука, сила упругости Fупр = kx, следовательно,

k - коэффициент жёсткости пружины, Δxеё удлинение.

Выразим величину растяжения пружины

Ответ: 2

  1. (ЕГЭ – 2020. Вариант 1 досрочного ЕГЭ)

Тело движется по горизонтальной плоскости. Нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость равна 40 Н, сила трения равна 10 Н. Определите коэффициент трения скольжения.

Ответ: _______ .

Решение:

Силу трения можно найти по формуле

Fтр= µN,

где N – сила реакции опоры, или по-другому нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость.

Ответ: 0,25.

  1. (ЕГЭ – 2020. Демонстрационный вариант)

Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них равна 2m, а расстояние между их центрами равно 2r?

Ответ: _______ пН.

Решение:

По закону Всемирного тяготения шары массами m1и m2, находящиеся друг от друга на расстоянии r, притягиваются друг к другу с силой

.

В первом случае

Во втором случае

Ответ: 0,2

  1. (ЕГЭ – 2019. Демонстрационный вариант)

По горизонтальному полу по прямой равномерно тянут ящик, приложив к нему горизонтальную силу 35 Н. Коэффициент трения скольжения между полом и ящиком равен 0,25. Чему равна масса ящика?

Ответ _______ кг.

Решение:

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

По второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, будет равна нулю, так как по условию задачи тело движется равномерно, то есть ускорение тела a=0.

Запишем это в проекциях на оси Ox и Oy

Ox: Fтр – F = 0,

Oy: N - m g=0.

Откуда N = mg, следовательно,

Fтр = µ N = µ mg.

Масса тела

Ответ: 14

  1. (ЕГЭ – 2018)

К пружине подвесили груз массой 150 г, вследствие чего пружина удлинилась на 1 см. Чему будет равно удлинение этой пружины, если к ней подвесить груз 450 г?

Ответ: __________ см.

Решение:

Переведём единицы измерения физических величин в систему СИ

m1 = 150 г = 0,15 кг, m2 = 450 г = 0,45 кг, Δx=1 см = 0,01 м.

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

На тело действует сила тяжести (Fт = mg), направленная вертикально вниз, и сила упругости со стороны пружины (Fупр = k Δx), направленная вертикально вверх.

В проекции на вертикальную ось Oy.

Fт =Fупр

mg = kΔx (1)

k - коэффициент жёсткости пружины, Δxеё удлинение.

Найдём, чему равен коэффициент жёсткости пружины

Выразим из выражения (1) удлинение пружины во втором случае

Ответ: 3

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТОВАРЫ

Международная система единиц (СИ) | Диаэм

Единицы измерения

Международная система единиц (СИ) (фр. Le Système International d'Unités (SI)) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее - единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.

Основные единицы системы СИ

Величина

Единица измерения

Обозначение

русское название

международное название

русское

международное

Длина

метр

metre (meter)

м

m

Масса

килограмм

kilogram

кг

kg

Время

секунда

second

с

s

Сила тока

ампер

ampere

А

A

Термодинамическая температура

кельвин

kelvin

К

K

Сила света

кандела

candela

кд

cd

Количество вещества

моль

mole

моль

mol

Производные единицы системы СИ

Величина

Единица измерения

Обозначение

русское название

международное название

русское

международное

Плоский угол

радиан

radian

рад

rad

Телесный угол

стерадиан

steradian

ср

sr

Температура по шкале Цельсия¹

градус Цельсия

degree Celsius

°C

°C

Частота

герц

hertz

Гц

Hz

Сила

ньютон

newton

Н

N

Энергия

джоуль

joule

Дж

J

Мощность

ватт

watt

Вт

W

Давление

паскаль

pascal

Па

Pa

Световой поток

люмен

lumen

лм

lm

Освещённость

люкс

lux

лк

lx

Электрический заряд

кулон

coulomb

Кл

C

Разность потенциалов

вольт

volt

В

V

Сопротивление

ом

ohm

Ом

Ω

Электроёмкость

фарад

farad

Ф

F

Магнитный поток

вебер

weber

Вб

Wb

Магнитная индукция

тесла

tesla

Тл

T

Индуктивность

генри

henry

Гн

H

Электрическая проводимость

сименс

siemens

См

S

Активность (радиоактивного источника)

беккерель

becquerel

Бк

Bq

Поглощённая доза ионизирующего излучения

грэй

gray

Гр

Gy

Эффективная доза ионизирующего излучения

зиверт

sievert

Зв

Sv

Активность катализатора

катал

katal

кат

ka

¹) - Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K - 273,15

Кратные единицы - единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Кратность

Приставка

Обозначение

русская

международная

русское

международное

101

дека

deca

да

da

102

гекто

hecto

г

h

103

кило

kilo

к

k

106

мега

Mega

М

M

109

гига

Giga

Г

G

1012

тера

Tera

Т

T

1015

пета

Peta

П

P

1018

экса

Exa

Э

E

1021

зетта

Zetta

З

Z

1024

йотта

Yotta

И

Y

Дольные единицы составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Дольность

Приставка

Обозначение

русская

международная

русское

международное

10-1

деци

deci

д

d

10-2

санти

centi

с

c

10-3

милли

milli

м

m

10-6

микро

micro

мк

µ (u)

10-9

нано

nano

н

n

10-12

пико

pico

п

p

10-15

фемто

femto

ф

f

10-18

атто

atto

а

a

10-21

зепто

zepto

з

z

10-24

йокто

yocto

и

y

Формула силы в физике

Содержание:

Определение и формула силы

Определение

Силой называют векторную величину, которая характеризует взаимодействия тел.{n} \bar{F}_{i}=\frac{d \bar{p}}{d t}(1)$$

где $\bar{p}=m \bar{v}$ - импульс тела, m–масса рассматриваемого тела, $\bar{v}$ - скорость. Надо отметить, что уравнение (1) строго применимо только относительно материальной точки. Если рассматривается протяженное тело, то под скоростью понимают скорость движения центра масс тела.

Если масса материальной точки (m)не изменяется во времени, то формула, определяющая результирующую силу, приложенную к ней (второй закон Ньютона) можно представить в виде:

$$\bar{F}=m \frac{d \bar{v}}{d t}=m \bar{a}(2)$$

где $\bar{a}$ – ускорение, которое материальная точка приобретает в результате воздействия на нее силы. Выражение (2) показывает то, что если $\bar{F}$=0, то тело (материальная точка) движется равномерно и прямолинейно или покоится.

Если сила, приложенная к телу, является постоянной (по модулю и направлению), то формулу для нее можно представить в виде:

$$F=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{m\left(v_{2}-v_{1}\right)}{t_{2}-t_{1}}$$

Единицы измерения силы

Основной единицей измерения момента силы в системе СИ является: [F]=Н=(кг•м)/с2

В СГС: [F]=дин

1Н=105 дин

Примеры решения задач

Пример

Задание.{2}}(1.4)$$

то, учитывая выражения (1.2) и (1.3), получаем:

$a = 6 \alpha t (1.5)$

Так как ay=0, то получаем, что сила, которая действует на нашу точку, направлена по оси X, так как направление ускорение и силы совпадают, а мы получили:

$$\bar{a}=6 \alpha t \cdot \bar{i}(1.6)$$

где $\bar{i}$ – единичный вектор, направленный по оси X.

Исходя из второго закона Ньютона, имеем:

$$F=m \cdot 6 \alpha t, \bar{F}=m 6 \alpha t \cdot \bar{i}$$

Ответ. Так как $F=m \cdot 6 \alpha t$, то с течением времени сила увеличивается по модулю.

Слишком сложно?

Формула силы не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Пример

Задание. Два параллелепипеда лежат на горизонтальной поверхности. Они соприкасаются. Данные тела могут скользить по поверхности опоры без трения. Масса одного тела равна m1, второго - m2. Первое тело толкнули с силой F0.{\prime}}=\left(m_{1}+m_{2}\right) \bar{a}(2.3)$$

В проекции на ось X уравнение (2.3) примет вид:

$$F_{0}=\left(m_{1}+m_{2}\right) a(2.4)$$

Из уравнения (2.4) выразим ускорение:

$$a=\frac{F_{0}}{m_{1}+m_{2}}$$

Подставим правую часть выражения (2.5) в (2.2) вместо ускорения:

$$F=F_{0}-m_{1} \cdot \frac{F_{0}}{m_{1}+m_{2}}$$

Ответ. $F=F_{0}-m_{1} \cdot \frac{F_{0}}{m_{1}+m_{2}}$

Читать дальше: Формула сопротивления.

Физический алфавит ...

гига килограмм

Нижний регистр букв

Верхний case Letters

Греческие буквы * и их имена Сокращенное обозначение уравнения для физической величины Символ единицы С.I. Префикс и его значение
NB оно всегда предшествует символу единицы
а А α Α альфа

А = площадь

A = нуклон число (атомная масса)

а = ускорение

а = Константа Вейна

a = альфа-частица

а = атто х 10 -18
б B β Β бета

В = плотность магнитного потока

б = бета-частица

В = звонок (сила звука)

Бк = беккерель (активность)

c C χ Χ χ

С = емкость

c = скорость света

c = удельная теплоемкость

o С = градус Цельсия (температура) с = сенти х 10 -2
d D δ Δ δ

д = диаметр

d = расстояние

D = расстояние от экрана с рисунком бахромы

D = поглощенная доза

Δ = изменение в

δ = небольшое изменение

Д = диоптрия (оптическая сила линзы)

дБ = децибел (интенсивность звука)

д = деци

да = дека (или дека)

х 10 -1

х 10 1

е E ε Ε ε

e = заряд электрона

E = энергия

E k = кинетическая энергия

E = напряженность электрического поля

E = модуль Юнга

ε = ЭДС

ε = деформация растяжения

ε o = диэлектрическая проницаемость свободного пространства

эВ = электрон-вольт (энергия) E = exa х 10 18
ж F φ Φ фи

F = сила

f = частота

f = фокусное расстояние

f e = фокусное расстояние линзы окуляра

f o = фокусное расстояние линзы объектива

Φ = поток

φ = работа выхода

F = фарад (емкость) f = фемто х 10 -15
грамм грамм γ Γ гамма

г = напряженность гравитационного поля

g = ускорение свободного падения

G = гравитационная постоянная

G = проводимость

γ = гамма-луч

Гр = серый (поглощенная доза) G = х 10 9
час ЧАС η Η эта

h = высота

h = постоянная Планка

H = эквивалент дозы>

H = постоянная Хаббла

Η = коэффициент вязкости

H = Генри (индуктивность)

Гц = герц (частота)

ч = гектон х 10 2
я я ι Ι йота

I = текущий

I 0 = пиковый ток

I = интенсивность звука

I = момент инерции

j J θ Θ тета

Дж = плотность тока

Дж = момент инерции

Θ = угол

Дж = джоуль (энергия)
k K κ Κ каппа

k = постоянная Больцмана

k = жесткость пружины

K = кельвин (абсолютная температура)

кг = килограмм (масса)

k = х 10 3
л L λ Λ лямбда

л = длина

л = скрытая теплоемкость

λ = длина волны

λ = постоянная затухания

L = собственная индуктивность

L = угловой момент

ln = натуральный логарифм

журнал = журнал по основанию 10

л = литр (= 1000см 3 ) - измерение объема
м M м μ му

m = масса

M = увеличение

μ = проницаемость

μ = коэффициент трения

м = метр (длина)

м 2 = квадратный метр (площадь)

м 3 = кубический метр (объем)

M = мега

м =

милли

мк = микро

х 10 6

х 10 -3

х 10 -6

п N ν Ν ню

N = число

N O = исходный номер

N A = постоянная Авогадро

N = количество витков провода

n = количество родинок

n = порядок дифракции

n = количество носителей заряда на единицу объема

n = показатель преломления

N = ньютон (сила или вес) п = нано х 10 -9
о О ο Ο омикрон НЕ используется ни для чего - его слишком легко спутать с числом ноль
п п π Π пи

P = мощность

p = давление

p = импульс

π = 3.14

Па = паскаль (давление)

p = pico

P = пета

х 10 -12

х 10 15

q Q

Q = заряд

Q = тепло энергия

Q = качество фактор

р р ρ Ρ rho

r = радиус

R = сопротивление

R = молярная газовая постоянная

R = реакционная сила

ρ = плотность

ρ = удельное сопротивление

рад = радиан

s S σ Σ сигма

с = смещение (векторная версия расстояния)

с = ширина щели

σ = проводимость

σ = растягивающее напряжение

σ = постоянная Стефана

Σ = сумма

с = секунда (время)

Зв = зиверт (эквивалент дозы)

S = сименс (проводимость)

т Т τ Τ тау

t = время

T = температура

T = период формы волны

T 1/2 = период полураспада

T E = эффективный период полураспада

T B = блогический период полураспада

T P = физический период полураспада

T = тесла (плотность магнитного потока) Т = тера х 10 12
ты U υ Υ ипсилон

u = начальная скорость

u = расстояние изображения

U = значение U

U = внутреннее тепло системы

u = атомная единица массы (масса на атомных уровнях)
v V

v = скорость

v = конечная скорость (при использовании вместе с 'u')

v = расстояние до изображения

V = объем

В = разность потенциалов

В 0 = пиковое напряжение

В = вольт (электрический потенциал)
ш W ω Ω омега

Вт = выполненная работа

ω = угловая скорость

w = ширина бахромы

Ом = Ом (электрическое сопротивление)

Вт = ватт (мощность)

Wb = weber (магнитный поток)

Икс Икс χ Χ чи

x = ширина

X = реактивное сопротивление

у Y ξ Ξ xi

y = высота

г = йокто

Y = йота

х 10 -24

х 10 24

z Z ζ Ζ дзета

z = глубина

Z = протонное число (атомный номер)

z = zepto

Z = дзета

х 10 -21

х 10 21

ПРИМЕЧАНИЕ НАСКОЛЬКО ВАЖНА ПЕРЕДАЧА БУКВЫ - УЗНАТЬ ПРИНЯТЫЕ СИМВОЛЫ ОСТОРОЖНО!!!

NB A кандидаты уровня должны:


(а) определяют символы, используемые в уравнении и
(b) условия, при которых уравнения применяются !!!

f Значение в физике - Что означает f в физике? f Определение

Значение для f - это поток, а другие значения расположены внизу, которые имеют место в терминологии физики, а f имеет 2 разных значения.Все значения, принадлежащие аббревиатуре f, используются только в терминологии Physics, другие значения не обнаруживаются. Если вы хотите увидеть другие значения, щелкните ссылку f, означающую. Таким образом, вы будете перенаправлены на страницу, где указаны все значения f.
Если внизу не указано 2 разных значения аббревиатуры f, выполните поиск еще раз, введя структуру вопросов, такую ​​как «что означает f в физике, значение f в физике». Кроме того, вы можете выполнить поиск, набрав f в поле поиска, которое находится на нашем веб-сайте.

Смысл астрологических запросов

f Смысл в физике

  1. Линии потока магнитной силы, движущиеся в магнитном поле. Физика
  2. волокно (а) Физика

Также найдите значение f для физики в других источниках.

Что означает физика?

Мы составили запросы в поисковых системах о для аббревиатуры и разместили их на нашем веб-сайте, выбрав наиболее часто задаваемые вопросы. Мы думаем, что вы задали аналогичный вопрос поисковой системе, чтобы найти значение аббревиатуры f, и мы уверены, что следующий список привлечет ваше внимание.

  1. Что означает f для физики?

    f означает Flux.
  2. Что означает аббревиатура f в физике?

    В физике аббревиатура f означает «волокна».
  3. Что такое определение f?
    f определение - "Flux".
  4. Что означает f в физике?
    f означает, что "Flux" по физике.
  5. Что такое аббревиатура f?
    f аббревиатура «Flux».
  6. Что такое сокращение от Flux?
    Сокращение от "Flux" - f.
  7. Каково определение аббревиатуры f в физике?
    Сокращенное обозначение f - «волокно (и)».
  8. Какова полная форма аббревиатуры f?
    Полная форма сокращения f - «Flux».
  9. Каково полное значение f в физике?
    Полное значение f - «волокно (и)».
  10. Какое объяснение f в физике?
    Объяснение для f - "Flux".
Что означает аббревиатура f в астрологии?

Мы не оставили места только значениям определений f.Да, мы знаем, что ваша основная цель - объяснение аббревиатуры f. Однако мы подумали, что вы можете рассмотреть астрологическую информацию о аббревиатуре f в астрологии. Поэтому астрологическое описание каждого слова доступно внизу.

f Аббревиатура в астрологии
  • f (буква f)

    Вы идеалистичны и романтичны, возносите своего возлюбленного на пьедестал. Вы ищете лучшего друга, которого можете найти. Вы кокетничаете, но, будучи преданным, вы очень лояльны.. Вы чувственны, сексуальны и страстны в личной жизни. На публике вы можете быть эффектным, экстравагантным и галантным. Вы рождены романтиком. Драматические сцены - ваше любимое времяпрепровождение в фантазиях. Вы можете быть очень щедрым любовником.

Сила, масса и ускорение: второй закон движения Ньютона

Первый закон движения Исаака Ньютона гласит: «Покоящееся тело будет оставаться в покое, а движущееся тело останется в движении, если на него не действует внешняя сила». Что же тогда происходит с телом при приложении к нему внешней силы? Эта ситуация описывается вторым законом движения Ньютона.

Согласно НАСА, этот закон гласит: «Сила равна изменению количества движения за изменение во времени. Для постоянной массы сила равна массе, умноженной на ускорение». Это записывается в математической форме как F = м a

F - сила, m - масса и a - ускорение. Математика, стоящая за этим, довольно проста. Если вы удвоите силу, вы удвоите ускорение, но если вы удвоите массу, вы уменьшите ускорение вдвое.

Ньютон опубликовал свои законы движения в 1687 году в своей основополагающей работе «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» («Математические принципы естественной философии»), в которой он формализовал описание того, как массивные тела движутся под действием внешних сил.

Ньютон расширил более раннюю работу Галилео Галилея, который разработал первые точные законы движения масс, по словам Грега Ботуна, профессора физики в Университете Орегона. Эксперименты Галилея показали, что все тела ускоряются с одинаковой скоростью, независимо от размера и массы.Ньютон также раскритиковал и расширил работы Рене Декарта, который также опубликовал свод законов природы в 1644 году, через два года после рождения Ньютона. Законы Декарта очень похожи на первый закон движения Ньютона.

Ускорение и скорость

Второй закон Ньютона гласит, что когда на массивное тело действует постоянная сила, она заставляет его ускоряться, то есть изменять его скорость с постоянной скоростью. В простейшем случае сила, приложенная к неподвижному объекту, заставляет его ускоряться в направлении силы.Однако, если объект уже находится в движении или если эта ситуация рассматривается из движущейся инерциальной системы отсчета, это тело может казаться ускоряющимся, замедляющимся или меняющим направление в зависимости от направления силы и направлений, в которых объект и система отсчета движутся относительно друг друга.

Жирные буквы F и a в уравнении показывают, что сила и ускорение векторных величин, что означает, что они имеют как величину, так и направление.Сила может быть одной силой или сочетанием более чем одной силы. В этом случае мы бы записали уравнение как ∑ F = м a

Большая Σ (греческая буква сигма) представляет векторную сумму всех сил, или суммарную силу, действующую на тело.

Довольно сложно представить приложение постоянной силы к телу в течение неопределенного промежутка времени. В большинстве случаев силы могут быть приложены только в течение ограниченного времени, создавая так называемый импульс .Для массивного тела, движущегося в инерциальной системе отсчета без каких-либо других сил, таких как трение, действующих на него, определенный импульс вызовет определенное изменение его скорости. Тело может ускориться, замедлиться или изменить направление, после чего оно продолжит движение с новой постоянной скоростью (если, конечно, импульс не заставит тело остановиться).

Однако есть одна ситуация, в которой мы действительно сталкиваемся с постоянной силой - силой, вызванной гравитационным ускорением, которая заставляет массивные тела оказывать на Землю нисходящую силу.В этом случае постоянное ускорение свободного падения записывается как g , а Второй закон Ньютона становится F = mg . Обратите внимание, что в этом случае F и g обычно не записываются как векторы, потому что они всегда указывают в одном направлении, вниз.

Произведение массы на гравитационное ускорение, мг , известно как вес , что представляет собой просто еще один вид силы. Без гравитации массивное тело не имеет веса, а без массивного тела гравитация не может создавать силу.Чтобы преодолеть гравитацию и поднять массивное тело, вы должны создать направленную вверх силу м a , которая больше, чем сила тяжести, направленная вниз мг .

Второй закон Ньютона в действии

Ракеты, путешествующие в космосе, охватывают все три закона движения Ньютона.

Если ракете необходимо замедлить, ускориться или изменить направление, для ее толчка используется сила, обычно исходящая от двигателя. Величина силы и место, в котором она обеспечивает толчок, могут изменять либо скорость (часть величины ускорения), либо направление, либо и то, и другое.

Теперь, когда мы знаем, как массивное тело в инерциальной системе отсчета ведет себя, когда на него действует внешняя сила, например, как двигатели, создающие толкающий маневр ракеты, что происходит с телом, которое проявляет эту силу? Эта ситуация описывается третьим законом движения Ньютона.

Дополнительный отчет от Рэйчел Росс, автора Live Science.

См. Также:

Дополнительные ресурсы

ньютоновская механика - Что имеет в виду Фейнман, когда говорит, что $ F = ma $ неточно?

F = ma - это не определение силы, потому что сила имеет гораздо большее значение, чем просто число.Что вы можете сделать, так это сказать:

«Позвольте мне определить переменную x, которую я назову силой как масса * ускорение».

Теперь вы попадаете в реальный мир и видите ускоряющееся тело. Вы скажете, что я могу вычислить переменную x для этого тела. Более того, если вы дадите мне x для этого тела, я смогу вычислить его ускорение или массу. Это то, что делают математики.

Теперь приходит физик и говорит: давайте посмотрим, как веревка тянет за блок!

Математик быстро вычисляет значение переменной x, наблюдая за ускорением блока, и удовлетворяется.

Но физика интересует "причина" движения блока. Он спрашивает, что похоже на движение этого блока, и какие-либо движения другой массы?

Он думает и наблюдает за множеством движущихся блоков по разным причинам и приходит к следующему: -

Я видел много движущихся блоков. Хотя у всех были разные источники, вызывающие их движение, я мог бы обобщить кое-что из этих случаев. Казалось, что движение зависит не от источника, а что-то еще , которое источник произвел в месте расположения блока.2 $ присваивается номер 2 и так далее ... (Обратите внимание, как эта нумерация не существовала бы, если бы он не заметил, что существует вещь, называемая dorce ... на самом деле, нумеровать было бы нечего!) Теперь закономерности, которые он наблюдает в мире, и его нумерация: -

  1. Когда 2 dorces, которым присвоены номера x и -x, заставляют воздействовать на частицу одновременно, она не перемещается! Неважно, какой х был.
  2. Когда сила с номером x действует на 2 массы по 1 кг $, связанные вместе, наблюдается половина ускорения; когда сила с номером x применяется к 3 массам по 1 кг $, связанным вместе, полученное ускорение было равно 1/3 $ исходному, и так далее.Неважно, какой х был.
  3. Когда 2 силы, пронумерованные x и y, заставляют действовать вместе на частицу, создаваемое ускорение складывается из ускорения, возникающего в случае, когда каждое из них действует в одиночку.

До тех пор, пока вы не увидите того, что воспринимает физик, вы не знаете, что такое обман. Вы также не поймете того факта, что то, что он сделал, классифицировало все дорсы вселенной и пронумеровало каждую группу.

Теперь, видя свойства 1, 2, 3 и свою нумерацию, он объявляет: «Любой dorce» присваивается номер d = ma, где m - масса частицы, а a - ускорение, производимое в частице, когда сила, которую нужно пронумеровать, равна Применяя к нему и своими экспериментами, я предполагаю, что свойства 1,2,3 сохраняются во всех случаях, когда на какое-либо тело применяется какой-либо обман.Это результат того способа, которым он выбрал нумерацию, а также присущих ему свойств dorce, что $ d = ma $ содержит $ * $ (и не определено) и что dorces можно суммировать, чтобы получить чистый dorce.

$ * $ во всех наблюдаемых нами случаях.
Теперь, как только мы наблюдаем $ d! = Ma $, т.е. что число, которое мы присвоили dorce, не равно произведению массы и ускорения, произведенного этим dorce, мы можем изменить число, присвоенное этому dorce!

ПРИМЕЧАНИЕ : - Физик мог бы сказать: давайте, , просто определим d = ma и скажем, что это осознанный обман, и давайте воспользуемся свойствами 1,2,3.Теперь у него будет , чтобы доказать , что это определение dorce, которое присваивает число ma каждому dorce который вызывает ускорение тела массой m, согласуется с правилами 1, 2, 3. (в отличие от предыдущего случая, когда предполагалось, что все 3 свойства выполняются) ЭТО НЕ МОЖЕТ БЫТЬ ДОКАЗАНО. (Подумайте, почему?)
Следовательно, физик никогда не определит dorce как ma.

Было два вида приближений, как в 4-м блоке: - $ 1.) $ Физик не измеряет все возможные случаи.(Он точно никогда не сможет).
$ 2.) $ Каждый раз, когда он измерял ускорение и массу, он измерял только до определенных десятичных знаков (он никогда не сможет до бесконечности десятичных знаков)
Итак, все физические законы, которые он предложит, будут своего рода приближениями.

Сила и масса | Безграничная физика

Сила

Сила - это любое влияние, которое заставляет объект изменяться в отношении его движения, направления или геометрической конструкции.

Цели обучения

Определите взаимосвязь между массой и ускорением при определении силы

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сила указывается как векторная величина, что означает, что она имеет элементы как величины, так и направления. Масса и ускорение соответственно.
  • С точки зрения непрофессионала, сила - это толчок или тяга, которые можно определить с помощью различных стандартов.
  • Динамика - это исследование силы, которая заставляет объекты и системы двигаться или деформироваться.
  • Внешние силы - это любые внешние силы, действующие на тело, а внутренние силы - это любые силы, действующие внутри тела.
Ключевые термины
  • сила : Сила - это любое влияние, которое заставляет объект претерпевать определенные изменения, касающиеся его движения, направления или геометрической конструкции.
  • скорость : векторная величина, которая обозначает скорость изменения положения относительно времени или скорость с направленным компонентом.
  • вектор : Направленная величина, имеющая как величину, так и направление; между двумя точками.

Обзор сил

В физике сила - это любое влияние, которое заставляет объект претерпевать определенные изменения, касающиеся его движения, направления или геометрической конструкции. Он измеряется в системе СИ - Ньютон. Сила - это сила, которая может заставить объект с массой изменять свою скорость, то есть ускоряться, или которая может вызвать деформацию гибкого объекта.Сила также может быть описана интуитивно понятными понятиями, такими как толчок или тяга. Сила имеет как величину, так и направление, что делает ее векторной величиной.

Что такое сила? : Описывает, что такое силы и что они делают.

Качества силы

Первоначальная форма второго закона Ньютона гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна скорости изменения его количества движения. Этот закон также означает, что ускорение объекта прямо пропорционально чистой силе, действующей на объект, происходит в направлении чистой силы и обратно пропорционально массе объекта.

Как мы уже упоминали, сила - это векторная величина. Вектор - это одномерный массив с элементами как величины, так и направления. В векторе силы масса [latex] \ text {m} [/ latex] - это составляющая величины, а ускорение [latex] \ text {a} [/ latex] - это составляющая направления. Уравнение для силы записано:

[латекс] \ text {F} = \ text {m} \ cdot \ text {a} [/ latex]

Понятия, связанные с силой, включают тягу, которая увеличивает скорость объекта; сопротивление, уменьшающее скорость объекта; и крутящий момент, который вызывает изменения скорости вращения объекта.Силы, которые не действуют равномерно на все части тела, также вызывают механические напряжения - технический термин для обозначения воздействий, вызывающих деформацию материи. В то время как механическое напряжение может оставаться внутри твердого объекта, постепенно деформируя его, механическое напряжение в жидкости определяет изменения ее давления и объема.

Динамика

Динамика - это изучение сил, которые заставляют объекты и системы двигаться. Чтобы понять это, нам нужно рабочее определение силы. Наше интуитивное определение силы, то есть толчка или тяги, - хорошее место для начала.Мы знаем, что толчок или притяжение имеют как величину, так и направление (следовательно, это векторная величина) и могут значительно различаться в каждом отношении.

показывает несколько примеров «тяни-толкай» природы силы. Верхний левый пример - это система шкивов. Сила, которую кто-то должен был бы потянуть за кабель, должна была бы равняться и превышать силу, создаваемую массой объекта и действием силы тяжести на этот объект, чтобы система двигалась вверх. Правый верхний пример показывает, что любой объект, лежащий на поверхности, по-прежнему будет оказывать на эту поверхность силу.Нижний пример - это два магнита, притягивающиеся друг к другу под действием магнитной силы.

Примеры силы : Некоторые ситуации, в которых действуют силы.

Масса

Масса - это физическое свойство материи, которое зависит от размера и формы материи и выражается в килограммах в системе СИ.

Цели обучения

Обоснуйте значение понимания массы в физике

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Масса - это количественная мера сопротивления объекта ускорению.
  • Согласно второму закону движения Ньютона, если на тело фиксированной массы m действует единственная сила F, его ускорение a определяется как F / m.
  • Масса занимает центральное место во многих понятиях физики, включая вес, импульс, ускорение и кинетическую энергию.
  • Согласно второму закону движения Ньютона, если на тело фиксированной массы m действует единственная сила F, его ускорение a определяется как F / m.
Ключевые термины
  • масса : количество вещества, которое содержит тело, независимо от его массы или объема.Это одно из четырех основных свойств материи. В системе СИ измеряется в килограммах.

Что такое масса?

Все элементы обладают физическими свойствами, значения которых могут помочь описать физическое состояние элемента. Изменения этих свойств могут описывать элементные преобразования. Физические свойства не меняют химическую природу вещества. Физическое свойство, которое мы покрываем в этом атоме, называется массой.

Масса определяется как количественная мера сопротивления объекта ускорению.Термины «масса» и «вес» часто меняют местами, но это неверно. Вес - это другое свойство материи, которое, хотя и связано с массой, является не массой, а, скорее, величиной гравитационной силы, действующей на данное тело материи. Масса - это внутреннее свойство, которое никогда не меняется.

Единицы массы

Чтобы что-то измерить, необходимо установить стандартное значение, используемое по отношению к объекту измерения. 2} \ vert [/ latex]

Второй закон движения Ньютона: концепция системы

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите чистую силу, внешнюю силу и систему.
  • Поймите второй закон движения Ньютона.
  • Примените второй закон Ньютона для определения веса объекта.

Второй закон движения Ньютона тесно связан с первым законом движения Ньютона. Он математически устанавливает причинно-следственную связь между силой и изменениями в движении. Второй закон движения Ньютона является более количественным и широко используется для расчета того, что происходит в ситуациях, связанных с действием силы. Прежде чем мы сможем записать второй закон Ньютона в виде простого уравнения, дающего точное соотношение силы, массы и ускорения, нам необходимо отточить некоторые идеи, которые уже упоминались.

Во-первых, что мы подразумеваем под изменением движения? Ответ заключается в том, что изменение движения эквивалентно изменению скорости. Изменение скорости по определению означает наличие ускорения . Первый закон Ньютона гласит, что чистая внешняя сила вызывает изменение движения; таким образом, мы видим, что чистая внешняя сила вызывает ускорение .

Сразу возникает еще один вопрос. Что мы подразумеваем под внешней силой? Интуитивное представление о внешнем является правильным - внешняя сила действует извне из интересующей системы .Например, на рис. 1 (а) интересующей системой является вагон плюс ребенок в нем. Две силы, действующие со стороны других детей, - это внешние силы. Между элементами системы действует внутренняя сила. Снова посмотрев на рисунок 1 (а), сила, которую ребенок в повозке прикладывает, чтобы повиснуть на повозке, является внутренней силой между элементами интересующей системы. Согласно первому закону Ньютона, только внешние силы влияют на движение системы. (Внутренние силы фактически отменяются, как мы увидим в следующем разделе.) Вы должны определить границы системы, прежде чем сможете определить, какие силы являются внешними . Иногда система очевидна, тогда как в других случаях определение границ системы более тонкое. Концепция системы является фундаментальной для многих областей физики, как и правильное применение законов Ньютона. Эта концепция будет неоднократно пересматриваться в нашем путешествии по физике.

Рис. 1. Различные силы, действующие на одну и ту же массу, вызывают разное ускорение.а) Двое детей толкают тележку с ребенком в ней. Показаны стрелки, представляющие все внешние силы. Интересующая система - это повозка и ее водитель. Вес системы w и опора земли N также показаны для полноты и, как предполагается, отменяют. Вектор f представляет трение, действующее на вагон, и действует влево, противодействуя движению вагона. (b) Все внешние силы, действующие на систему, складываются, чтобы получить результирующую силу, F net .На диаграмме свободного тела показаны все силы, действующие на интересующую систему. Точка представляет собой центр масс системы. Каждый вектор силы простирается от этой точки. Поскольку справа действуют две силы, мы рисуем векторы коллинеарно. (c) Большая чистая внешняя сила вызывает большее ускорение ( a '> a ), когда взрослый толкает ребенка.

Теперь кажется разумным, что ускорение должно быть прямо пропорционально и в том же направлении, что и чистая (полная) внешняя сила, действующая на систему.Это предположение было проверено экспериментально и показано на рисунке 1. В части (а) меньшая сила вызывает меньшее ускорение, чем большая сила, показанная в части (с). Для полноты картины также показаны вертикальные силы; предполагается, что они отменяются, поскольку нет ускорения в вертикальном направлении. Вертикальные силы - это вес w и опора на землю N , а горизонтальная сила f представляет собой силу трения. Они будут обсуждаться более подробно в следующих разделах.А пока мы определим трение как силу, которая противодействует движению мимо друг друга соприкасающихся объектов. На рисунке 1 (b) показано, как векторы, представляющие внешние силы, складываются вместе, чтобы получить результирующую силу,

.

Ф нетто .

Чтобы получить уравнение для второго закона Ньютона, сначала запишем соотношение ускорения и чистой внешней силы как пропорциональность

[латекс] \ text {a} \ propto {\ text {F} _ {net}} \\ [/ latex]

, где символ ∝ означает «пропорционально», а F net - это чистая внешняя сила .(Чистая внешняя сила представляет собой векторную сумму всех внешних сил и может быть определена графически, используя метод "голова к хвосту", или аналитически, используя компоненты. Методы такие же, как и для сложения других векторов, и рассматриваются в двумерной кинематике.) Эта пропорциональность выражает то, что мы сказали словами - ускорение прямо пропорционально чистой внешней силе . После выбора интересующей системы важно определить внешние силы и игнорировать внутренние.Это огромное упрощение - не учитывать многочисленные внутренние силы, действующие между объектами внутри системы, такие как мышечные силы в теле ребенка, не говоря уже о мириадах сил между атомами в объектах, но, делая это, мы можем легко решить некоторые очень сложные проблемы с минимальной ошибкой благодаря нашему упрощению.

Теперь также кажется разумным, что ускорение должно быть обратно пропорционально массе системы. Другими словами, чем больше масса (инерция), тем меньше ускорение, создаваемое данной силой.И действительно, как показано на рисунке 2, та же самая чистая внешняя сила, приложенная к автомобилю, вызывает гораздо меньшее ускорение, чем при приложении к баскетбольному мячу. Пропорциональность записывается как

.

[латекс] \ text {a} \ propto {\ frac {1} {m}} \\ [/ latex]

, где м - масса системы. Эксперименты показали, что ускорение прямо обратно пропорционально массе, точно так же, как оно прямо линейно пропорционально чистой внешней силе.

Рис. 2. Одна и та же сила, действующая на системы разной массы, вызывает разное ускорение.(a) Баскетболист толкает баскетбольный мяч, чтобы сделать передачу. (Влияние силы тяжести на мяч игнорируется.) (B) Тот же игрок оказывает идентичное усилие на остановившийся внедорожник и производит гораздо меньшее ускорение (даже если трение незначительно). (c) Диаграммы свободного тела идентичны, что позволяет напрямую сравнить две ситуации. По мере того, как вы будете решать больше задач, появится серия паттернов для диаграммы свободного тела.

Было обнаружено, что ускорение объекта зависит только от чистой внешней силы и массы объекта.Объединение двух только что приведенных пропорциональностей дает второй закон движения Ньютона.

Второй закон движения Ньютона

Ускорение системы прямо пропорционально чистой внешней силе, действующей на систему, и в том же направлении, и обратно пропорционально ее массе. В форме уравнения второй закон движения Ньютона равен

.

[латекс] {\ text {a}} = \ frac {{{\ text {F}}} _ {\ text {net}}} {m} \\ [/ latex].

Это часто записывается в более знакомой форме

F нетто = м a .

Если рассматривать только величину силы и ускорения, это уравнение просто

F сеть = ma.

Хотя эти последние два уравнения на самом деле одинаковы, первое дает больше понимания того, что означает второй закон Ньютона. Закон представляет собой причинно-следственную связь между тремя величинами, которая не просто основана на их определениях. Справедливость второго закона полностью основана на экспериментальной проверке.

F net = м используется для определения единиц силы в терминах трех основных единиц массы, длины и времени. Единица силы в системе СИ называется ньютон (сокращенно Н) и представляет собой силу, необходимую для ускорения системы массой 1 кг со скоростью 1 м / с 2 . То есть, поскольку F чистая = м a ,

1 Н = 1 кг ⋅ м / с 2 .

В то время как почти весь мир использует ньютон в качестве единицы силы, в Соединенных Штатах наиболее известной единицей силы является фунт (фунт), где 1 N = 0.225 фунтов

Вес и гравитационная сила

Когда объект падает, он ускоряется к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что общая сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивление воздуха незначительно, чистая сила, действующая на падающий объект, - это сила тяжести, обычно называемая его весом Вт. Вес можно обозначить как вектор w, потому что он имеет направление; вниз - это, по определению, направление силы тяжести, и, следовательно, вес - это сила, направленная вниз.Величина веса обозначается как w . Галилей показал, что при отсутствии сопротивления воздуха все объекты падают с одинаковым ускорением g . Используя результат Галилея и второй закон Ньютона, мы можем вывести уравнение для веса.

Рассмотрим объект массой м , падающий вниз к Земле. Он испытывает только направленную вниз силу тяжести, величина которой составляет w . Второй закон Ньютона гласит, что величина чистой внешней силы, действующей на объект, составляет F net = ма .Поскольку на объект действует только сила тяжести, направленная вниз, F net = w . Мы знаем, что ускорение объекта под действием силы тяжести составляет g , или a = g . Подставляя их во второй закон Ньютона, получаем

Вес

Это уравнение для веса - силы тяжести, действующей на массу m:

w = мг

Так как g = 9,80 м / с 2 на Земле, вес 1.0 кг объекта на Земле составляет 9,8 Н, как мы видим:

w = мг = (1,0 кг) (9,80 м / с 2 ) = 9,8 Н.

Напомним, что g может принимать положительное или отрицательное значение в зависимости от положительного направления в системе координат. Обязательно учтите это при решении задач с весом.

Когда чистая внешняя сила, действующая на объект, равна его весу, мы говорим, что он находится в свободном падении . То есть единственная сила, действующая на объект, - это сила тяжести.В реальном мире, когда объекты падают вниз к Земле, они никогда не находятся в состоянии свободного падения, потому что на объект всегда действует некоторая восходящая сила из воздуха.

Ускорение свободного падения g незначительно меняется по поверхности Земли, поэтому вес объекта зависит от местоположения и не является внутренним свойством объекта. Вес резко меняется, если человек покидает поверхность Земли. На Луне, например, ускорение свободного падения всего 1.67 м / с 2 . Таким образом, масса в 1,0 кг имеет вес 9,8 Н на Земле и всего около 1,7 Н на Луне.

Самое широкое определение веса в этом смысле состоит в том, что вес объекта - это сила тяжести, действующая на него со стороны ближайшего большого тела , такого как Земля, Луна, Солнце и так далее. Это наиболее распространенное и полезное определение веса в физике. Однако оно кардинально отличается от определения веса, используемого НАСА и популярными СМИ в отношении космических путешествий и исследований.Когда они говорят о «невесомости» и «микрогравитации», они на самом деле имеют в виду явление, которое в физике мы называем «свободным падением». Мы будем использовать приведенное выше определение веса и проведем тщательное различие между свободным падением и фактической невесомостью.

Важно знать, что вес и масса очень разные физические величины, хотя они тесно связаны. Масса - это количество материи (сколько «вещества») и не изменяется в классической физике, тогда как вес - это сила тяжести, которая зависит от силы тяжести.Заманчиво приравнять эти два понятия, поскольку большинство наших примеров имеет место на Земле, где вес объекта лишь немного зависит от его местоположения. Кроме того, в повседневном языке термины масса и масса используются взаимозаменяемо; например, в наших медицинских записях наш «вес» часто указывается в килограммах, но никогда в правильных единицах - ньютонах.

Распространенные заблуждения: масса против веса

В повседневной речи масса и вес часто используются как синонимы.Однако в науке эти термины существенно отличаются друг от друга. Масса - это мера количества вещества в объекте. Типичной мерой массы является килограмм (или «пуля» в английских единицах измерения). С другой стороны, вес - это мера силы тяжести, действующей на объект. Вес равен массе объекта (м), умноженной на ускорение свободного падения (g). Как и любая другая сила, вес измеряется в ньютонах (или фунтах в английских единицах). Предполагая, что масса объекта остается неизменной, она останется неизменной независимо от его местоположения.Однако, поскольку вес зависит от ускорения свободного падения, вес объекта может измениться на , когда объект входит в область с большей или меньшей силой тяжести. Например, ускорение свободного падения на Луне составляет 1,67 м / с 2 (что намного меньше ускорения свободного падения на Земле, 9,80 м / с 2 ). Если вы измерили свой вес на Земле, а затем измерили свой вес на Луне, вы бы обнаружили, что «весите» намного меньше, хотя и не выглядите стройнее.Это потому, что сила тяжести на Луне слабее. Фактически, когда люди говорят, что они «худеют», они на самом деле имеют в виду, что они теряют «массу» (что, в свою очередь, заставляет их весить меньше).

Эксперимент на вынос: масса и вес

Что измеряют весы для ванной? Когда вы стоите на весах в ванной, что происходит с весами? Слегка угнетает. Весы содержат пружины, которые сжимаются пропорционально вашему весу - подобно резиновым лентам, расширяющимся при натяжении.Пружины позволяют измерить ваш вес (для объекта, который не ускоряется). Это сила в ньютонах (или фунтах). В большинстве стран результат делится на 9,80, чтобы получить значение в килограммах. Весы измеряют вес, но откалиброваны для предоставления информации о массе. Стоя на весах в ванной, нажмите на соседний стол. Что происходит с чтением? Почему? Будет ли ваша шкала измерять ту же «массу» на Земле, что и на Луне?

Пример 1.Какое ускорение может дать человек, толкая газонокосилку?

Предположим, что чистая внешняя сила (толчок минус трение), действующая на газонокосилку, составляет 51 Н (около 11 фунтов) параллельно земле. Масса косилки 24 кг. Какое у него ускорение?

Рис. 3. Сила полезного действия на газонокосилку справа составляет 51 Н. С какой скоростью газонокосилка ускоряется вправо?

Стратегия

Поскольку даны F net и m, ускорение можно рассчитать непосредственно из второго закона Ньютона, как указано в F net = м a .{2} \\ [/ латекс].

Обсуждение

Направление ускорения совпадает с направлением чистой силы, параллельной земле. В этом примере нет информации об отдельных внешних силах, действующих на систему, но мы можем кое-что сказать об их относительных величинах. Например, сила, прикладываемая человеком, толкающим косилку, должна быть больше, чем трение, препятствующее движению (поскольку мы знаем, что косилка движется вперед), а вертикальные силы должны нейтрализоваться, если не должно быть ускорения в вертикальном направлении ( косилка движется только горизонтально).Обнаруженное ускорение достаточно мало, чтобы быть приемлемым для человека, толкающего косилку. Такое усилие не будет длиться слишком долго, потому что человек скоро достигнет максимальной скорости.

Пример 2. Какая ракетная тяга разгоняет салазки?

До пилотируемых космических полетов ракетные сани использовались для тестирования самолетов, ракетного оборудования и физиологических воздействий на людей на высоких скоростях. Они состояли из платформы, которая была установлена ​​на одной или двух направляющих и приводилась в движение несколькими ракетами.Вычислите величину силы, прилагаемой каждой ракетой, которая называется ее тягой T, для четырехракетной двигательной установки, показанной на рисунке 4. Начальное ускорение салазок составляет 49 м / с2, масса системы - 2100 кг, а сила трения. противодействие движению, как известно, составляет 650 Н.

Рис. 4. Салазки испытывают ракетную тягу, которая ускоряет их вправо. Каждая ракета создает одинаковую тягу T. Как и в других ситуациях, когда есть только горизонтальное ускорение, вертикальные силы нейтрализуются.Земля оказывает на систему направленную вверх силу N, равную по величине и противоположную по направлению ее весу w. Система здесь - сани, его ракеты и всадник, поэтому никакие силы между этими объектами не рассматриваются. Стрелка, обозначающая трение (f), нарисована крупнее шкалы.

Стратегия

Несмотря на то, что существуют силы, действующие вертикально и горизонтально, мы предполагаем, что вертикальные силы компенсируются, поскольку нет вертикального ускорения. Это оставляет нам только горизонтальные силы и более простую одномерную задачу.Направления указываются знаками плюс или минус, при этом вправо принимается за положительное направление. См. Диаграмму свободного тела на рисунке.

Решение

Поскольку ускорение, масса и сила трения даны, мы начнем со второго закона Ньютона и ищем способы найти тягу двигателей. Поскольку мы определили направление силы и ускорения как действующие «вправо», нам нужно учитывать в расчетах только величины этих величин.Следовательно, мы начинаем с

F сеть = ma,

, где F net - чистая сила в горизонтальном направлении. Из рисунка 4 видно, что тяга двигателя увеличивается, а трение противодействует тяги. В форме уравнения чистая внешняя сила равна

.

Подставляя это во второй закон Ньютона, получаем

Используя небольшую алгебру, мы решаем общую тягу 4 T :

Подстановка известных значений дает

[латекс] 4T = \ text {ma} + f = \ left (\ text {2100 кг} \ right) \ left ({\ text {49 м / с}} ^ {2} \ right) + \ text { 650 Н} \ [/ латекс]

[латекс] 4Т = 1.{4} \ text {N} \\ [/ латекс].

Обсуждение

Цифры довольно большие, поэтому результат может вас удивить. Подобные эксперименты проводились в начале 1960-х годов для проверки пределов человеческой выносливости и установки, предназначенной для защиты людей при аварийных выбросах реактивных истребителей. Были получены скорости 1000 км / ч с ускорением 45 g. (Напомним, что g, ускорение свободного падения, составляет 9,80 м / с 2 . Когда мы говорим, что ускорение составляет 45 g, это 45 × 9.80 м / с 2 , что составляет примерно 440 м / с 2 .) Хотя живые предметы больше не используются, с помощью ракетных саней была получена сухопутная скорость 10 000 км / ч. В этом примере, как и в предыдущем, интересующая система очевидна. В последующих примерах мы увидим, что выбор интересующей системы имеет решающее значение, и этот выбор не всегда очевиден.

Второй закон движения Ньютона - это больше, чем определение; это соотношение между ускорением, силой и массой.Это может помочь нам делать прогнозы. Каждую из этих физических величин можно определить независимо, поэтому второй закон говорит нам что-то основное и универсальное о природе. В следующем разделе представлен третий и последний закон движения.

Сводка раздела

  • Ускорение, a , определяется как изменение скорости, означающее изменение ее величины или направления, или и того, и другого.
  • Внешняя сила - это сила, действующая на систему извне, в отличие от внутренних сил, которые действуют между компонентами внутри системы.
  • Второй закон движения Ньютона гласит, что ускорение системы прямо пропорционально и в том же направлении, что и чистая внешняя сила, действующая на систему, и обратно пропорционально ее массе.
  • В форме уравнения второй закон движения Ньютона выглядит так: [latex] {\ text {a}} = \ frac {{{\ text {F}}} _ {\ text {net}}} {m} \\ [/ латекс].
  • Это часто записывается в более знакомой форме: F net = m a .
  • Вес w объекта определяется как сила тяжести, действующая на объект массой м .Объект испытывает ускорение свободного падения g :

    w = м г .

  • Если единственная сила, действующая на объект, вызвана гравитацией, объект находится в свободном падении.
  • Трение - это сила, которая препятствует движению соприкасающихся объектов друг за другом.

Концептуальные вопросы

1. Какое утверждение верно? (а) Чистая сила вызывает движение. (b) Чистая сила вызывает изменение движения. Объясните свой ответ и приведите пример.

2. Почему мы можем пренебрегать такими силами, как силы, удерживающие тело вместе, когда мы применяем второй закон движения Ньютона?

3. Объясните, как выбор «интересующей системы» влияет на то, какие силы следует учитывать при применении второго закона движения Ньютона.

4. Опишите ситуацию, в которой чистая внешняя сила, действующая на систему, не равна нулю, но ее скорость остается постоянной.

5. Система может иметь ненулевую скорость, в то время как чистая внешняя сила, действующая на нее , равна нулю.Опишите такую ​​ситуацию.

6. Камень брошен вверх. Какая чистая внешняя сила действует на скалу, когда она находится на вершине своей траектории?

7. (a) Приведите пример различных чистых внешних сил, действующих на одну и ту же систему, вызывая разные ускорения. (б) Приведите пример одной и той же чистой внешней силы, действующей на системы разной массы, вызывая разные ускорения. (c) Какой закон точно описывает оба эффекта? Сформулируйте это словами и в виде уравнения.

8. Если ускорение системы равно нулю, не действуют ли на нее внешние силы? А как насчет внутренних сил? Объясни свои ответы.

9. Если к объекту приложена постоянная ненулевая сила, что вы можете сказать о скорости и ускорении объекта?

10. Сила тяжести, действующая на баскетбольный мяч на рисунке 2, игнорируется. Если принять во внимание силу тяжести , каково направление чистой внешней силы на баскетбольный мяч - выше горизонтали, ниже горизонтали или все еще горизонтально?

Задачи и упражнения

Вы можете предположить, что данные, взятые с иллюстраций, имеют точность до трех цифр.

1. Спринтер весом 63,0 кг начинает забег с ускорением 4,20 м / с. 2 . Какая чистая внешняя сила действует на него?

2. Если спринтер из предыдущей задачи разгоняется с такой скоростью на 20 м, а затем сохраняет эту скорость до конца 100-метрового рывка, сколько у него времени для забега?

3. Пылесос толкает тележку для белья весом 4,50 кг таким образом, чтобы чистая внешняя сила, действующая на нее, составляла 60,0 Н. Вычислите величину ее ускорения.

4. Поскольку астронавты на орбите явно невесомые, необходим умный метод измерения их массы, чтобы отслеживать прирост или потерю массы для корректировки диеты. Один из способов сделать это - приложить известную силу к космонавту и измерить возникающее ускорение. Предположим, что действует чистая внешняя сила 50,0 Н и измеренное ускорение астронавта составляет 0,893 м / с 2 . (а) Рассчитайте ее массу. (b) При приложении силы к космонавту, аппарат, в котором он движется по орбите, испытывает равную и противоположную силу.Обсудите, как это повлияет на измерение ускорения космонавта. Предложите метод, позволяющий избежать отдачи автомобиля.

5. На рис. 3 чистая внешняя сила на газонокосилке 24 кг заявлена ​​равной 51 Н. Если сила трения, препятствующая движению, равна 24 Н, то какую силу F (в ньютонах) прикладывает человек. косилка? Предположим, косилка движется со скоростью 1,5 м / с при снятии усилия F . Как далеко уйдет косилка до остановки?

6.Те же ракетные салазки, изображенные на рисунке 5, замедляются со скоростью 196 м / с 2 . Какая сила необходима, чтобы вызвать это замедление? Предположим, что ракеты выключены. Масса системы 2100 кг.

Рисунок 5.

7. (a) Если салазки ракеты, показанные на рисунке 6, запускаются с горящей только одной ракетой, какова величина ее ускорения? Предположим, что масса системы составляет 2100 кг, тяга T составляет 2,4 × 10 4 Н, а сила трения, препятствующая движению, известна как 650 Н.б) Почему ускорение не в четыре раза меньше, чем у всех горящих ракет?

Рисунок 6.

8. Какое замедление у ракетных саней, если они останавливаются через 1,1 с со скорости 1000 км / ч? (Из-за такого замедления один испытуемый потерял сознание и временно потерял сознание.)

9. Предположим, двое детей толкаются горизонтально, но в противоположных направлениях, на третьего ребенка в повозке. Первый ребенок прикладывает силу 75,0 Н, второй - 90.{2} \\ [/ latex] при скорости 90,0 км / ч. На этой скорости силы сопротивления движению, включая трение и сопротивление воздуха, составляют в сумме 400 Н. (Сопротивление воздуха аналогично трению воздуха. Оно всегда противодействует движению объекта.) Какова величина силы, которую мотоцикл оказывает в обратном направлении на мотоцикл. земля, чтобы произвести его ускорение, если масса мотоцикла с водителем составляет 245 кг?

11. Ракетные салазки, показанные на рисунке 8, ускоряются со скоростью 49,0 м / с. 2 . Его пассажирский вес 75.0 кг. (а) Рассчитайте горизонтальную составляющую силы, которую сиденье оказывает на его тело. Сравните это с его весом, используя соотношение. (b) Рассчитайте направление и величину общей силы, которую сиденье оказывает на его тело.

Рисунок 8.

12. Повторите предыдущую задачу для ситуации, когда салазки ракеты замедляются со скоростью 201 м / с 2 . В этой задаче силы прилагаются к сиденью и удерживающим ремням.

13. Вес космонавта вместе с его скафандром на Луне составляет всего 250 Н.Сколько они весят на Земле? Какая масса на Луне? На земле?

14. Предположим, масса полностью загруженного модуля, в котором космонавты взлетают с Луны, составляет 10 000 кг. Тяга его двигателей составляет 30 000 Н. (а) Рассчитайте величину ускорения при вертикальном взлете с Луны. б) Может ли он взлететь с Земли? Если нет, то почему? Если бы это было возможно, вычислите величину его ускорения.

Глоссарий

ускорение:
скорость, с которой скорость объекта изменяется за период времени
свободное падение:
ситуация, в которой единственной силой, действующей на объект, является сила тяжести
трение:
сила друг друга соприкасающихся предметов; примеры включают шероховатую поверхность и сопротивление воздуха
чистая внешняя сила:
векторная сумма всех внешних сил, действующих на объект или систему; заставляет массу ускоряться
Второй закон движения Ньютона:
чистая внешняя сила F net на объект с массой m пропорциональна и в том же направлении, что и ускорение объекта, a , и обратно пропорциональна массе; математически определяется как [latex] \ mathbf {\ text {a}} = \ frac {{\ mathbf {\ text {F}}} _ {\ text {net}}} {m} \\ [/ latex]
система
определяется границами наблюдаемого объекта или набора объектов; все силы, возникающие извне системы, считаются внешними силами
вес
сила w за счет силы тяжести, действующей на объект массой [латекс] м [/ латекс]; математически определяется как: w = mg , где g - величина и направление ускорения свободного падения

Избранные решения проблем и упражнения

1.265 N

3. 13,3 м / с 2

7. (a) 12 м / с 2 (b) Ускорение не в четверть от того, что было при горящих ракетах, потому что сила трения все еще такая же большая, как при всех горящих ракетах.

9. (a) Система - это ребенок в вагоне плюс вагон.

Рисунок 9

(б)

(c) a = 0,130 м / с 2 в направлении толчка второго ребенка.

(г) a = 0,00 м / с 2

11.(а) 3,68 × 10 3 Н. Эта сила в 5,00 раз превышает его вес. (b) 3750 Н; 11,3º над горизонтом

13. 1,5 × 10 3 Н, 150 кг, 150 кг

Определение и математика работы

В первых трех разделах «Класса физики» мы использовали законы Ньютона для анализа движения объектов. Информация о силе и массе использовалась для определения ускорения объекта. Информация об ускорении впоследствии использовалась для определения информации о скорости или смещении объекта по прошествии заданного периода времени.Таким образом, законы Ньютона служат полезной моделью для анализа движения и прогнозирования конечного состояния движения объекта. В этом модуле будет использоваться совершенно другая модель для анализа движения объектов. Движение будет рассматриваться с точки зрения работы и энергии. Будет исследовано влияние работы на энергию объекта (или системы объектов); итоговая скорость и / или высота объекта могут быть затем спрогнозированы на основе информации об энергии. Чтобы понять этот подход к анализу движения, основанный на работе и энергии, важно сначала получить твердое понимание нескольких основных терминов.Таким образом, Урок 1 этого раздела будет посвящен определениям и значениям таких терминов, как работа, механическая энергия, потенциальная энергия, кинетическая энергия и мощность.

Когда на объект действует сила, вызывающая смещение объекта, говорят, что над объектом была произведена работа , . Есть три ключевых ингредиента для работы - сила, смещение и причина. Чтобы сила квалифицировалась как совершившая работу над объектом, должно быть смещение, и сила должна вызывать смещение.Есть несколько хороших примеров работы, которые можно наблюдать в повседневной жизни: лошадь, тащащая плуг по полю, отец, толкающий тележку с продуктами по проходу продуктового магазина, первокурсник, поднимающий на плечо рюкзак, полный книг, тяжелоатлет, поднимающий штангу над головой, олимпиец, запускающий толкание ядра, и т. д. В каждом описанном здесь случае на объект действует сила, заставляющая этот объект смещаться.

Прочтите следующие пять утверждений и определите, представляют ли они примеры работы.Затем нажмите кнопку «Просмотреть ответ», чтобы просмотреть ответ.

Заявление Заявление Ответ с объяснением

Учитель применяет силу к стене и истощается.

Книга падает со стола и падает на землю.

Официант несет поднос с едой над головой, держась за руку, прямо через комнату с постоянной скоростью. (Осторожно! Это очень сложный вопрос, который будет обсуждаться более подробно позже.)

Ракета ускоряется в космосе.

Рабочее уравнение

Математически работу можно выразить следующим уравнением.

W = F • d • cos Θ

, где F - сила, d - смещение, а угол ( theta ) определяется как угол между силой и вектором смещения.Возможно, самый сложный аспект приведенного выше уравнения - это угол «тета». Угол - это не просто любой угол , а, скорее, очень специфический угол. Угловая мера определяется как угол между силой и смещением. Чтобы понять его значение, рассмотрите следующие три сценария.

  • Сценарий А. Сила действует на объект вправо, когда он смещается вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения находятся в одном направлении.Таким образом, угол между F и d равен 0 градусов.

  • Сценарий B: Сила действует влево на объект, смещенный вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения имеют противоположное направление. Таким образом, угол между F и d составляет 180 градусов.

  • Сценарий C: Сила действует вверх на объект, когда он смещается вправо. В таком случае вектор силы и вектор смещения расположены под прямым углом друг к другу.Таким образом, угол между F и d составляет 90 градусов.

Для выполнения работы необходимы силы Причина Смещения

Рассмотрим сценарий C более подробно. Сценарий C включает ситуацию, аналогичную ситуации, когда официант несет поднос с едой над головой за одну руку прямо через комнату с постоянной скоростью. Ранее упоминалось, что официант не выполняет работу на подносе , поскольку он переносит его через комнату.Сила, прикладываемая официантом к подносу, направлена ​​вверх, а смещение подноса - это горизонтальное смещение. Таким образом, угол между силой и смещением составляет 90 градусов. Если рассчитать работу официанта на подносе, то результат будет 0. Независимо от величины силы и смещения, F * d * косинус 90 градусов равен 0 (поскольку косинус 90 градусов равен 0. ). Вертикальная сила никогда не может вызвать горизонтальное смещение; таким образом, вертикальная сила не действует на горизонтально смещенный объект !!

Можно точно отметить, что рука официанта на короткое время толкала поднос вперед, чтобы ускорить его от состояния покоя до конечной скорости ходьбы.Но после того, как достигнет скорости , лоток будет продолжать движение по прямой с постоянной скоростью без поступательной силы. И если единственная сила, действующая на лоток во время стадии его движения с постоянной скоростью, направлена ​​вверх, то с лотком не выполняется никаких действий. Опять же, вертикальная сила не действует на горизонтально смещенный объект.

Уравнение для работы содержит три переменных - каждая переменная связана с одним из трех ключевых слов, упомянутых в определении работы (сила, смещение и причина).Угол тета в уравнении связан с величиной силы, вызывающей смещение. Как упоминалось в предыдущем разделе, когда на объект действует сила под углом к ​​горизонтали, только часть силы способствует (или вызывает) горизонтальное смещение. Давайте рассмотрим силу цепи, тянущей вверх и вправо на Фидо, чтобы тянуть Фидо вправо. Только горизонтальная составляющая силы натяжения в цепи заставляет Фидо смещаться вправо.Горизонтальная составляющая находится путем умножения силы F на косинус угла между F и d. В этом смысле косинус тета в уравнении работы относится к коэффициенту причины - он выбирает часть силы, которая фактически вызывает смещение.

Значение теты

При определении меры угла в уравнении работы важно понимать, что угол имеет точное определение - это угол между силой и вектором смещения.Обязательно избегайте бездумного использования любого угла в уравнении. Обычная физическая лаборатория включает приложение силы, чтобы переместить тележку по пандусу к вершине стула или ящика. Сила прикладывается к тележке, чтобы сместить вверх по склону с постоянной скоростью. Обычно используются несколько углов наклона; тем не менее, сила всегда применяется параллельно уклону. Перемещение тележки также параллельно уклону. Поскольку F и d находятся в одном направлении, угол theta в уравнении работы равен 0 градусов.Тем не менее, большинство студентов испытали сильное искушение измерить угол наклона и использовать его в уравнении. Не забывайте: угол в уравнении не равен любому углу . Он определяется как угол между силой и вектором смещения.

Значение отрицательной работы

Иногда на движущийся объект действует сила, препятствующая перемещению.Примеры могут включать в себя автомобиль, заносящий до остановки на проезжей части, или бегущий по бейсболу, который останавливается по грязи на приусадебном участке. В таких случаях сила действует в направлении, противоположном движению объектов, чтобы замедлить его. Сила не вызывает смещения, а скорее препятствует ему. Эти ситуации включают то, что обычно называют отрицательной работой . Отрицательный результат отрицательной работы относится к числовому значению, которое получается, когда значения F, d и тета подставляются в уравнение работы.Поскольку вектор силы прямо противоположен вектору смещения, тета составляет 180 градусов. Косинус (180 градусов) равен -1, поэтому количество работы, проделанной с объектом, будет отрицательным. Негативная работа станет важной (и более значимой) в Уроке 2, когда мы начнем обсуждать взаимосвязь между работой и энергией.

Единицы работы

Каждый раз, когда в физику вводится новая величина, обсуждаются стандартные метрические единицы, связанные с этой величиной.В случае работы (а также энергии) стандартной метрической единицей является Дж, (сокращенно Дж, ). Один Джоуль эквивалентен одному Ньютону силы, вызывающей смещение на один метр. Другими словами,

Джоуль - это единица работы.
1 Джоуль = 1 Ньютон * 1 метр
1 Дж = 1 Н * м

Фактически, любая единица силы, умноженная на любую единицу смещения, эквивалентна единице работы.Ниже показаны некоторые нестандартные агрегаты для работы. Обратите внимание, что при анализе каждый набор единиц эквивалентен единице силы, умноженной на единицу смещения.

Нестандартные единицы работы:
фут • фунт кг • (м / с 2 ) • м кг • (м 2 / с 2 )

Таким образом, работа выполняется, когда на объект действует сила, вызывающая смещение.Чтобы рассчитать объем работы, необходимо знать три величины. Эти три величины - сила, смещение и угол между силой и смещением.


Расследуй!

Работаем каждый день. Работа, которую мы делаем, требует калорий ... эээээ, следует сказать Джоулей. Но сколько джоулей (или калорий) было бы израсходовано на различные виды деятельности? Используйте виджет Daily Work , чтобы исследовать объем работы, который нужно выполнить, чтобы бегать, ходить или ездить на велосипеде в течение заданного времени в заданном темпе.

Нажмите, чтобы продолжить урок по Работе


Мы хотели бы предложить ... Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного приложения It's All Uphill.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *