Взаємодія тел. Закон інерції

1-й семестр

МЕХАНІЧНІ ЯВИЩА

2. Взаємодія тіл

– Взаємодія тел. Закон інерції

– Взаємодії та сили.

– Сили пружності

– Сила ваги. Вага й невагомість

– Сили тертя

– Момент сили. Важіль і блок

– Тиск твердих тіл і рідин

– Тиск газів.

– Закон Паскаля для рідин і газів

– Атмосферний тиск

– Виштовхувальна сила. Закон Архімеда

– Плавання тіл

Тематичне планування

Урок 1/14

Тема. Взаємодія тел. Закон інерції

Мета уроку: ознайомити учнів з тим, що зміна швидкості тіла або його деформація можуть служити мірою дії на це тіло інших тіл.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. У чому проявляється взаємодія тіл?

Із взаємодією тіл ми зіштовхуємося на кожному кроці. Наприклад, хокейна шайба, що лежала на льоду, після удару ключкою змінює свою швидкість. Спортсмен розтягує тятиву спортивного лука. У цьому випадку взаємодія руки й тятиви призводить до зміни форми тятиви, тобто її розмірів. Вантаж, підвішений до пружини, розтягує її, тобто тут також взаємодія тіл викликає деформацію.

Отже, у результаті дії на тіло його швидкість може змінюватися, а в результаті взаємодії тіла можуть деформуватися. Тривалий час уважали, що якщо на тіло не діють інші тіла, воно може перебувати тільки в спокої.

Давньогрецький учений Аристотель стверджував: щоб тіло рухалося, його необхідно увесь час “рухати”, причому чим більше швидкість тіла, тим більше зусиль треба для цього докладати. Цей вплив одного тіла на інше він називав силою. За Аристотелем, сила – причина руху.

У другій половині XVII століття англійський учений Ісаак Ньютон здогадався, що причиною зміни швидкості тіл при падінні є притягання їх Землею. Воно діє на відстані: Земля притягує тіла, які не тільки перебувають поблизу її поверхні, притягання Землі поширюється набагато далі! Саме воно, подібно до туго натягнутого каната, утримує Місяць на його круговій орбіті навколо Землі. Якби це притягання зникло, Місяць полетів би у космічний простір, немов камінь, що зірвався з натягнутої мотузки, на якій його розкручували. Отже, зміна швидкості тіла або його деформація можуть служити мірою дії на це тіло інших тіл.

2. Закон інерції

Тривалий час панувала думка, що якщо на тіло не діють інші тіла, воно може перебувати лише в спокої.

Галілей першим із учених перейшов від спостережень до дослідів. Він помітив: коли куля котиться по похилій площині вниз, її швидкість збільшується. А коли куля котиться нагору, її швидкість зменшується. Галілей припустив: якщо куля котитиметься по горизонтальній площині, її швидкість повинна залишатися постійною. Поставивши нові досліди, учений виявив, що під час руху по горизонтальній площині куля все-таки зупиняється.

Галілей зрозумів, що причина сповільнення руху – тертя між кулею й площиною. Він зробив висновок: якби площина була ідеально рівною й строго горизонтальною, куля котилася б по ній вічно. Це означало, що здатність до “збереження руху” властива самому тілу, а вплив інших тіл проявляється в тому, що швидкість даного тіла змінюється.

Так Галілей відкрив перший закон механіки, що називають законом інерції: якщо на тіло не діють інші тіла, воно рухається з постійною за модулем і напрямком швидкістю або зберігає стан спокою. Здатність тіла зберігати свою швидкість незмінною, якщо на нього не діють інші тіла, називають явищем інерції.

3. Маса тіла

За тієї самої дії швидкості різних тіл змінюються по-різному. Наприклад, той самий поштовх надає порожньому візку, що стоїть на столі, більшу швидкість, ніж навантаженому візку. Властивість тіла, що визначає, яку силу треба прикласти до тіла, щоб змінити його швидкість на певну величину за певний час, називають інертністю.

Про тіло, яке при взаємодії менше змінює свою швидкість, говорять, що воно більше інертне, ніж друге із двох взаємодіючих тіл. Менш інертне те тіло, яке за час взаємодії більше змінює свою швидкість.

Але будь-якому тілу для зміни швидкості потрібний певний час. Ні в якого тіла за жодної взаємодії швидкість не може змінитися миттєво.

Інертність – властивість, що полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього іншого тіла тривала певний час.

Властивість тіла – інертність – характеризується фізичною величиною: масою.

Мірою інертності тіла є маса тіла.

Масу позначають звичайно буквою m.

Одиницею маси в СІ є 1 кілограм (кг). Це маса еталона (зразка), яким служить зроблений зі спеціального сплаву циліндр, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг у Франції. Приблизно можна вважати, що 1 кг дорівнює масі 1 л прісної води.

Використовують і похідні одиниці маси: 1 грам (г), що дорівнює 0,001 кг, а також 1 тонну (т), що дорівнює 1000 кг.

Маси двох тіл можна порівняти, якщо виміряти, як змінюються їхні швидкості при взаємодії.

Візьмімо два візки масами m1 й m2.

На одному з них закріпимо пружину, зігнемо й зафіксуємо ниткою. Якщо нитку перепалити, то під дією пружини бруски набувають швидкості X й 2. За відношенням швидкостей візків можна порівняти й відношення їхніх мас:

Таким чином, відношення мас тіл обернено пропорційно відношенню їхніх швидкостей. А якщо маси тіл можна порівнювати, то їх можна й вимірювати.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

Наведіть приклади взаємодії тел.

Як рухається тіло, що не взаємодіє з іншими тілами?

Чи можна миттєво змінити швидкість тіла?

У чому проявляється властивість тіл, яка називається інертність?

Чому та сама сила надає різним тілам різні швидкості?

За яких умов тіло рухається за інерцією? Наведіть приклади. ? Як пов’язані між собою маси взаємодіючих тіл і швидкості, набуті цими тілами?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Навчаємося розв’язувати задачі

1. З гармати масою 3 т вистрілили в горизонтальному напрямку ядром масою 20 кг. При цьому ядро набуло швидкості 300 м/с. Якої швидкості набула гармата при віддачі?

Розв’язок. У результаті пострілу швидкість ядра змінилася від нуля до Я, а швидкість гармати – від нуля до Г. Зміна швидкостей взаємодіючих тіл обернено пропорційна їхнім масам: Звідси Перевіривши одиниці величин і зробивши обчислення, одержуємо: Г = 2 м/с.

2. Куля масою 10 г, що летить горизонтально, потрапила в дерев’яний брусок масою 500 г, що лежав на гладкій горизонтальній поверхні, і застрягла в ньому. Якою була швидкість кулі, якщо брусок після пострілу набув швидкості 10 м/с? (Відповідь: 510 м/с)

2). Поміркуй і відповідай

1. Чому під час ожеледі водієві автомобіля слід бути особливо уважним, якщо перед ним їде інша машина, на задньому склі якої розміщена велика буква “ПІ”?

2. Чому ми можемо стряхнути бруд і сніг із взуття?

3. Чи можна наведені нижче приклади охарактеризувати як рух за інерцією: а) Місяць рухається навколо Землі; б) поїзд іде з постійною швидкістю по прямолінійній ділянці дороги; в) снаряд після пострілу влучає у ціль; г) дерев’яний човник гойдається на хвилях?

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 7.

2. Сб-1:

Рів1 – № 8.5, 8.6, 8.8, 8.13, 8.14.

Рів2 – № 8.25, 8.26, 8.27, 8.32, 8.33.

Рів3 – № 8.36, 8.41, 8.42, 8.46, 8.47.

Домашнє завдання-2

1. У-2: §9, 10 (п. 1-3).

2. Сб-2:

Рів1 – № 8.1, 8.2, 8.4, 8.5, 8.6.

Рів2 – № 8.7, 8.9, 8.11, 8.12, 8.15.

Рів3 – № 8.23, 8.24, 8.25, 8.26, 8.27.

3. Д: Підготуватися до самостійної роботи № 6 “Закон інерції. Маса”.

Завдання для самостійної роботи № б “Закон інерції. Маса”

Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. Явище збереження швидкості тіла за відсутності дії на нього інших тіл називають…

А…механічним рухом;

Б…інерцією;

В…вільним падінням.

2. Виберіть правильну відповідь. При пострілі із гвинтівки швидкість кулі дорівнює 500 м/с, а швидкість гвинтівки при віддачі 1,25 м/с. У якого тіла маса більше й у скільки разів?

А У гвинтівки більше в 40 разів.

Б У кулі менше в 625 разів.

В У гвинтівки більше в 400 разів.

Середній рівень

1. Фігурист масою 60 кг, стоячи на ковзанах на льоду, кинув уперед шматок льоду зі швидкістю 3 м/с. Знайдіть масу цього шматка, якщо в момент кидка фігурист відкотився зі швидкістю 40 см/с.

2. При взаємодії двох візків їхні швидкості змінилися на 20 см/с й 60 см/с. Маса більшого візка 600 г. Чому дорівнює маса меншого візка?

Достатній рівень

1. а) Вершник швидко скаче на коні. Що буде з вершником, якщо кінь спіткнеться? б) Чи змінилася маса повітря в балоні, якщо кран відкрили й частина повітря вийшла з балона?

2. а) Чому краплі дощу при різкому струшуванні злітають із одягу? б) Тіло перемістили із Землі на Місяць. Чи змінилася при цьому маса тіла?

Високий рівень

1. а) Чи рухатиметься вітрильний човен, якщо на його вітрила на правити потік повітря з потужного вентилятора, що знаходиться у човні? У якому стані перебуватиме човен, якщо цей вентилятор буде дути повз вітрило? б) Чи можуть два нерухомих спочатку тіла в результаті взаємодії одне з одним набути однакових за числовим значенням швидкостей? Відповідь обгрунтуйте.

2. а) Лисиця, тікаючи від собаки, що її переслідує, часто рятується тим, що робить різкі раптові рухи убік саме в той момент, коли собака готовий схопити її зубами. Чому собака при цьому промахується? б) За допомогою двох однакових буксирів зрушують з місця два судна. Сила натягу буксирного канату однакова. За якою ознакою можна встановити, маса якого із цих суден більша?