Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Transkrypt

1 Siły w przyrodzie

2 Oddziaływania Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze. Występujące w przyrodzie rodzaje oddziaływań dzielimy na: - oddziaływania bezpośrednie (mechaniczne) wymagające bezpośredniego kontaktu, - oddziaływania na odległość nie wymagają bezpośredniego kontaktu.

3 Oddziaływania na odległość Do oddziaływań na odległość zaliczamy: - oddziaływania grawitacyjne, - oddziaływania magnetyczne i elektromagnetyczne, - oddziaływania elektrostatyczne.

4 Skutki oddziaływań Skutki wzajemnego oddziaływania ciał mogą być: - statyczne (odkształcenie ciała), - dynamiczne (zmiana prędkości: jej wartości, kierunku lub zwrotu)

5 Siły wewnętrzne i zewnętrzne Siły wewnętrzne siły, którymi ciała tworzące układ oddziałują wzajemnie. Siły zewnętrzne siły, pochodzące od ciał, które nie wchodzą w skład wybranego układu.

6 Zmiana prędkości ciała Prędkość ciała może ulec zmianie tylko na skutek działania innego ciała (działania siły, której źródłem jest inne ciało).

7 Gdzie zaczepić siłę? 1. Siłę przyłożoną w dowolnym punkcie ciała możemy przesuwać wzdłuż kierunku jej działania. Nie powoduje to zmian w skutkach działania siły.

8 Siły równoważące się Jeżeli dwie siły działające na ciało leżą na jednej prostej, mają jednakowe wartości i przeciwne zwroty, to siły te wzajemnie się równoważą. Ciało na które działają siły równoważące się jest w stanie równowagi.

9 Siła wypadkowa Siłę, która działając na ciało powoduje taki sam skutek, jak kilka sił przyłożonych do tego ciała, nazywamy siłą wypadkową. Siły, które zastępuje siła wypadkowa nazywamy siłami składowymi.

10 Suma sił Wypadkowa dwóch sił działających wzdłuż tej samej prostej i mających zgodne zwroty ma wartość równą sumie wartości sił składowych, kierunek zgodny z kierunkiem tych sił, a zwrot zgodny z kierunkiem sił składowych. F = F 2 + F 3

11 Różnica sił Wypadkowa dwóch sił działających wzdłuż tej samej prostej i mających przeciwne zwroty ma wartość równą różnicy wartości sił składowych, kierunek zgodny z kierunkiem tych sił, a zwrot zgodny z kierunkiem siły o większej wartości. F = F 2 F 1

12 Rysujemy wektor siły Rysując wektor siły: - pamiętaj, by przyczepić go do ciała, na które działa siła, - zastanów się, jakie ciało jest źródłem siły, którą graficznie przedstawiasz.

13 Spoczynek Ciało pozostaje w spoczynku, gdy nie działają na nie żadne siły lub działające siły wzajemnie się równoważą.

14 Pierwsza zasada dynamiki Pierwsza zasada dynamiki Newtona Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub działające siły wzajemnie się równoważą, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

15 Równoważenie sił Jeżeli na ciało działają siły o kierunku poziomym i pionowym ich równoważenie się rozpatrujemy oddzielnie.

16 Bezwładność (inercja) Bezwładnością (inercją) nazywamy zjawisko zachowania przez ciało prędkości, gdy nie działają na nie żadne siły lub gdy działające siły wzajemnie się równoważą.

17 Zakrzywienie toru v r Zmiana kierunku prędkości ciała (objawiająca się zakrzywieniem toru) wymaga działania siły.

18 III zasada dynamiki Trzecia zasada dynamiki Newtona: Jeśli jedno ciało działa siłą na drugie ciało, to drugie ciało działa siła na pierwsze. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia.

19 III zasada dynamiki lub wektorowo: Siła działa na ciało B, a pochodzi od ciała A. Siła działa na ciało A, a pochodzi od ciała B. Znak oznacza, że siły mają przeciwne zwroty.

20 Akcja i reakcja Siła akcji i reakcji nie równoważą się wzajemnie, bo każda działa na inne ciało.

21 Siła oporu powietrza Wartość siły oporu powietrza wzrasta wraz ze wzrostem szybkości ciała i zależy od kształtu ciała.

22 Podział tarcia Tarcie statyczne kinetyczne poślizgowe toczne

23 Podział tarcia Tarcie kinetyczne występuje podczas ruchu jednego ciała po drugim. Ze względu na sposób przemieszczania się jednego ciała po drugim rozróżniamy tarcie poślizgowe i toczne.

24 Tarcie poślizgowe i toczne Siła tarcia poślizgowego jest większa od siły tarcia tocznego.

25 Od czego zależy tarcie? Wartość siły tarcia zależy od: - wartości siły dociskającej do siebie trące ciała, - rodzaju powierzchni trących o siebie ciał. Wartość siły tarcia nie zależy od pola powierzchni styku ciał przesuwających się względem siebie.

26 Prawo Pascala Prawo Pascala Jeżeli na zamkniętą w zbiorniku ciecz (lub gaz) działamy siłą, to wytworzone tak dodatkowe ciśnienie jest jednakowe w całej objętości tej cieczy (gazu).

27 Wykorzystanie prawa Pascala

28 Ciśnienie atmosferyczne i hydrostatyczne Przyczyną występowania ciśnienia atmosferycznego i hydrostatycznego jest naciskanie warstw powietrza i cieczy na warstwy znajdujące się niżej. Ciśnienie hydrostatyczne wzrasta wraz w głębokością. Ciśnienie hydrostatyczne na danej głębokości równe jest sumie ciśnienia atmosferycznego i ciśnienia pochodzącego od cieczy znajdującej się powyżej. Ciśnienie hydrostatyczne zależy również od gęstości cieczy. Im większa gęstość tym większe ciśnienie.

29 DOŚWIADCZENIE (OBOWIĄZKOWE) Cel: BADAMY, JAKĄ WARTOŚĆ MA SIŁA, KTÓRĄ CIECZ DZIAŁA NA ZANURZONE W NIEJ CIAŁO Konieczne przyrządy: - siłomierz - aluminiowy klocek sześcienny o znanej objętości - statyw - naczynie z wodą Czynności i pomiary: - odczytanie dokładności i zakresu siłomierza dokładność = zakres = od.. do... - wieszamy klocek na siłomierzu i odczytujemy wartość jego ciężaru F c F c = - zanurzamy klocek w wodzie i odczytujemy wskazanie siłomierza F =

30 DOŚWIADCZENIE (OBOWIĄZKOWE) cd Wynik: Po zanurzeniu klocka siłomierz wskazał mniejszą wartość, bo woda działa na klocek zwróconą w górę siłą wyporu F w. F w = F c F =.. Obliczmy ciężar wypartej wody: ρ w = 1 g/cm 3 g = 10 N/kg V =.. F c wypartej wody = ρ w g V =.. Wniosek: Wartość siły wyporu jest równa ciężarowi wody wypartej przez zanurzone w niej ciało. F w = F c wypartej wody

31 Prawo Archimedesa Prawo Archimedesa Na każde ciało zanurzone w cieczy działa zwrócona w górę siła wyporu F w. Wartość siły wyporu jest równa wartości ciężaru cieczy wypartej przez to ciało. F w = ρ c g V ρ c gęstość cieczy V objętość zanurzonej części ciała g = 10 N/kg przyspieszenie ziemskie

32 Pływanie ciał Warunki pływania ciał: F c > F w - ciało tonie (ρ > ρ c ) F c = F w F c < F w - ciało pływa zanurzone na dowolnej głębokości (ρ = ρ c ) - ciało wynurza się z cieczy do momentu zrównoważenia się ciężaru i siły wyporu, a potem pływa po powierzchni częściowo zanurzone (ρ < ρ c ); po ustaleniu równowagi F c = F w

33 Druga zasada dynamiki Wartość przyspieszenia ciała o masie m jest wprost proporcjonalna do wartości wypadkowej siły F, działającej na to ciało, a jego kierunek i zwrot są zgodne z kierunkiem i zwrotem tej siły: Jeśli na ciało działa stała siła, to jego przyspieszenie ma wartość odwrotnie proporcjonalną do masy.

34 Definicja jednostki siły Po przekształceniu: F = m a Jeden niuton jest to wartość siły, która ciału o masie 1 kg nadaje przyspieszenie o wartości 1. 1 N = 1kg 1

35 Spadanie swobodne ciał Swobodne spadanie ciał jest ruchem jednostajnie przyspieszonym zachodzącym pod wpływem siły ciężkości.

36 Przyspieszenie ziemskie Przyspieszenie z jakim porusza się ciało swobodnie spadające (tzn. w próżni), nazywamy przyspieszeniem ziemskim. W Polsce g = 9,81 m/s 2 Przyspieszenie z jakim ciała spadają na Ziemię pod działaniem siły ciężkości (pomijamy opór powietrza), nie zależy od ich masy i jest w danym miejscu na Ziemi jednakowe dla wszystkich ciał.

37 Szybkość w spadku swobodnym W swobodnym spadku ciał (v o = 0) szybkość po czasie t obliczamy ze wzoru: