Тема: « Вес тела. Невесомость. Силы трения ».

Форма работы: индивидуальная, дистанционное обучение

Тип урока: урок изучения нового материала

Номер урока: урок № 18

Цель урока:   изучить понятия «вес тела», «невесомость», рассмотретьвиды трения и вывести формулы нахождения веса тела и силы трения.

Используемая литература: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 класс, Издательство Просвещение, 2018

https://uchebnikionline.ru/uchebniki/11-klass/fizika-11-klass-myakishev-buhovcev-charugin

 

Ход работы

1. Организационный этап. Здравствуйте, ребята! На этом уроке мы изучим новую тему из раздела «Динамика», решим задачи на эту тему.

Основной этап

I. Вес тела

Вследствие земного притяжения все тела сжимают или прогибают сопротивления (рис. а) или растягивает подвес (рис. б).

 

 

Для характеристики такого действия вводится понятие веса тела.

 

 Весом тела называют силу, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес.

Выясним причину возникновения веса тела. Для этого рассмотрим тело, лежащее на горизонтальной опоре.

 

 

На это тело действуют две силы: сила тяжести т = m , и сила реакции опоры . Поскольку эти силы приложены к разным точкам этого тела, то в результате действия этих сил тело деформируется (сжимается). В результате возникает сила упругости , которая действует на опору.

Силы и - это силы взаимодействия тела и опоры, поэтому, согласно третьему закону Ньютона, они одинаковы по модулю и противоположны по направлению:

Если тело и опора неподвижны относительно Земли (или совместно движущихся равномерно и прямолинейно), то, согласно второму закону Ньютона, + m = 0. Следовательно, = m .

 

Из последнего равенства следует, что вес тела в состоянии покоя равна силе тяжести, действующей на это тело. Отсюда можно ошибочно сделать вывод о том, что вес и сила тяжести - это та самая сила. Рассмотрим, чем отличаются эти силы.

Во-первых, вес тела и сила тяжести, действующие на это тело, приложены к разным телам: сила тяжести приложена к телу, а вес - к опоре или подвесу.

Во-вторых, сила тяжести и вес имеют разную физическую природу: сила тяжести является частным случаем силы всемирного тяготения, а вес обычно является силой упругости.

В-третьих, сила тяжести равна весу тела лишь в том случае, если тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью.

 

  Если ускорение тела направлено вверх, то вес тела больше силы тяжести.

 

Рассуждая аналогично, можно показать вес тела, если ускорение тела направлено вниз:Если ускорение тела направлено вниз, то вес тела меньше силы тяжести.

 

II. Невесомость

Во время свободного падения груза его ускорение g = а, поэтому P = m(g - a) = 0, то есть вес тела равен нулю. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости.

 

  Состояние, при котором вес тела равен нулю, называется состоянием невесомости.

 

Следует отметить, что в состоянии невесомости вес тела равен нулю, но сила тяжести равна m .

Характерным свойством состояния невесомости является отсутствие «внутренних напряжений» в теле, например, отсутствие давления одних органов на другие в теле человека.

Длительного состояния невесомости испытывают космонавты в космическом корабле, когда его двигатели выключены. При этом космонавты вместе с космическим кораблем движутся под действием только сил тяготения (со стороны Земли, Луны или других космических тел).

 

III. Перегрузки

Во время старта космического корабля космонавты испытывают перегрузки. Этот термин означает, что вес космонавта по модулю становится больше силы тяжести. Выясним, почему это происходит.

После включения ракетного двигателя, когда ракета начинает разгоняться, ее движение и движение космонавта осуществляются с ускорением, направленным вертикально вверх. При этом вес космонавта будет больше силы тяжести:

 Отношение силы, с которой тело давит на опору в случае ускоренного движения вверх, к его весу в инерциальной системе отсчета называют перегрузкой:

Когда вес тела больше силы тяжести, говорят, что тело испытывает перегрузки. Перегрузки испытывают пассажиры лифтов, космонавты во время взлета на ракете в космос, летчики во время выхода из пикирования и т.д. Вследствие перегрузки увеличивается не только вес человека в целом, но и каждого ее органа. Здоровый человек может без вреда для своего здоровья выдерживать кратковременные трехкратные перегрузки, то есть увеличение веса втрое. Космонавтам же во время старта и посадки космического корабля приходится выдерживать многократные перегрузки.

IV. Силы трения.