طبقه بندی نیروها در فیزیک طبیعت دایره المعارف مدرسه. نیروی واکنش زمین

مدرسه متوسطه موسسه آموزشی شهری دیمیتریفسکایا

درس فیزیک پایه یازدهم با موضوع: "نیروها در طبیعت"

کولوپاف ولادیمیر گریگوریویچ

معلم فیزیک

2015

هدفاین درس گسترش مطالب برنامه با موضوع: "نیروها در طبیعت" و بهبود مهارت ها و توانایی های عملی برای حل مشکلات آزمون یکپارچه دولتی است.

اهداف درس:

ادغام مطالب آموخته شده،

ایجاد ایده هایی در دانش آموزان در مورد نیروها به طور کلی و در مورد هر نیرو به طور جداگانه،

هنگام حل مسائل، فرمول ها را به درستی اعمال کنید و نقشه ها را به درستی بسازید.

این درس با ارائه چند رسانه ای همراه است.

من به زورکمیت برداری نامیده می شود که علت هر حرکتی در نتیجه برهم کنش اجسام است. فعل و انفعالات می توانند تماسی، ایجاد تغییر شکل یا غیر تماسی باشند. تغییر شکل عبارت است از تغییر شکل یک بدن یا اجزای منفرد آن در نتیجه تعامل.

در سیستم بین المللی واحدها (SI) واحد نیرو نامیده می شود نیوتن(ن). 1 N برابر نیرویی است که به جسم مرجع با وزن 1 کیلوگرم در جهت نیرو، شتاب 1 m/s 2 وارد می کند. وسیله ای برای اندازه گیری نیرو، دینامومتر است.

تأثیر نیرو بر جسم به موارد زیر بستگی دارد:

بزرگی نیروی اعمالی؛

امتیاز اعمال نیرو؛

جهت اعمال نیرو

نیروها بر اساس ماهیت خود برهمکنش های گرانشی، الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی در سطح میدان هستند. نیروهای گرانشی شامل گرانش، وزن بدن و گرانش است. نیروهای الکترومغناطیسی شامل نیروی الاستیک و نیروی اصطکاک است. فعل و انفعالات در سطح میدان شامل نیروهایی مانند: نیروی کولن، نیروی آمپر، نیروی لورنتس است.

بیایید نیروهای پیشنهادی را در نظر بگیریم.

نیروی گرانش.

نیروی گرانش از قانون گرانش جهانی تعیین می شود و بر اساس فعل و انفعالات گرانشی اجسام به وجود می آید، زیرا هر جسمی با جرم دارای میدان گرانشی است. دو جسم با نیروهایی برهم‌کنش می‌کنند که از نظر قدر مساوی و جهت مخالف هستند که با حاصلضرب جرم‌ها نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین مراکز آنها نسبت معکوس دارد.

G = 6.67. 10 -11 - ثابت گرانشی تعریف شده توسط کاوندیش.

شکل 1

یکی از مظاهر نیروی گرانش جهانی نیروی گرانش است و شتاب سقوط آزاد را می توان با فرمول تعیین کرد:

جایی که: M جرم زمین، Rz شعاع زمین است.

جاذبه

نیرویی که زمین با آن تمام اجسام را به سمت خود جذب می کند، جاذبه نامیده می شود. با رشته F نشان داده می شود که به مرکز ثقل اعمال می شود و به صورت شعاعی به سمت مرکز زمین هدایت می شود و با فرمول F رشته = میلی گرم تعیین می شود.

کجا: m – وزن بدن؛ g – شتاب گرانشی (g=9.8m/s2).

وزن بدن.

نیرویی که جسم بر اثر گرانش بر روی تکیه گاه افقی یا تعلیق عمودی وارد می کند وزن نامیده می شود. تعیین شده - P، متصل به یک تکیه گاه یا تعلیق در زیر مرکز ثقل، به سمت پایین.

شکل 2

اگر بدن در حال استراحت است، می توان استدلال کرد که وزن برابر با نیروی گرانش است و با فرمول P = mg تعیین می شود.

اگر جسمی با شتاب به سمت بالا حرکت کند، بدن دچار اضافه بار می شود. وزن با فرمول P = m(g + a) تعیین می شود.

شکل 3

وزن بدن تقریباً دو برابر مدول گرانش است (دوبار اضافه بار).

اگر جسمی با شتاب رو به پایین حرکت کند، ممکن است بدن در ثانیه های اول حرکت دچار بی وزنی شود. وزن با فرمول P = m(g - a) تعیین می شود.

برنج. 4

نیروی اصطکاک.

نیرویی که هنگام حرکت یک جسم در امتداد سطح جسم دیگر در جهت مخالف حرکت ایجاد می شود، نیروی اصطکاک نامیده می شود.

شکل 5

نقطه اعمال نیروی اصطکاک در زیر مرکز ثقل، در جهت مخالف حرکت در امتداد سطوح تماس. نیروی اصطکاک به نیروی اصطکاک ایستا، نیروی اصطکاک غلتشی و نیروی اصطکاک لغزشی تقسیم می شود. نیروی اصطکاک ایستا نیرویی است که از حرکت یک جسم بر روی سطح جسم دیگر جلوگیری می کند. هنگام راه رفتن، نیروی اصطکاک ایستا که بر روی کف پا وارد می شود، به فرد شتاب می دهد. هنگام لغزش، پیوندهای بین اتم های اجسام بی حرکت اولیه شکسته می شود و اصطکاک کاهش می یابد. نیروی اصطکاک لغزشی به سرعت نسبی حرکت اجسام در تماس بستگی دارد. اصطکاک غلتشی چندین برابر کمتر از اصطکاک لغزشی است.

شکل 6

نیروی اصطکاک با فرمول تعیین می شود:

F = µN

جایی که: µ ضریب اصطکاک است، کمیتی بی‌بعد که به ماهیت عملیات سطح و ترکیب مواد اجسام در تماس بستگی دارد (نیروهای جذب اتم‌های منفرد مواد مختلف به طور قابل توجهی به خواص الکتریکی آنها بستگی دارد).

N - نیروی واکنش حمایتی نیروی الاستیکی است که تحت تأثیر وزن بدن در سطح ایجاد می شود.

برای سطح افقی: F tr = µmg

هنگامی که یک جسم جامد در یک مایع یا گاز حرکت می کند، نیروی اصطکاک چسبناک ایجاد می شود. نیروی اصطکاک چسبناک به طور قابل توجهی کمتر از نیروی اصطکاک خشک است. همچنین در جهت مخالف سرعت نسبی جسم هدایت می شود. با اصطکاک ویسکوز هیچ اصطکاک ایستا وجود ندارد. نیروی اصطکاک چسبناک به شدت به سرعت بدن بستگی دارد.

نیروی الاستیک.

وقتی جسم تغییر شکل می‌دهد، نیرویی ایجاد می‌شود که تمایل دارد اندازه و شکل قبلی بدن را بازیابی کند. به آن نیروی الاستیک می گویند.

ساده ترین نوع تغییر شکل، تغییر شکل کششی یا فشاری است.

برنج. 7

در تغییر شکل های کوچک (|x|<< l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации: F упр =kх

این رابطه قانون تثبیت شده هوک را بیان می کند: نیروی الاستیک مستقیماً با تغییر طول بدن متناسب است.

جایی که: k ضریب سختی بدنه است که بر حسب نیوتن بر متر (N/m) اندازه گیری می شود. ضریب سفتی به شکل و اندازه بدنه و همچنین به جنس آن بستگی دارد.

در فیزیک، قانون هوک برای تغییر شکل کششی یا فشاری معمولاً به شکل دیگری نوشته می‌شود:

کجا: - تغییر شکل نسبی؛ E مدول یانگ است که فقط به خواص ماده بستگی دارد و به اندازه و شکل بدنه بستگی ندارد. برای مواد مختلف، مدول یانگ بسیار متفاوت است. برای فولاد، به عنوان مثال، E2·10 11 N/m 2، و برای لاستیک E2·10 6 N/m 2. - استرس مکانیکی

در طول تغییر شکل خمشی F کنترل = - mg و F کنترل = - Kx.

شکل 8

بنابراین، ما می توانیم ضریب سختی را پیدا کنیم:

k =

فنرهای مارپیچ اغلب در فناوری استفاده می شوند. هنگامی که فنرها کشیده یا فشرده می شوند، نیروهای کشسانی ایجاد می شود که از قانون هوک نیز پیروی می کند و تغییر شکل های پیچشی و خمشی رخ می دهد.

برنج. 9

4. نیروی حاصل.

نیروی حاصل نیرویی است که جایگزین اعمال چندین نیرو می شود. این نیرو برای حل مسائل مربوط به نیروهای متعدد استفاده می شود.

شکل 10

گرانش و نیروی عکس العمل زمین بر جسم اثر می گذارد. نیروی حاصل، در این مورد، طبق قانون متوازی الاضلاع یافت می شود و با فرمول تعیین می شود

بر اساس تعریف برآیند، می‌توان قانون دوم نیوتن را چنین تفسیر کرد: نیروی حاصل برابر است با حاصل ضرب شتاب یک جسم و جرم آن.

R = ما

حاصل دو نیروی وارد بر یک خط مستقیم در یک جهت برابر است با مجموع مدول های این نیروها و در جهت عمل این نیروها هدایت می شود. اگر نیروها در امتداد یک خط مستقیم، اما در جهات مختلف عمل کنند، نیروی حاصل برابر است با اختلاف مدول نیروهای عامل و در جهت نیروی بیشتر هدایت می شود.

قدرت ارشمیدس.

نیروی ارشمیدس نیروی شناوری است که در مایع یا گاز رخ می دهد و برخلاف نیروی گرانش عمل می کند.

قانون ارشمیدس: جسمی که در یک مایع یا گاز غوطه ور می شود، نیروی شناوری برابر با وزن مایع جابجا شده را تجربه می کند.

F A = ​​میلی گرم = Vg

جایی که: – چگالی مایع یا گاز؛ V حجم قسمت غوطه ور شده بدن است. g – شتاب سقوط آزاد.

شکل 11

نیروی گریز از مرکز.

نیروی گریز از مرکز هنگام حرکت در یک دایره ایجاد می شود و به صورت شعاعی از مرکز هدایت می شود.

کجا: v – سرعت خطی. r شعاع دایره است.

شکل 12

نیروی کولن.

در مکانیک نیوتنی از مفهوم جرم گرانشی استفاده می شود، به طور مشابه در الکترودینامیک مفهوم اولیه بار الکتریکی است. بارها با نیروی کولن تعامل دارند.

جایی که: q 1 و q 2 - بارهای متقابل، اندازه گیری شده در C (کولن).

r - فاصله بین شارژ. k – ضریب تناسب.

k=9 . 10 9 (N . m2)/Cl2

اغلب به شکل زیر نوشته می شود: که در آن ثابت الکتریکی برابر با 8.85 است . 10 12 Cl 2 / (N . m 2).

شکل 13

نیروهای متقابل از قانون سوم نیوتن پیروی می کنند: F 1 = - F 2. آنها نیروهای دافعه با نشانه های بارهای یکسان و نیروهای جاذبه با علائم متفاوت هستند.

اگر یک جسم باردار به طور همزمان با چندین جسم باردار برهمکنش داشته باشد، آنگاه نیروی حاصله بر یک جسم معین برابر است با مجموع بردار نیروهای وارد بر این جسم از تمام اجسام باردار دیگر.

شکل 14

قدرت آمپر.

یک هادی حامل جریان در میدان مغناطیسی توسط نیروی آمپر بر روی آن اثر می گذارد.

F A = ​​IBlsin

کجا: I - قدرت جریان در هادی. ب - القای مغناطیسی؛ l طول هادی است. - زاویه بین جهت هادی و جهت بردار القای مغناطیسی.

جهت این نیرو را می توان با قانون سمت چپ تعیین کرد.

اگر دست چپ باید طوری قرار گیرد که خطوط القای مغناطیسی وارد کف دست شوند، چهار انگشت کشیده شده در امتداد عمل نیروی فعلی هدایت می شوند، سپس شست خم شده جهت نیروی آمپر را نشان می دهد.

برنج. 15

نیروی لورنتس

نیرویی که میدان الکترومغناطیسی بر هر جسم باردار واقع در آن وارد می کند، نیروی لورنتس نامیده می شود.

F = qvBsin

برنج. 16

کجا: q – مقدار شارژ؛ v سرعت حرکت یک ذره باردار است. ب - القای مغناطیسی؛ - زاویه بین بردارهای سرعت و القای مغناطیسی.

جهت نیروی لورنتس را می توان با قانون سمت چپ تعیین کرد.

در پایان درس به دانش آموزان فرصت داده می شود تا جدولی را پر کنند.

مشاهده یک قطعه (مدل های تعاملی در فیزیک)

II. حل تکالیف آزمون دولتی واحد

1. دو سیاره با جرم یکسان در مدارهای دایره ای به دور یک ستاره می چرخند. برای اولین مورد، نیروی جذب به ستاره 4 برابر بیشتر از دومی است. نسبت شعاع مداری سیاره اول و دوم چقدر است؟

1)
2)
3)
4)

راه حل.
بر اساس قانون گرانش جهانی، نیروی جاذبه یک سیاره به یک ستاره با مربع شعاع مداری نسبت عکس دارد. بنابراین، به دلیل برابری جرم سیارات ()، نسبت نیروهای جاذبه به ستاره سیاره اول و دوم با نسبت مربعات شعاع مداری نسبت معکوس دارد:

بر اساس شرط، نیروی جاذبه سیاره اول به ستاره 4 برابر بیشتر از سیاره دوم است.

2. در حین اجرا، ژیمناستیک از تخته پرش (مرحله 1) هل می‌دهد، در هوا حرکت می‌کند (مرحله 2) و روی پاهای خود فرود می‌آید (مرحله 3). یک ژیمناستیک در کدام مرحله از حرکت می تواند وضعیت تقریباً بی وزنی را تجربه کند؟

1) فقط در مرحله 2
2) فقط در مراحل 1 و 2
3) در مراحل 1، 2 و 3
4) در هیچ یک از مراحل فوق

راه حل.
وزن نیرویی است که بدن با آن روی تکیه گاه فشار می آورد یا تعلیق را کش می دهد. حالت بی وزنی این است که بدن وزن ندارد، در حالی که نیروی جاذبه در هیچ کجا ناپدید نمی شود. هنگامی که ژیمناستیک از تخته پرش خارج می شود، به آن فشار می آورد. وقتی یک ژیمناست روی پاهایش می آید، روی زمین فشار می آورد. تخته پرش و زمین به عنوان تکیه گاه عمل می کنند، بنابراین در مراحل 1 و 3 در وضعیتی نزدیک به بی وزنی قرار ندارد. برعکس، در طول پرواز (مرحله 2) ژیمناستیک به سادگی هیچ پشتیبانی ندارد، اگر مقاومت هوا نادیده گرفته شود. از آنجایی که پشتیبانی وجود ندارد، پس وزنی وجود ندارد، به این معنی که ژیمناستیک واقعاً وضعیتی نزدیک به بی وزنی را تجربه می کند.

3. بدن بر روی دو نخ معلق است و در حالت تعادل است. زاویه بین رزوه ها برابر است و نیروهای کششی رزوه ها برابر با 3 N و 4 H است. نیروی گرانش وارد بر جسم چقدر است؟

1) 1 ساعت
2) 5 H
3) 7 H
4) 25 H

راه حل.
در مجموع سه نیرو بر روی جسم وارد می شود: گرانش و نیروی کشش دو نخ. از آنجایی که جسم در حالت تعادل است، برآیند هر سه نیرو باید برابر با صفر باشد، به این معنی که مدول گرانش برابر است با

پاسخ صحیح: 2.

4. شکل سه بردار نیرو را نشان می دهد که در یک صفحه قرار دارند و به یک نقطه اعمال می شوند.

1) 0 H
2) 5 H
3) 10 ساعت
4) 12 ساعت

راه حل.
از شکل مشخص است که برآیند نیروها با بردار نیرو منطبق است بنابراین مدول برآیند هر سه نیرو برابر است

با استفاده از مقیاس شکل، پاسخ نهایی را می یابیم

پاسخ صحیح: 3.

5. وقتی یک نقطه مادی مجموع نیروهای وارد بر آن برابر با صفر باشد چگونه حرکت می کند؟ کدام جمله درست است؟

1) سرعت یک نقطه مادی لزوماً صفر است
2) سرعت یک نقطه مادی با زمان کاهش می یابد
3) سرعت نقطه مادی ثابت است و لزوماً برابر با صفر نیست
4) سرعت یک نقطه مادی می تواند هر باشد، اما باید در زمان ثابت باشد

راه حل.
طبق قانون دوم نیوتن، در چارچوب مرجع اینرسی، شتاب یک جسم با برآیند تمام نیروها متناسب است. از آنجایی که طبق شرط مجموع تمام نیروهای وارد بر جسم برابر با صفر است، شتاب جسم نیز برابر با صفر است، یعنی سرعت جسم می تواند هر باشد، اما باید در زمان ثابت باشد. .
پاسخ صحیح: 4.

6. بر روی یک بلوک با جرم 5 کیلوگرم که روی سطح افقی حرکت می کند، نیروی اصطکاک لغزشی 20 نیوتن وارد می شود. اگر ضریب اصطکاک داشته باشد، پس از کاهش 2 برابری جرم جسم، نیروی اصطکاک لغزشی چه مقدار خواهد بود. تغییر نمی کند؟

1) 5 N
2) 10 N
3) 20 N
4) 40 N

راه حل.
نیروی اصطکاک لغزشی به ضریب اصطکاک و نیروی واکنش پشتیبانی با نسبت مربوط می شود. برای بلوکی که روی سطح افقی حرکت می کند، طبق قانون دوم نیوتن، .

بنابراین، نیروی اصطکاک لغزشی با حاصلضرب ضریب اصطکاک و جرم بلوک متناسب است. اگر ضریب اصطکاک تغییر نکند، پس از کاهش 2 برابری وزن بدن، نیروی اصطکاک لغزشی نیز 2 برابر کاهش یافته و برابر می شود.

پاسخ صحیح: 2.

III. جمع بندی، ارزیابی.

IV. D/Z:

شکل سه بردار نیرو را نشان می دهد که در یک صفحه قرار دارند و به یک نقطه اعمال می شوند.

مقیاس شکل به گونه ای است که ضلع یک مربع شبکه با مدول نیرو 1 H مطابقت دارد. مدول بردار حاصل از سه بردار نیرو را تعیین کنید.

نمودار وابستگی گرانش به جرم بدن یک سیاره خاص را نشان می دهد.

شتاب ناشی از گرانش در این سیاره چقدر است؟

منبع اینترنتی: 1.

2.

ادبیات:

M.Yu.Demidova، I.I.Nurminsky "امتحان دولتی واحد 2009"

V.A. Kasyanov "فیزیک. سطح نمایه"

بخش ها: فیزیک

هدفاین درس گسترش مطالب برنامه با موضوع: "نیروها در طبیعت" و بهبود مهارت های عملی و توانایی های حل مسئله است.

اهداف درس:

• ادغام مطالب مورد مطالعه،
• ایجاد ایده هایی در دانش آموزان در مورد نیروها به طور کلی و در مورد هر نیرو به طور جداگانه،
• هنگام حل مسائل، فرمول ها را به درستی اعمال کنید و نقشه ها را به درستی بسازید.

این درس با ارائه چند رسانه ای همراه است.

به زورکمیت برداری نامیده می شود که علت هر حرکتی در نتیجه برهم کنش اجسام است. فعل و انفعالات می توانند تماسی، ایجاد تغییر شکل یا غیر تماسی باشند. تغییر شکل عبارت است از تغییر شکل بدن یا اجزای منفرد آن در نتیجه برهمکنش.

در سیستم بین المللی واحدها (SI) واحد نیرو نامیده می شود نیوتن (ن). 1 N برابر نیرویی است که شتابی معادل 1 m/s 2 به جسم مرجع با وزن 1 کیلوگرم در جهت نیرو وارد می کند. وسیله ای برای اندازه گیری نیرو، دینامومتر است.

تأثیر نیرو بر جسم به موارد زیر بستگی دارد:

1. بزرگی نیروی اعمالی؛
2. امتیاز اعمال نیرو؛
3. جهت اعمال نیرو

نیروها بر اساس ماهیت خود برهمکنش های گرانشی، الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی در سطح میدان هستند. نیروهای گرانشی شامل گرانش، وزن بدن و گرانش است. نیروهای الکترومغناطیسی شامل نیروی الاستیک و نیروی اصطکاک است. فعل و انفعالات در سطح میدان شامل نیروهایی مانند: نیروی کولن، نیروی آمپر، نیروی لورنتس است.

بیایید به نیروهای پیشنهادی نگاه کنیم.

نیروی گرانش.

نیروی گرانش از قانون گرانش جهانی تعیین می شود و بر اساس فعل و انفعالات گرانشی اجسام به وجود می آید، زیرا هر جسمی با جرم دارای میدان گرانشی است. دو جسم با نیروهای مساوی از نظر بزرگی و جهت مخالف برهم کنش می‌کنند که با حاصلضرب جرم‌ها نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین مراکز آنها نسبت معکوس دارد.

G = 6.67. 10 -11 - ثابت گرانشی تعریف شده توسط کاوندیش.

یکی از مظاهر نیروی گرانش جهانی نیروی گرانش است و شتاب سقوط آزاد را می توان با فرمول تعیین کرد:

جایی که: M جرم زمین، Rz شعاع زمین است.

مسئله: تعیین نیرویی که دو کشتی به وزن هر کدام 107 کیلوگرم که در فاصله 500 متری از یکدیگر قرار دارند به یکدیگر جذب می شوند.

1. نیروی گرانش به چه چیزی بستگی دارد؟
2. چگونه می توانیم فرمول نیروی گرانشی را که در ارتفاع h از سطح زمین عمل می کند بنویسیم؟
3. ثابت گرانشی چگونه اندازه گیری شد؟

جاذبه

نیرویی که زمین با آن تمام اجسام را به سمت خود جذب می کند، جاذبه نامیده می شود. با رشته F نشان داده می شود که به مرکز ثقل اعمال می شود و به صورت شعاعی به سمت مرکز زمین هدایت می شود و با فرمول F رشته = میلی گرم تعیین می شود.

کجا: m – وزن بدن؛ g – شتاب گرانشی (g=9.8m/s2).

مشکل: نیروی گرانش روی سطح زمین 10 نیوتن است. در ارتفاعی برابر با شعاع زمین (6.10 6 متر) برابر با چه چیزی خواهد بود؟

1. ضریب g با چه واحدهایی اندازه گیری می شود؟
2. معلوم است که زمین یک کره نیست. در قطب ها صاف شده است. آیا نیروی گرانش همان جسم در قطب و استوا یکسان خواهد بود؟
3. چگونه مرکز ثقل جسمی با شکل هندسی منظم و نامنظم را تعیین کنیم؟

وزن بدن.

نیرویی که جسم بر اثر گرانش بر روی تکیه گاه افقی یا تعلیق عمودی وارد می کند وزن نامیده می شود. تعیین شده - P، متصل به یک تکیه گاه یا تعلیق در زیر مرکز ثقل، به سمت پایین.

اگر بدن در حال استراحت است، می توان استدلال کرد که وزن برابر با نیروی گرانش است و با فرمول P = mg تعیین می شود.

اگر جسمی با شتاب به سمت بالا حرکت کند، بدن دچار اضافه بار می شود. وزن با فرمول P = m(g + a) تعیین می شود.

وزن بدن تقریباً دو برابر مدول گرانش است (دوبار اضافه بار).

اگر جسمی با شتاب رو به پایین حرکت کند، ممکن است بدن در ثانیه های اول حرکت دچار بی وزنی شود. وزن با فرمول P = m(g - a) تعیین می شود.

وظیفه: آسانسور با جرم 80 کیلوگرم حرکت می کند:

به طور یکنواخت؛

• با شتاب 4.9 متر بر ثانیه 2 به سمت بالا می رود.
• با همین شتاب پایین میاد
• وزن آسانسور را در هر سه مورد تعیین کنید.

1. وزن چه تفاوتی با جاذبه دارد؟
2. چگونه نقطه کاربرد وزن را پیدا کنیم؟
3. اضافه بار و بی وزنی چیست؟

نیروی اصطکاک.

نیرویی که هنگام حرکت یک جسم در امتداد سطح جسم دیگر در جهت مخالف حرکت ایجاد می شود، نیروی اصطکاک نامیده می شود.

نقطه اعمال نیروی اصطکاک در زیر مرکز ثقل، در جهت مخالف حرکت در امتداد سطوح تماس. نیروی اصطکاک به نیروی اصطکاک ایستا، نیروی اصطکاک غلتشی و نیروی اصطکاک لغزشی تقسیم می شود. نیروی اصطکاک ایستا نیرویی است که از حرکت یک جسم بر روی سطح جسم دیگر جلوگیری می کند. هنگام راه رفتن، نیروی اصطکاک ایستا که بر روی کف پا وارد می شود، به فرد شتاب می دهد. هنگام لغزش، پیوندهای بین اتم های اجسام بی حرکت اولیه شکسته می شود و اصطکاک کاهش می یابد. نیروی اصطکاک لغزشی به سرعت نسبی حرکت اجسام در تماس بستگی دارد. اصطکاک غلتشی چندین برابر کمتر از اصطکاک لغزشی است.

نیروی اصطکاک با فرمول تعیین می شود:

جایی که: µ ضریب اصطکاک است، کمیتی بی‌بعد که به ماهیت عملیات سطح و ترکیب مواد اجسام در تماس بستگی دارد (نیروهای جذب اتم‌های منفرد مواد مختلف به طور قابل توجهی به خواص الکتریکی آنها بستگی دارد).

N - نیروی واکنش حمایتی نیروی الاستیکی است که تحت تأثیر وزن بدن در سطح ایجاد می شود.

برای سطح افقی: F tr = µmg

هنگامی که یک جسم جامد در یک مایع یا گاز حرکت می کند، نیروی اصطکاک چسبناک ایجاد می شود. نیروی اصطکاک چسبناک به طور قابل توجهی کمتر از نیروی اصطکاک خشک است. همچنین در جهت مخالف سرعت نسبی جسم هدایت می شود. با اصطکاک ویسکوز هیچ اصطکاک استاتیکی وجود ندارد. نیروی اصطکاک چسبناک به شدت به سرعت بدن بستگی دارد.

مشکل: یک تیم سگ شروع به کشیدن یک سورتمه 100 کیلوگرمی روی برف با نیروی ثابت 149 نیوتن می کند. اگر ضریب اصطکاک لغزشی دونده ها روی برف 05/0 باشد سورتمه 200 متر اول مسیر را در چه بازه زمانی طی می کند؟

1. در چه شرایطی اصطکاک رخ می دهد؟
2. نیروی اصطکاک لغزشی به چه چیزی بستگی دارد؟
3. چه زمانی اصطکاک "مفید" و چه زمانی "مضر" است؟

نیروی الاستیک.

وقتی جسم تغییر شکل می‌دهد، نیرویی ایجاد می‌شود که می‌خواهد اندازه و شکل قبلی بدن را بازیابی کند. به آن نیروی الاستیک می گویند.

ساده ترین نوع تغییر شکل، تغییر شکل کششی یا فشاری است.

در تغییر شکل های کوچک (|x|<< l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации: F упр =kх

این رابطه قانون تثبیت شده هوک را بیان می کند: نیروی الاستیک مستقیماً با تغییر طول بدن متناسب است.

جایی که: k ضریب سختی بدنه است که بر حسب نیوتن بر متر (N/m) اندازه گیری می شود. ضریب سفتی به شکل و اندازه بدنه و همچنین به جنس آن بستگی دارد.

در فیزیک، قانون هوک برای تغییر شکل کششی یا فشاری معمولاً به شکل دیگری نوشته می‌شود:

کجا: - تغییر شکل نسبی؛ E مدول یانگ است که فقط به خواص ماده بستگی دارد و به اندازه و شکل بدنه بستگی ندارد. برای مواد مختلف، مدول یانگ بسیار متفاوت است. برای فولاد، به عنوان مثال، E2·10 11 N/m 2، و برای لاستیک E2·10 6 N/m 2.

- استرس مکانیکی

در طول تغییر شکل خمشی F کنترل = - mg و F کنترل = - Kx.

بنابراین، می توانیم ضریب سختی را پیدا کنیم:

فنرهای مارپیچی اغلب در فناوری استفاده می شوند. هنگامی که فنرها کشیده یا فشرده می شوند، نیروهای کشسانی ایجاد می شود که از قانون هوک نیز پیروی می کند و تغییر شکل های پیچشی و خمشی رخ می دهد.

1. وظیفه: فنر یک تپانچه بچه گانه به اندازه 3 سانتی متر فشرده شده است، اگر سفتی فنر 700 نیوتن بر متر باشد، نیروی الاستیک ایجاد شده در آن را تعیین کنید.
2. چه چیزی سفتی اجسام را تعیین می کند؟
3. علت وقوع نیروی کشسان را توضیح دهید؟

چه چیزی بزرگی نیروی کشسان را تعیین می کند؟

4. نیروی حاصل.

نیروی حاصل نیرویی است که جایگزین اعمال چندین نیرو می شود. این نیرو برای حل مسائل مربوط به نیروهای متعدد استفاده می شود.

گرانش و نیروی عکس العمل زمین بر جسم اثر می گذارد. نیروی حاصل، در این مورد، طبق قانون متوازی الاضلاع یافت می شود و با فرمول تعیین می شود

بر اساس تعریف برآیند، می‌توان قانون دوم نیوتن را چنین تفسیر کرد: نیروی حاصل برابر است با حاصل ضرب شتاب یک جسم و جرم آن.

حاصل دو نیروی وارد بر یک خط مستقیم در یک جهت برابر است با مجموع مدول های این نیروها و در جهت عمل این نیروها هدایت می شود. اگر نیروها در امتداد یک خط مستقیم، اما در جهات مختلف عمل کنند، نیروی حاصل برابر است با اختلاف مدول نیروهای عامل و در جهت نیروی بیشتر هدایت می شود.

مشکل: صفحه مایل که زاویه 30 درجه را تشکیل می دهد، 25 متر طول دارد. بدن با شتاب یکنواخت حرکت می کرد و در عرض 2 ثانیه از این هواپیما لیز خورد. ضریب اصطکاک را تعیین کنید.

قدرت ارشمیدس.

نیروی ارشمیدس نیروی شناوری است که در مایع یا گاز رخ می دهد و برخلاف نیروی گرانش عمل می کند.

جایی که: – چگالی مایع یا گاز؛ V حجم قسمت غوطه ور شده بدن است. g – شتاب سقوط آزاد.

مشکل: یک گلوله چدنی با حجم 1 dm 3 به مایع پایین آمد. وزن آن 8.9 نیوتن کاهش یافت. توپ در چه مایعی است؟

1. شرایط شناور برای اجسام چگونه است؟
2. آیا نیروی ارشمیدس به چگالی جسم غوطه ور در مایع بستگی دارد؟
3. نیروی ارشمیدس چگونه هدایت می شود؟

نیروی گریز از مرکز.

نیروی گریز از مرکز هنگام حرکت در یک دایره ایجاد می شود و به صورت شعاعی از مرکز هدایت می شود.

کجا: v – سرعت خطی. r شعاع دایره است.

نیروی کولن.

در مکانیک نیوتنی از مفهوم جرم گرانشی استفاده می شود، به طور مشابه در الکترودینامیک مفهوم اولیه بار الکتریکی است. بارها با نیروی کولن تعامل دارند.

جایی که: q 1 و q 2 - بارهای متقابل، اندازه گیری شده در C (کولن).

r - فاصله بین شارژ. k – ضریب تناسب.

k=9 . 10 9 (N . m2)/Cl2

اغلب به شکل زیر نوشته می شود: که در آن ثابت الکتریکی برابر با 8.85 است . 10 12 Cl 2 / (N . m 2).

نیروهای متقابل از قانون سوم نیوتن پیروی می کنند: F 1 = - F 2. آنها نیروهای دافعه با نشانه های بارهای یکسان و نیروهای جاذبه با علائم متفاوت هستند.

اگر یک جسم باردار به طور همزمان با چندین جسم باردار برهمکنش داشته باشد، آنگاه نیروی حاصله بر یک جسم معین برابر است با مجموع بردار نیروهای وارد بر این جسم از تمام اجسام باردار دیگر.

مسئله: نیروی برهمکنش بین دو بار نقطه ای یکسان واقع در فاصله 0.5 متری برابر با 3.6 نیوتن است. مقادیر این هزینه ها را پیدا کنید؟

1. چرا هر دو جسم مالشی در حین الکتریسیته شدن توسط اصطکاک باردار می شوند؟
2. آیا جرم جسم در هنگام برق دار شدن بدون تغییر باقی می ماند؟
3. مفهوم فیزیکی ضریب تناسب در قانون کولن چیست؟

قدرت آمپر.

یک هادی حامل جریان در میدان مغناطیسی توسط نیروی آمپر بر روی آن اثر می گذارد.

کجا: I - قدرت جریان در هادی. ب - القای مغناطیسی؛ l طول هادی است. - زاویه بین جهت هادی و جهت بردار القای مغناطیسی.

جهت این نیرو را می توان با قانون سمت چپ تعیین کرد.

اگر دست چپ باید طوری قرار گیرد که خطوط القای مغناطیسی وارد کف دست شوند، چهار انگشت کشیده شده در امتداد عمل نیروی فعلی هدایت می شوند، سپس شست خم شده جهت نیروی آمپر را نشان می دهد.

وظیفه: تعیین جهت جریان در هادی واقع در میدان مغناطیسی در صورتی که نیروی وارد بر هادی دارای جهت باشد.

1. نیروی آمپر تحت چه شرایطی ایجاد می شود؟
2. چگونه جهت عمل نیروی آمپر را تعیین کنیم؟
3. چگونه جهت خطوط القای مغناطیسی را تعیین کنیم؟

نیروی لورنتس

نیرویی که میدان الکترومغناطیسی بر هر جسم باردار واقع در آن وارد می کند، نیروی لورنتس نامیده می شود.

کجا: q – مقدار شارژ؛ v سرعت حرکت یک ذره باردار است. ب - القای مغناطیسی؛ - زاویه بین بردارهای سرعت و القای مغناطیسی.

جهت نیروی لورنتس را می توان با قانون سمت چپ تعیین کرد.

مشکل: در یک میدان مغناطیسی یکنواخت که القای آن 2 T است، یک الکترون با سرعت 10 5 متر بر ثانیه عمود بر خطوط القای مغناطیسی حرکت می کند. نیروی وارد بر الکترون را محاسبه کنید.

1. نیروی لورنتس چیست؟
2. شرایط وجود نیروی لورنتس چیست؟
3. چگونه جهت نیروی لورنتس را تعیین کنیم؟

در پایان درس به دانش آموزان فرصت داده می شود تا جدولی را پر کنند.

نام قدرت	فرمول	طراحی	نقطه کاربرد	جهت عمل
جاذبه
جاذبه
وزن
نیروی اصطکاک
نیروی الاستیک
نیروی ارشمیدس
نیروی حاصله
نیروی گریز از مرکز
نیروی کولن
قدرت آمپر
نیروی لورنتس

ادبیات:

1. M.Yu.Demidova، I.I.Nurminsky "امتحان دولتی واحد 2009"
2. I.V. Krivchenko "فیزیک - 7"
3. V.A. Kasyanov "فیزیک. سطح نمایه"

برای درک اینکه آیا ارزش ادامه نوشتن طرح های کوتاهی را دارد که به معنای واقعی کلمه پدیده ها و فرآیندهای فیزیکی مختلف را توضیح می دهد. نتیجه شک من را برطرف کرد. من ادامه خواهم داد. اما برای نزدیک شدن به پدیده های نسبتاً پیچیده، باید یک سری پست های متوالی جداگانه ایجاد کنید. بنابراین، برای اینکه به داستان ساختار و تکامل خورشید و سایر انواع ستارگان برسید، باید با توصیف انواع برهمکنش بین ذرات بنیادی شروع کنید. بیایید با این شروع کنیم. بدون فرمول
در مجموع چهار نوع تعامل در فیزیک شناخته شده است. همه شناخته شده اند گرانشیو الکترومغناطیسی. و تقریباً برای عموم مردم ناشناخته است قویو ضعیف. اجازه دهید آنها را به ترتیب توصیف کنیم.
برهم کنش گرانشی . مردم از زمان های قدیم آن را می شناختند. زیرا دائماً در میدان گرانش زمین قرار دارد. و از فیزیک مدرسه می دانیم که نیروی برهمکنش گرانشی بین اجسام متناسب با حاصلضرب جرم آنها و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. تحت تأثیر نیروی گرانشی، ماه به دور زمین، زمین و سیارات دیگر به دور خورشید می‌چرخند و دومی همراه با ستاره‌های دیگر به دور مرکز کهکشان ما می‌چرخد.
کاهش نسبتاً آهسته در قدرت برهمکنش گرانشی با فاصله (به طور معکوس متناسب با مجذور فاصله) فیزیکدانان را مجبور می کند تا در مورد این برهمکنش به عنوان صحبت کنند. دوربرد. علاوه بر این، نیروهای برهمکنش گرانشی که بین اجسام عمل می کنند، فقط نیروهای جاذبه هستند.
برهمکنش الکترومغناطیسی . در ساده‌ترین حالت برهمکنش الکترواستاتیک، همانطور که از فیزیک مدرسه می‌دانیم، نیروی جاذبه یا دافعه بین ذرات باردار الکتریکی با حاصلضرب بارهای الکتریکی آنها متناسب و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. که بسیار شبیه به قانون برهمکنش گرانشی است. تنها تفاوت این است که بارهای الکتریکی با علائم یکسان دفع می شوند و بارهای الکتریکی با علائم متفاوت جذب می شوند. بنابراین برهمکنش الکترومغناطیسی را فیزیکدانان مانند برهمکنش گرانشی می نامند دوربرد.
در عین حال، برهمکنش الکترومغناطیسی پیچیده تر از برهمکنش گرانشی است. از فیزیک مدرسه می دانیم که میدان الکتریکی توسط بارهای الکتریکی ایجاد می شود، بارهای مغناطیسی در طبیعت وجود ندارند و میدان مغناطیسی توسط جریان های الکتریکی ایجاد می شود.
در واقع، میدان الکتریکی نیز می‌تواند توسط یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان، و یک میدان مغناطیسی توسط یک میدان الکتریکی متغیر با زمان ایجاد شود. شرایط اخیر باعث می شود که میدان الکترومغناطیسی بدون بار و جریان الکتریکی وجود داشته باشد. و این امکان در قالب امواج الکترومغناطیسی محقق می شود. به عنوان مثال، امواج رادیویی و کوانتای نور.
از آنجایی که نیروهای الکتریکی و گرانشی به یک اندازه به فاصله وابسته هستند، طبیعی است که سعی کنیم شدت آنها را با هم مقایسه کنیم. بنابراین، برای دو پروتون، نیروهای جاذبه گرانشی 10 تا 36 بار (یک میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد بار) ضعیف‌تر از نیروهای دافعه الکترواستاتیکی است. بنابراین، در فیزیک ریزجهان، برهمکنش گرانشی می‌تواند کاملاً نادیده گرفته شود.
تعامل قوی . این - کوتاه بردقدرت به این معنا که آنها فقط در فواصل حدود یک فمتومتر (یک تریلیونم میلی متر) عمل می کنند و در فواصل زیاد تأثیر آنها عملاً احساس نمی شود. علاوه بر این، در فواصل مرتبه یک فمتومتر، اندرکنش قوی حدود صد برابر شدیدتر از الکترومغناطیسی است.
به همین دلیل است که پروتون های دارای بار الکتریکی مساوی در هسته اتم توسط نیروهای الکترواستاتیکی از یکدیگر دفع نمی شوند، بلکه توسط برهمکنش های قوی در کنار هم نگه داشته می شوند. زیرا ابعاد پروتون و نوترون حدود یک فمتومتر است.
تعامل ضعیف . واقعا خیلی ضعیفه اولاً، در فواصل هزار برابر کوچکتر از یک فمتومتر عمل می کند. و در فواصل طولانی عملا احساس نمی شود. بنابراین، مانند قوی، متعلق به طبقه است کوتاه برد. ثانیاً، شدت آن تقریباً صد میلیارد بار کمتر از شدت تعامل الکترومغناطیسی است. نیروی ضعیف مسئول برخی از فروپاشی ذرات بنیادی است. از جمله نوترون های آزاد.
تنها یک نوع ذره وجود دارد که تنها از طریق برهمکنش ضعیف با ماده تعامل دارد. این یک نوترینو است. تقریباً صد میلیارد نوترینو خورشیدی در هر ثانیه از هر سانتی متر مربع از پوست ما عبور می کند. و ما اصلا متوجه آنها نمی شویم. به این معنا که در طول زندگی ما، بعید است که چند نوترینو با ماده بدن ما تعامل داشته باشند.
ما در مورد نظریه هایی که همه این نوع تعاملات را توصیف می کنند صحبت نخواهیم کرد. زیرا آنچه برای ما مهم است تصویری باکیفیت از جهان است و نه لذت نظریه پردازان.

قدرت- اندازه گیری برهمکنش مکانیکی اجسام. نیرو باعث تغییر سرعت جسم و یا بروز تغییر شکل در آن (تغییر شکل یا حجم) می شود. نیرو یک کمیت برداری است که با مدول (قدر)، جهت و نقطه اعمال نیرو مشخص می شود. خط عمل یک نیرو خط مستقیمی است که از نقطه اعمال نیرو می گذرد و جهت بردار نیرو را ادامه می دهد. واحد نیروی SI نیوتن [N] است. همه نیروها در طبیعت بر چهار نوع تعامل اساسی استوارند:

• نیروهای الکترومغناطیسی بین اجسام باردار الکتریکی،
• نیروهای گرانشی که بین اجسام عظیم عمل می کنند،
• برهمکنش هسته ای قوی، که در مقیاس هایی از مرتبه اندازه هسته اتم و کوچکتر عمل می کند (مسئول ارتباط بین کوارک ها در هادرون ها و جذب بین نوکلئون ها در هسته).
• برهمکنش هسته ای ضعیف، که خود را در فواصل بسیار کوچکتر از اندازه هسته اتم نشان می دهد.

شدت فعل و انفعالات قوی و ضعیف در واحدهای انرژی (الکترون ولت) اندازه گیری می شود و نه در واحد نیرو، و بنابراین استفاده از اصطلاح "نیرو" مشروط است. عمل نیرو می تواند هم از طریق تماس مستقیم (اصطکاک، فشار روی یکدیگر در هنگام تماس مستقیم) و هم از طریق میدان های ایجاد شده توسط اجسام (میدان گرانشی، میدان الکترومغناطیسی) رخ دهد. یک سایت جالب و آموزنده http://mistermigell.ru برای شما.
از نقطه نظر عمل نیروها بر روی سیستم، در نظر بگیرید:

• نیروهای داخلی - نیروهای تعامل بین نقاط (جسم) یک سیستم معین.
• نیروهای خارجی نیروهایی هستند که بر روی نقاط (جسم) یک سیستم معین از نقاط (جسم) که به سیستم معین تعلق ندارند، وارد می شوند. نیروهای خارجی بار نامیده می شوند.

نیروها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• نیروهای واکنشی - واکنش های جفت. اگر حرکت جسم در فضا توسط اجسام دیگر (اتصالات، تکیه گاه ها) محدود شود، نیروهایی که این اجسام بر روی جسم معین اثر می کنند، واکنش های اتصال (تکیه) نامیده می شود.
• نیروهای فعال نیروهایی هستند که عملکرد اجسام دیگر را در یک حالت سینماتیکی مشخص مشخص می کنند و آن را تغییر می دهند. نیروهای فعال بسته به نوع تماس به دو دسته تقسیم می شوند
• حجمی - نیروهای وارد بر هر ذره بدن، به عنوان مثال، وزن بدن؛
• سطح - نیروهایی که بر ناحیه ای از بدن وارد می شوند و تماس مستقیم اجسام را مشخص می کنند. نیروهای سطحی عبارتند از:
• متمرکز - عمل در مناطقی که در مقایسه با بدن کوچک هستند، به عنوان مثال، فشار چرخ در جاده.
• توزیع شده - عمل در مناطقی که در مقایسه با بدن کوچک نیستند، به عنوان مثال، فشار یک کاترپیلار تراکتور در جاده.

معروف ترین نیروها:
نیروهای الاستیک- نیروهایی که در حین تغییر شکل جسم بوجود می آیند و این تغییر شکل را خنثی می کنند ماهیت الکترومغناطیسی دارند و مظهر برهمکنش بین مولکولی هستند. بردار نیروی الاستیک مخالف جابجایی، عمود بر سطح است. به عنوان مثال، اگر یک نوار الاستیک را فشرده کنید، پس از برداشتن بار، تحت تأثیر نیروی الاستیک شکل خود را بازیابی می کند.
نیروهای اصطکاک- نیروهایی که در طول حرکت نسبی اجسام جامد بوجود می آیند و این حرکت را خنثی می کنند، ماهیت الکترومغناطیسی دارند و تجلی ماکروسکوپی برهمکنش بین مولکولی هستند. بردار نیروی اصطکاک مخالف بردار سرعت است. به عنوان مثال، اصطکاک زمانی رخ می دهد که سورتمه روی برف، بین کف پا و زمین می لغزد.
نیروهای مقاومت محیط زیست- نیروهایی که هنگام حرکت یک جسم جامد در یک محیط مایع یا گاز به وجود می آیند، ماهیت الکترومغناطیسی دارند و مظهر برهمکنش بین مولکولی هستند. بردار نیروی پسا بر خلاف بردار سرعت جهت دارد. به عنوان مثال، زمانی که یک هواپیما در حال حرکت در هوا است.
نیروهای کشش سطحی- نیروهایی که در فصل مشترک فاز ایجاد می شوند، ماهیت الکترومغناطیسی دارند و مظهر برهمکنش بین مولکولی هستند. نیروی کششی به صورت مماس به فصل مشترک فاز هدایت می شود. به عنوان مثال، یک سکه می تواند روی سطح یک مایع قرار گیرد، حشرات روی آب می چرخند.
نیروی گرانش جهانی- نیرویی که هر اجسامی در جهان با آن یکدیگر را جذب می کنند، با حاصلضرب جرم این اجسام نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. به عنوان مثال، زمین جذب خورشید می شود، و در عین حال، زمین به ماه و خورشید جذب می شود.
جاذبه- نیروی وارد بر جسمی از زمین که شتاب سقوط آزاد را به آن القا می کند. گرانش مجموع نیروهای جاذبه گرانشی و نیروی گریز از مرکز چرخش زمین است. به عنوان مثال، تحت تأثیر گرانش، اجسام به زمین سقوط می کنند.
نیروی اینرسی- نیروی ساختگی (نه معیار اندرکنش مکانیکی)، که هنگام در نظر گرفتن حرکت نسبی در سیستم های مرجع غیر اینرسی (حرکت با شتاب) معرفی می شود تا قانون دوم نیوتن در آنها برآورده شود. در یک قاب مرجع مرتبط با یک جسم با شتاب یکنواخت، نیروی اینرسی مخالف شتاب است. از مجموع نیروی اینرسی، برای راحتی، نیروی گریز از مرکز هدایت شده از محور چرخش بدن و نیروی کوریولیس، که هنگام حرکت بدن نسبت به قاب مرجع چرخان ایجاد می شود، قابل تشخیص است.
نیروهای دیگری هم هستند.

دنیس، کلاس ششم، HFML % 27

تمام فعل و انفعالات شناخته شده و بر این اساس، نیروهای موجود در طبیعت به چهار نوع زیر کاهش می یابد: گرانشی، الکترومغناطیسی، قوی، ضعیف.

برهم کنش گرانشیمشخصه همه اجسام در جهان است که به شکل جاذبه متقابل همه اجسام در طبیعت ظاهر می شود، صرف نظر از محیطی که در آن قرار دارند، در عالم کوچک ذرات بنیادی در انرژی های معمولی نقشی ندارد. یک مثال بارز جاذبه زمین است. این تعامل منوط به قانون گرانش جهانی : نیروی برهمکنش بین دو نقطه مادی با جرم های m 1 و m 2 با حاصلضرب این جرم ها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. از نظر ریاضی، این قانون به شکل زیر است:

کجا جی= 6.67 10 -11 نیوتن متر مربع / کیلوگرم 2 - ثابت گرانشی، که نیروی جاذبه بین دو جسم یکسان با جرم را تعیین می کند. متر 1 = متر 2 = 1 کیلوگرم در فاصله r= 1 متر

برهم کنش الکترومغناطیسی - برهمکنش بین بارهای الکتریکی ثابت و متحرک این برهمکنش، به ویژه، مسئول نیروهای برهمکنش بین مولکولی و بین اتمی است.

تعامل بین دو بار ثابت نقطه q 1 و q 2 از قانون کولن پیروی می کند:

,

کجا ک= 9 10 9 N m 2 / Cl 2 - ضریب تناسب.

اگر باری در میدان مغناطیسی حرکت کند، نیروی لورنتس بر آن اثر می‌کند:

v– سرعت شارژ، V – بردار القای مغناطیسی.

سیilnoeتعاملاتصال نوکلئون ها در هسته اتم را تضمین می کند. ضعیف مسئول بیشتر فروپاشی ذرات بنیادی و همچنین فرآیندهای برهمکنش نوترینوها با ماده است.

در مکانیک کلاسیک ما با نیروهای گرانشی و الکترومغناطیسی سروکار داریم که منجر به ظهور نیروهای جاذبه، نیروهای الاستیک، نیروهای اصطکاک و غیره می شود.

جاذبهتعامل یک جسم با زمین را مشخص می کند.

در نزدیکی زمین، همه اجسام با شتاب تقریباً یکسانی سقوط می کنند g 9.8 m/s 2 که نامیده می شود شتاب سقوط آزاد. نتیجه این است که در نزدیکی زمین، بر هر جسمی با نیروی گرانشی که به سمت مرکز زمین هدایت می شود و برابر با حاصل ضرب جرم جسم و شتاب گرانش است، وارد می شود.

در نزدیکی سطح زمین میدان یکنواخت است ( g= پایان). مقایسه کردن
با
، ما آن را دریافت می کنیم
.

نیروی واکنش زمین –قدرت ، که با آن تکیه گاه روی بدن عمل می کند. به بدنه و عمود بر سطح تماس چسبیده است. اگر جسم روی یک سطح افقی قرار گیرد، نیروی واکنش تکیه گاه از نظر عددی برابر با نیروی گرانش است. بیایید 2 مورد را در نظر بگیریم.

1. شکل.

بگذارید بدن استراحت کند، سپس دو نیرو بر روی آن وارد شوند. طبق قانون دوم نیوتن

اجازه دهید پیش بینی این نیروها را روی محور y پیدا کنیم و آن را بدست آوریم

2. حال اجازه دهید بدن در یک صفحه شیبدار قرار بگیرد و زاویه ایجاد کند با افق (شکل را ببینید).

بیایید حالتی را در نظر بگیریم که جسم در حالت سکون است، سپس دو نیرو بر جسم وارد می شود، معادله حرکت شبیه حالت اول به نظر می رسد. با نوشتن قانون دوم نیوتن در طرح ریزی بر روی محور y، متوجه می شویم که نیروی واکنش پشتیبان از نظر عددی برابر با تابش گرانش بر روی عمود بر این سطح است.

وزن بدن -نیرویی که توسط یک جسم به تکیه گاه یا تعلیق وارد می شود. وزن بدن از نظر قدر با نیروی واکنش زمین برابر است و جهت مخالف آن است

گرانش و وزن اغلب با هم اشتباه گرفته می شوند. این به دلیل این واقعیت است که در مورد یک تکیه گاه ثابت، این نیروها از نظر بزرگی و جهت منطبق هستند، اما باید به خاطر داشته باشیم که این نیروها به اجسام مختلف اعمال می شود: گرانش به خود جسم اعمال می شود، وزن بر بدن اعمال می شود. تعلیق یا پشتیبانی علاوه بر این، نیروی گرانش همیشه برابر با میلی گرم است، صرف نظر از اینکه بدن در حال استراحت یا حرکت است، نیروی وزنی بستگی به شتاب حرکت تکیه گاه و بدن دارد و می تواند بیشتر یا کمتر از میلی گرم باشد. به ویژه در حالت بی وزنی به صفر تبدیل می شود.

نیروی الاستیک. تحت تأثیر نیروهای خارجی، تغییر شکل بدن می تواند رخ دهد - تغییر شکل. اگر پس از قطع نیرو، شکل بدن از سر گرفته شود، تغییر شکل نامیده می شود الاستیک. برای تغییر شکل الاستیک، قانون هوک معتبر است:

x- طویل شدن بدن در امتداد محور X, ک- ضریب تناسب که نامیده می شود ضریب خاصیت ارتجاعی.

هنگامی که اجسام در تماس مستقیم قرار می گیرند، علاوه بر نیروهای ارتجاعی، نیروهایی از نوع دیگر، به اصطلاح نیروهای اصطکاک، می توانند ایجاد شوند.

نیروهای اصطکاک.

نیروهای اصطکاک دو نوع هستند:

نیروی اصطکاک استاتیک.

نیروی اصطکاک ناشی از حرکت اجسام.

نیروی اصطکاک استاتیک- نیرویی که یک سطح بر روی جسمی که بر روی آن قرار دارد در جهت مخالف نیروی وارد شده به جسم وارد می کند (شکل را ببینید) و در مدول برابر با آن است

نیروهای اصطکاک نوع 2 هنگام تماس اجسام یا قطعات نسبت به یکدیگر ظاهر می شوند. اصطکاکی که در حین حرکت نسبی دو جسم در تماس ایجاد می شود نامیده می شود خارجی اصطکاک بین اجزای یک جسم جامد (مایع یا گاز) نامیده می شود داخلی

نیروی اصطکاک لغزشیهنگامی که جسمی در امتداد سطح جسم دیگری حرکت می کند، بر روی جسمی عمل می کند و برابر حاصل ضرب ضریب اصطکاک  بین این اجسام توسط نیروی واکنش تکیه گاه N است و در جهت مخالف سرعت نسبی حرکت این جسم هدایت می شود. بدن

اف = ن

نیروهای اصطکاک نقش بسیار مهمی در طبیعت دارند. در زندگی روزمره ما، اصطکاک اغلب مفید است. به عنوان مثال، مشکلاتی که عابران پیاده و وسایل نقلیه در شرایط یخبندان تجربه می کنند، زمانی که اصطکاک بین سطح جاده و کفی عابران پیاده یا چرخ های وسایل نقلیه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اگر نیروهای اصطکاکی وجود نداشت، مبلمان باید مانند کشتی در هنگام تکان دادن به کف متصل می شد، زیرا در کوچکترین سطح غیر افقی کف در جهت شیب می لغزد.

قانون بقای حرکت

سیستم بسته (منزوی) اجسام سیستمی است که اجسام آن با اجسام خارجی برهمکنش ندارند یا در نتیجه نیروهای خارجی برابر با صفر

اگر یک سیستم از نقاط مادی توسط نیروهای خارجی تحت تأثیر قرار نگیرد، یعنی سیستم منزوی شود. بسته ، از (3.12) چنین است که

,

(3.13)

ما قانون اساسی فیزیک کلاسیک را به دست آورده ایم - قانون بقای حرکت:در یک سیستم ایزوله (بسته)، تکانه کل یک مقدار ثابت باقی می ماند. برای اینکه قانون بقای تکانه محقق شود، کافی است که سیستم بسته شود.

قانون بقای تکانه یک قانون اساسی طبیعت است که هیچ استثنایی نمی شناسد.

در حالت غیر نسبیتی می توان مفهوم را معرفی کرد مرکز جرم (مرکز اینرسی) سیستمی از نقاط مادی، که منظور ما یک نقطه خیالی است که بردار شعاع آن است ، از طریق بردارهای شعاع نقاط مادی مطابق فرمول بیان می شود:

(3.14)

اجازه دهید با گرفتن مشتق زمانی رابطه (3.14) سرعت مرکز جرم را در یک چارچوب مرجع معین پیدا کنیم.

. (3.14)

تکانه سیستم برابر است با حاصل ضرب جرم سیستم و سرعت مرکز اینرسی آن.

. (3.15)

مفهوم مرکز جرم به ما اجازه می دهد تا معادله را ارائه دهیم
شکل دیگری که اغلب راحت تر به نظر می رسد. برای انجام این کار، کافی است در نظر بگیرید که جرم سیستم یک کمیت ثابت است. سپس

(3.16)

کجا - مجموع تمام نیروهای خارجی که بر سیستم عمل می کنند. معادله (3.16) معادله حرکت مرکز اینرسی سیستم است. قضیه حرکت مرکز جرممی خواند: مرکز جرم به عنوان یک نقطه مادی حرکت می کند که جرم آن برابر با کل جرم کل سیستم است و نیروی عمل کننده مجموع هندسی تمام نیروهای خارجی وارد بر سیستم است..

اگر سیستم بسته است، پس
. در این حالت معادله (3.16) تبدیل می شود
، که از آن V=const پیروی می کند. مرکز جرم یک سیستم بسته به صورت مستقیم و یکنواخت حرکت می کند.