На мал. 73 зображено два хлопчики, які стоять на візках. У рухах у них вірьовка. Коли хлопчики натягують вірьовку, то обидва вони разом з візками почнуть рухатись назустріч один одному. Сили, які при цьому прикладені до хлопчиків, виявляються завжди рівними і протилежно напрямленими, незалежно від того, як хлопчики натягують вірьовку (діюча і протидіюча сила).
Отже, в усіх випадках сили, з якими два тіла діють одне на друге, рівні за величиною і протилежні за напрямом.
Ноги людини і тварин, ведучі колеса автомобіля і тепловоза при русі відштовхуються від землі, гребний гвинт пароплава — від води, птах і гвинт літака під час польоту — від повітря. У всіх таких випадках. відштовхуюче і відштовхуване тіла починають рухатися в протилежних напрямах.
Сили дії і протидії завжди рівні і протилежно напрямлені, але ніколи одна одну не зрівноважують, оскільки вони прикладені до різних тіл.
Якщо кінь везе воза, то це не означає, що сила, з якою він тягне воза, більша від сили, з якою віз тягне коня у протилежну сторону. Ці сили рівні за величиною. Але ні кінь, ні віз, внаслідок самої тільки взаємодії один з одним, не можуть почати рухатися обидва в одному і тому ж напрямі. Для цього необхідна третя сила, прикладена одночасно і до коня, і до воза. Така сила виникав при взаємодії коня з Землею. Кінь підковами відштовхує Землю в одну сторону, а Земля штовхає коня з возом у другу.
1. Опишіть досліди, які показують, що тіла починають рухатися Тільки тоді, коли вони взаємодіють з іншими тілами.
2. Наведіть приклади, які показують, що внаслідок взаємодії змінюються швидкості обох тіл.
3. Опишіть явища взаємодії на прикладі, зображеному на малюнку 72.
4. Порівняйте явища, зображені на мал. 70 і 71.
МАСА ТІЛА. ВАГА ТІЛА. ДИНАМОМЕТР
На попередньому уроці ми проводили дослід з двома однаковими візками. Їхні швидкості були однаковими.
Проведемо такий самий дослід з різними візками /мал.74/. Після перепалення нитки пластина випрямляється, візки взаємодіють і їхні швидкості змінюються. Візки роз’їжджаються з різними швидкостями. Це тому, що візки мають різні маси. Той візок, що рухається з більшою швидкістю має меншу масу. Якщо швидкість першого візка у 2 рази більша, ніж другого, то маса першого у 2 рази менша, ніж маса другого.
При пострілі з рушниці порохові гази і рушниця після взаємодії рухаються в протилежні сторони (відбій). Тому, що маса рушниці набагато більша від маси кулі, то швидкість рушниці менша. Якщо маса човна, з якого стрибає людина, у 5 разів більша за масу людини, то швидкість човна буде у 5 разів менша.
Вивчаючи взаємодію тіл, ми ознайомились з фізичною величиною, яка називається масою тіла. Порівнювати маси тіл можна за швидкостями, яких набувають внаслідок взаємодії тіла, якщо до взаємодії вони були у спокої.
За одиницю маси взято кілограм — 1кг. Міжнародний зразок /еталон/ кілограма зберігається у Франції, в м. Севрі, поблизу Парижа. 3 цього зразка з великою точністю виготовлено копії для інших країн. /Мал. 75/.
Порівнюючи швидкості, набуті тілами, які перебувають у спокої, внаслідок взаємодії, можна визначити, у скільки разів маса одного тіла більша за масу другого. Цим способом можна виміряти масу тіла, якщо маса одного з тіл, які взаємодіють, відома.
Масу тіл можна визначити за допомогою важільних терезів /мал. 76/.
Коли тіло ставлять на опору, то стискається не тільки опора, а й тіло, яке притягується Землею. Деформоване, стиснуте тіло тисне на опору. Так само, коли тіло підвішене, то деформується не тільки підвіс, а й саме тіло. Деформоване /розтягнуте/ тіло, деформує /розтягає/ підвіс.
Силу, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на горизонтальну опору або вертикальний підвіс, називають вагою тіла.
Треба розрізняти силу тяжіння, яка діє на тіло, і вагу тіла. Сила тяжіння діє на саме тіло, а вага цього тіла діє на опору або підвіс. /Мал. 77/.
Вага — це сила, прикладена не до тіла, а до опори.
Існує два способи зважування тіл: 1(на пружинних терезах) і 2 (на важільних терезах). Обидва ці способи принципіально різні.
Якщо вимірювати пружинними терезами вагу одного і того ж тіла на різних висотах над поверхнею Землі, то можна помітити, що із збільшенням висоти вага тіла зменшується. Це зменшення ваги не велике, але однакове для всіх тіл. При підніманні на 1 км вага зменшується на 0,0003 своєї величини.
Так само вага тіла змінюється залежно від географічної широти місцевості: в міру наближення до екватора вага тіла зменшується. Всяке тіло, перенесене з полюса на екватор, зменшується у вазі приблизно на 0,006 його ваги на полюсі.
Якщо тіло зважувати на важільних терезах, то в будь-якому місці ми матимемо завжди один і той же результат. Важільні терези показують масу тіла. Маса тіла ніколи не змінюється.
У місці зберігання еталона маси /Севрі/ числове значення маси тіла дорівнює числовому значенню його ваги. І кг = І кГ. В інших місцях на Землі цього збігу не буде.
На Місяці вага тіла зменшується у 6 разів, бо сила тяжіння Місяця у 6 разів менша, ніж сила тяжіння Землі.
Динамометром називають прилад для вимірювання сили (від грецьких слів динаміс — сила, метрео — вимірюю).
Будова найпростішого /пружинного/ динамометра грунтується на порівнянні будь-якої сили з силою пружності пружини. На дощечці, обклеєній білим папером, закріплюють пружину, яка закінчується внизу стержнем з гачком /мал.78/. До верхньої частини стержня прикріплюють покажчик. При нерозтягнутій пружині покажчик показує нульову позначку. До гачка підвішують тягарець в 100г. Пружина розтягнулася. Проти покажчика пишуть 100г, потім 200г і т.д. Відстані між поділками 0 і 100; 100 і 200; 200 і 300 і т.д. треба поділити на 10 однакових частин. Проградуйована пружина й буде найпростішим динамометром. (Проградуювати прилад - значить нанести на нього шкалу з поділками).
Для вимірювання м’язової сили руки при стисканні кисті в кулак застосовують ручний динамометр — силомір /мал. 79/. Для вимірювання сили тяги трактора — тяговий динамометр /мал.80/.
1. Опишіть дослід на взаємодію двох різних візків.
2. Який з цих візків мав більшу масу?
3. Що взято за одиницю маси?
4. Що називається вагою тіла?
5. У чому відмінність ваги тіла від сили тяжіння, що діє на тіло? На які тіла діє кожна сила?
6. Розповісти про будову динамометра.
Лабораторнаробота
27 ГРАДУЮВАННЯ ПРУЖИНИ Й ВИЗНАЧЕННЯ ВАГИ ТІЛА З ДОПОМОГОЮ ДИНАМОМЕТРА
Мета роботи — навчитися градуювати пружину, виготовляти шкалу з ціною поділки 10г і за її допомогою визначати вагу тіла.
Прилади і матеріали — динамометр, шкалу якого закрито папером, набір тягарців масою по 100г, штатив з муфтою, лапкою і кільцем.
Вказівки до роботи.
1. Закріпіть динамометр із закритою шкалою вертикально в ланці штатива. Позначте горизонтальною рисочкою початкове положення покажчика динамометра: — це буде нульова поділка шкали.
2. Підвісьте до гачка динамометра тягарець масою 100г. Нове положення покажчика динамометра також позначте горизонтальною рискою на папері.
З. Підвішуйте до динамометра другий, третій і четвертий тягарці такої самої маси /100г/, щоразу позначаючи рисочками на папері положення покажчика /мал.37/.
4. Зніміть динамометр із штатива і проти горизонтальних рисочок, починаючи з верхньої, поставте числа 0,100,200,300,400. Над. числом 0 пишіть г.
5. Виміряйте відстані між сусідніми рисочками. Чи однакові вони?
6. Відстані 0-100. І00-200, 200-300, 300-400 поділіть на 10 рівних частин. Ціна поділки буде 10г.
7. Виміряйте проградуйованим динамометром вагу кільця від штатива, лапки штатива, інших твердих тіл.
28 СИЛА ТЕРТЯ
Санчата, спустившись з гори, на горизонтальному шляху зменшують свою швидкість і нарешті зупиняються. Хлопчик, розбігшись, ковзає по льоду, але, який би не був гладенький лід, хлопчик усе-таки зупиняється., Зупиняється і велосипед, коли велосипедист припиняє обертати педалі. Зупиняється верстат, коли вимкнути двигун. У всіх випадках зменшується швидкість. Але ми знаємо, що причиною зміни швидкості є сила.
Сила, яка виникла під час руху одного тіла по поверхні іншого, прикладена до рухомого тіла і напрямлена проти руху, називається силою тертя. /мал. 81а/.
Однією з причин виникнення сили тертя є шорсткість поверхонь стичних тіл. Навіть гладенькі на вигляд поверхні мають нерівності, горбики і подряпини. На малюнку І9а ці нерівності зображено у збільшеному вигляді. Коли одне тіло ковзав або котиться по поверхні іншого, ці нерівності зачіпаються одна за одну і створюють силу, яка затримує рух.
Інша причина тертя у гладеньких тіл — взаємне притягання молекул стичних тіл. Але про це ми дізнаємося пізніше.
Тертя можна зменшити в кілька разів, якщо ввести між тертьовими поверхнями мастило /мал. 82б/
При русі саней і лиж по поверхні снігу виникає тертя ковзання.
При русі коліс, перекочуванні круглих колод, бочок виникає тертя кочення.
Проведемо дослід. Поставимо на стіл дерев'яний брусок і будемо йогоперетягати, прикріпивши до нього динамометр. Запишіть покази динамометра. Цей самий брусок поставимо на два круглі олівці. Запишіть покази динамометра, ми переконались, що сила тертя кочення завжди менша за силу тертя ковзання. /мал. 83/. Тому для переміщення вантажів використовують котки.
Для зменшення тертя замінюють тертя ковзання тертям кочення.
Тертя спокою. Коли тіло перебуває у спокою на похилій площині, воно вдержується на ній силою тертя. Тертя перешкоджає тілу зсунутися з місця. Такий вид тертя називається тертям спокою.
Пересунути меблі досить важко, бо перешкоджає сила тертя спокою. Сила тертя спокою існує між ведучими колесами автомобіля і дорогою, ведучими колесами локомотива і рейками, між ногами людини і грунтом при ходьбі і т.д.
При великій! ожеледі тертя спокою зменшується і ведучі колеса автомобіля буксують, а при ходьбі ноги починають дуже ковзати. У даному випадку силу тертя спокою треба збільшити. Дорогу посипають піском.