- Объяснять, что такое сила, и знать, что она измеряется в ньютонах
- Находить равнодействующую сил, направленных вдоль одной прямой
- Формулировать первый закон Ньютона и объяснять инерцию на примерах
- Формулировать третий закон Ньютона и находить пары сил действия и противодействия
Когда автобус резко тормозит, пассажиры подаются вперёд. А если, стоя на роликах, оттолкнуться от стены, покатишься назад. Оба этих явления объясняют законы движения Исаака Ньютона. В этом уроке ты познакомишься с двумя из них — первым и третьим законами.
Что такое сила?
Векторная величина, которая является мерой действия одного тела на другое. У силы есть модуль, направление и точка приложения. Единица — ньютон (Н), измеряют силу динамометром.
- Сила может разогнать тело или затормозить его (удар по мячу, торможение).
- Сила может изменить направление движения (футболист отбивает мяч головой).
- Сила может изменить форму тела (пружина растягивается, пластилин сминается).
Равнодействующая сила
Обычно на тело действует сразу несколько сил. Сила, которая заменяет их совместное действие, называется равнодействующей. Силы, направленные в одну сторону, складываются; если силы направлены в противоположные стороны, из большей вычитают меньшую, а равнодействующая направлена в сторону большей силы.
Мурад тянет ящик вправо с силой 60 Н. а) Эльвин помогает ему и тянет ящик вправо с силой 40 Н. б) Эльвин тянет ящик влево с силой 40 Н. Найди равнодействующую в каждом случае.
Показать решениеСкрыть решение
б) Силы направлены противоположно: R = 60 Н − 40 Н = 20 Н, вправо (в сторону большей силы).
Инерция и первый закон Ньютона
Древнегреческий учёный Аристотель считал, что тело движется, только пока на него постоянно действует сила. Галилео Галилей опытами показал, что без трения шар, катящийся по гладкой поверхности, никогда бы не остановился. Тела останавливают трение и сопротивление воздуха.
Если равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю, тело покоится или движется прямолинейно и равномерно. Явление сохранения телом скорости называется инерцией.
- Когда автобус тормозит, пассажиры по инерции продолжают двигаться вперёд с прежней скоростью и подаются вперёд.
- Ремень безопасности не даёт телу по инерции полететь вперёд при резкой остановке.
- Когда стряхиваешь воду с мокрых рук, капли по инерции продолжают движение и отрываются.
Третий закон Ньютона: действие и противодействие
Силы всегда возникают парами. Когда ты толкаешь стену рукой, стена толкает тебя обратно с такой же силой — стоя на роликах, ты откатишься назад. Это взаимодействие.
- F₁₂сила, с которой первое тело действует на второе
- F₂₁сила, с которой второе тело действует на первое
Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
На катке Айсель массой 40 кг толкает Мурада массой 60 кг с силой 120 Н. С какой силой Мурад действует на Айсель? Кто из них получит большее ускорение и во сколько раз?
Показать решениеСкрыть решение
Силы равны, но масса Айсель меньше, поэтому её ускорение больше.
Ускорения обратно пропорциональны массам: 60 кг / 40 кг = в 1,5 раза.
(По формуле a = F / m из следующего урока: у Айсель 3 м/с², у Мурада 2 м/с².)
- При ходьбе нога толкает землю назад, а земля толкает тебя вперёд.
- Пловец отталкивает воду руками назад, а вода толкает его вперёд.
- Ракета выбрасывает газы вниз, а газы толкают ракету вверх.
Главное
- Сила — мера действия одного тела на другое, это вектор, измеряется в ньютонах (Н).
- Силы одного направления складываются, противоположные — вычитаются.
- Первый закон: если равнодействующая равна нулю, тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.
- Масса — мера инертности.
- Третий закон: тела действуют друг на друга с равными и противоположными силами, приложенными к разным телам.
Проверь себя
Вопросов: 10. Каждый правильный ответ приносит XP.