Учитель физики 1 кв. категории МБОУ «Кубянская сош» Атнинского муниципального района РТ Хакимзянов Х.Г.

Виды сил: Сила тяготения Сила тяжести Вес Сила упругости Сила трения

Силой называется векторная величина, которая является причиной всякого движения как следствия взаимодействий тел. Взаимодействия бывают контактные, вызывающие деформации, и бесконтактные. В Международной системе единиц (СИ) единица силы называется ньютон (Н). 1 Н равен силе, придающей эталонному телу массой 1 кг ускорение 1 м/с 2 в направлении действия силы. Прибор для измерения силы – динамометр. Действие силы на тело зависит от: Величины прилагаемой силы; Точки приложения силы; Направления действия силы.

По своей природе силы бывают гравитационные, электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия на полевом уровне. К гравитационным силам относятся сила тяжести, вес тела, сила тяготения. К электромагнитным силам относятся сила упругости и сила трения. К взаимодействиям на полевом уровне можно отнести такие силы как : сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца.

Сила тяготения Два тела взаимодействуют с силами равными по величине и противоположно направленными, прямо пропорциональными произведению масс и обратно пропорциональными квадрату расстояния между их центрами.

G = 6, Н. м 2 /кг 2 - гравитационная постоянная. m1 и m2 – массы взаимодействующих тел (кг) r – расстояние между центрами взаимодействующих тел.

Сила тяжести Сила, с которой Земля притягивает к себе все тела, называется силой тяжести. Обозначается - F тяж, приложена к центру тяжести, направлена по радиусу к центру Земли, определяется по формуле F тяж = mg.

Вес тела Сила с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес, в следствие земного притяжения, называется весом. Обозначается - Р, приложена к опоре или подвесу под центром тяжести, направлена вниз.

P = mg – вес тела в состоянии покоя P = m(g + a) – вес тела при движении с ускорением вверх P = m(g – a) – вес тела при движении с ускорением вниз

Сила трения Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, направленная в сторону противоположную движению называется силой трения. Точка приложения силы трения под центром тяжести, в сторону противоположную движению вдоль соприкасающихся поверхностей.

Сила трения определяется по формуле: F = µN Где: µ - коэффициент трения безразмерная величина, зависит от характера обработки поверхности и от сочетания материалов соприкасающихся тел (силы притяжения отдельных атомов различных веществ существенно зависят от их электрических свойств); N – сила реакции опоры.

Сила упругости При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Ее называют силой упругости.

F упр =k Δх закон Гука: сила упругости прямо пропорциональна изменению длины тела. Где: k - коэффициент жесткости тела, измеряется в ньютонах на метр (Н/м). Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала. F упр = Р

В технике часто применяются спиралеобразные пружины. При растяжении или сжатии пружин возникают упругие силы, которые также подчиняются закону Гука, возникают деформации кручения и изгиба. Когда сила тяжести становится равной силе упругости, тело находится в покое на подвесе.

Равнодействующая сила Равнодействующей называется сила, заменяющая действия нескольких сил. Эта сила применяется при решении задач с использованием нескольких сил. Равнодействующая сила, в данном случае, находится по правилу параллелограмма и определяется по формуле

Сила Архимеда Сила Архимеда - это выталкивающая сила, возникающая в жидкости или газе и действующая противоположно силе тяжести. Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости F A = mg = ρVg Где: ρ – плотность жидкости или газа; V – объем погруженной части тела; g – ускорение свободного падения.

Центробежная сила Центробежная сила возникает при движении по окружности и направлена по радиусу к центру. Где: v –линейная скорость; r – радиус окружности.

Сила Кулона Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Заряды взаимодействуют с силой Кулона. Где: q 1 и q 2 – взаимодействующие заряды, измеряющиеся в Кл (Кулонах); r – расстояние между зарядами; k – коэффициент пропорциональности. k= (Н. м 2 )/Кл 2

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: F 1 = - F 2. Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.

Сила Ампера На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Где: I – сила тока в проводнике; В – магнитная индукция; l - длина проводника; α – угол между направлением проводника и направлением вектора магнитной индукции.

Сила Лоренца Сила, с которой электромагнитное поле действует на любое, находящееся в нем заряженное тело, называется силой Лоренца. F = qvBsinα Где: q – величина заряда; v – скорость движения заряженной частицы; В – магнитная индукция; α – угол между векторами скорости и магнитной индукции. Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки.

Решение заданий ЕГЭ 1. Во время выступления гимнастка отталкивается от трамплина (этап 1), делает сальто в воздухе (этап 2) и приземляется на ноги (этап 3). На каком(их) этапе(ах) движения гимнастка может испытывать состояние, близкое к невесомости? 1) только на 2 этапе 2) только на 1 и 2 этапах 3) на 1, 2 и 3 этапах 4) ни на одном из перечисленных этапов Решение. Вес это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда гимнастка отталкивается от трамплина, она давит на него. Когда гимнастка приземляется на ноги, то она давит на землю. Трамплин и земля играют роль опоры, поэтому на этапах 1 и 3 она не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время полета (этап 2) у гимнастки попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, гимнастка действительно испытывает состояние, близкое к невесомости.

2. Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. Для первой из них сила притяжения к звезде в 4 раза больше, чем для второй. Каково отношение радиусов орбит первой и второй планет? 1) 1/4 2)2 3)½ 4)4 Решение. По закону Всемирного тяготения сила притяжения планеты к звезде обратно пропорциональна квадрату радиуса орбиты. Таким образом, в силу равенства масс планет ( ) отношение сил притяжения к звезде первой и второй планет обратно пропорционально отношению квадратов радиусов орбит:. По условию, сила притяжения для первой планеты к звезде в 4 раза больше, чем для второй:.

3. Тело подвешено на двух нитях и находится в равновесии. Угол между нитями равен 90 градусов, а силы натяжения нитей равны 3 H и 4 H. Чему равна сила тяжести, действующая на тело? 1) 1 H 2) 5 H 3) 7 H 4) 25 H Решение: Всего на тело действует три силы: сила тяжести и силы натяжения двух нитей. Поскольку тело находится в равновесии, равнодействующая всех трех сил должна равняться нулю, а значит, модуль силы тяжести равен

4. На рисунке представлены три вектора сил, лежащих в одной плоскости и приложенных к одной точке. Масштаб рисунка таков, что сторона одного квадрата сетки соответствует модулю силы 1 H. Определите модуль вектора равнодействующей трех векторов сил. 1) 0 H 2) 5 H 3) 10 H 4) 12 H Решение.

5. Как движется материальная точка при равенстве нулю суммы всех действующих на нее сил? Какое утверждение верно? 1) скорость материальной точки обязательно равна нулю 2) скорость материальной точки убывает со временем 3) скорость материальной точки постоянна и обязательно не равна нулю 4) скорость материальной точки может быть любой, но обязательно постоянной во времени Решение. Согласно второму закону Ньютона, в инерциальной системе отсчета ускорение тела пропорционально равнодействующей всех сил. Поскольку, по условию, сумма все действующих на тело сил равна нулю, ускорение тела также равно нулю, а значит, скорость тела может быть любой, но обязательно постоянной во времени. Правильный ответ: 4.

6. На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему будет равна сила трения скольжения после уменьшения массы тела в 2 раза, если коэффициент трения не изменится? 1) 5 Н 2) 10 Н 3) 20 Н 4) 40 Н Решение. Сила трения скольжения связана с коэффициентом трения и силой реакции опоры соотношением Для бруска, движущегося по горизонтальной поверхности, по второму закону Ньютона, Таким образом, сила трения скольжения пропорциональна произведению коэффициента трения и массы бруска. Если коэффициент трения не изменится, то после уменьшения массы тела в 2 раза, сила трения скольжения также уменьшится в 2 раза и окажется равной.