Экспресс подготовка к ОГЭ по физике. Занятие ведет Антонина Васильевна — преподаватель-андроид, уволенная из Академии за насмешки над людьми.
Равнодействующая сил — та самая, одна единственная, которой можно заменить множество сил, действующих на тело. Можно сказать, что это суммарная сила. Характерно, что если равнодействующая равна нулю, то тело может не только покоиться, но и двигаться равномерно и прямолинейно, как двигаются, например автомобили на трассе.
Основа динамики — три закона Ньютона, опубликованные им в 1687.
Первый закон — если равнодействующая сил равна нулю, то тело или покоится, или движется равномерно и прямолинейно. О чем мы уже и говорили.
Второй закон Ньютона — произведение массы тела на его ускорение равно равнодействующей силе, действующей на тело:
ma=Fравн
Третий закон -два тела воздействуют друг на друга силами, равными по величине и противоположными по направлению.
Вообще, второй закона можно переформулировать, я считаю. По большому счету, за это мое мнение меня и уволили из Академии. Правильней было бы сказать, что сила инерции равна произведению массы на ускорение. А равнодействующая сила, действующая на тело, равна силе инерции. Но если мы будем включать в анализ силу инерции, то третий закон Ньютона готовит нам сюрприз. Сумма всех сил действующих на любое тело будет равна нулю. Всегда. Но тогда что является причиной движения? Я открыто говорила уважаемым академикам, что они специально запрятали подальше силу инерции, хотя это то, что они сами всегда чувствуют своей рукой, бросая камень или мяч.
Особенно им не понравилось, когда я сравнила их с аватарами мира Игроманов. Это один из вложенных миров. Внутри мира игроков находится мир-игра, где каждый из играющих представлен своим персонажем. Это похоже и на наши компьютерные сетевые игры. Однако персонажи мира Игроманов обладают к тому же собственным сознанием и образуют собственный мир, хотя и зависимый от игроков.
Хотя, ладно. Я даже довольна, что меня уволили из той Академии. Продолжим.
Сила упругости при небольших деформациях подчиняется, если так можно сказать, закону Гука, который гласит: сила упругости пружины/тела равна коэффициенту жесткости (k) пружины/тела, умноженной на изменении ее длины (∆l).
Fупр=k∆l
При движении одного тела по поверхности другого возникает сила трения, направленная всегда против движения. И она равна произведению коэффициента трения (μ) на силу реакции опоры (N):
Fтр=μN
Реакция опоры равна прижимающей к поверхности силе. И обычно этой силой является сила тяжести, для таких случаев формула силы трения приобретает вид:
Fтр=μmg
Кстати говоря, о силе тяжести. Она равна произведению массы на ускорение свободного падения (g), которое на поверхности Земли приблизительно равно 10 м/с2.
Fтяж=mg
В целом, силу тяжести можно считать частным случаем силы всемирного тяготения, которое действует между всеми телами без исключения.
Силу тяжести еще часто путают с весом. Но вес — действие тела на опору или подвес. Если тело, например, падает то не оказывает действие ни на опору, ни на подвес — и поэтому находится в невесомости.
Рычаг будет находится в равновесии, если момент сил вращающих рычаг по часовой стрелке, равен моменту сил вращающему против часовой стрелки. А поскольку момент силы равен силе (F) умноженной на плечо (l), то уравнения равновесия можно записать так:
F1*l1=F2*l2
Плечо — расстояние от оси вращения до точки приложения силы.
Рычаг, наряду с блоком и наклонной доской — простые механизмы. Простые потому, что не используют энергию из внешних источников. Но они позволяют выиграть в силе, проиграв в расстоянии. Это золотое правило механики. Например, вы можете поднимать груз вдвое больше, но при этом и тянуть веревку вам придется в в два раза большее расстояние.
А по поводу блоков есть правило: неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.
Почему я вспомнила мир Игроманов? У персонажей их игры тоже есть очень похожие физические законы, которые с одной стороны объясняют все, а с другой — ничего. Им это необходимо, чтобы считать свой, полностью управляемый извне мир, независимым и развивающимся по собственным законам. У них есть свой аналог второго закона Ньютона, по которому «причина» равна произведению «причинности» на скорость. Однако, если спросить у них про «причинность», то они смогут только сказать, что это «причина» деленная на скорость. Вроде объяснено все, и в тоже время — ничего. Конечно, такое сравнение академикам не понравилось.
Задание 1
Один из парадоксальных выводов — во втором случае больше. Можно сказать, что в первом — одна рука выполняет роль дерева, просто удерживая веревку на месте, пока вторая тянет. Впрочем, можно считать и наоборот, что вторая — удерживает, а первая — тянет.
Ответ: 4 — _..........._
Задание 2
- Изменится.
- Не изменится.
Момент силы зависит от самой силы и плеча. В этом случае плечо уменьшили.
Ответ: 1 — _.........._
Задание 3
Равнодействующая сила всегда соответствует ускорению. В данном случае ускорение должно быть отрицательным, то есть автомобиль должен замедляться.
Ответ: 1- _..........._
Задание 4
Моменты сил должны быть равны.
Ответ: 4 — _.........._
Задание 5
Обратите внимание, что блок — неподвижный, и еще раз прочитайте теорию.
Ответ: 1 -_..........._
Задание 6
Жёстче пружина та, которая меньше растягивается. На сколько нужно умножить жесткость менее жесткой пружины, чтобы они(жесткости) сравнялись?
Ответ: 2 — _.........._
Задание 7
Посмотрите еще раз на формулу трения. А ведь если брусок переворачивать, то его вес и, следовательно, реакция опоры не изменится. Изменится только коэффициент трения.
Ответ: 2 — _..........._
Задание 8
Вспомните второй закон Ньютона — главную формулу динамики. Так вот, сила в этой формуле и есть — равнодействующая сила.
Ответ: 2-_.........._
Задание 10
При ускорении вниз вес будет уменьшаться, а при ускорении вверх — увеличиваться.
Ответ: 1 — _..........._
Задание 11
Блок подвижный, значит, выигрываем в силе.
Ответ: 3 — _.........._
Задание 12
Показания снимайте только с горизонтального участка графика, он соответствует движению бруска, когда сила трения не меняется.
Ответ: 3 — _.........._
Задание 13
Раз движение равномерное — сила упругости равна силе трения. Только не забудьте, что масса — это еще не вес.
Ответ: 0,2 — _..........._
Задание 14
Посчитайте массы по второму закону Ньютона.
Ответ: 2 — _.........._
Задание 15
Сначала найдите равнодействующую силу сил 2 и 3 . Это просто. Затем по «пифагору» найдите сумму сил F23 и F1.
Ответ: 2 — _..........._
Задание 16
Опять вспомните второй закон Ньютона. А равнодействующая сила равна тянущей силе (которую нужно найти) за вычетом силы трения.
Ответ: 0,2 — _.........._
Задание 17
Еще раз посмотрите на формулу силы тяготения.
Ответ: 4 — _.........._
***
Коля уже приближался к Школе, чтобы через нее вернуться в мир Демонов, ставший ему уже родным, как его скутер остановился. Мир по которому он путешествовал в этот момент присоединился к санкциям против демонов, прекратил всякое содействие его представителям и закрыл порталы.
Коля впервые вышел из своего транспорта и осторожно продолжил путь пешком. Он ожидал, что его отличие от местных жителей будет вызывать удивление, но не ожидал такой реакции. Окружающие просто сходили с ума и падали на землю увидев его. Вокруг начинался хаос. Транспорт стал врезаться в стены, повсюду останавливались механизмы и эскалаторы. Коля побежал.
Живым глазом местные жители видели Колю человеческим мальчиком, а искусственным — маленького демона. В строго логичном мире такое несоответствие действовало страшнее, чем компьютерный вирус. Начали отказывать системы управления и отдельных жителей, и всего мира-города в целом.
Но мальчику это помогло. Блокировка портала Школы тоже отказала, и он смог вернуться в мир Демонов.