Вес тела Для учащихся 9-10 классов Педагог Гринченко Марина Николаевна. - презентация

1 Вес тела Для учащихся 9-10 классов Педагог Гринченко Марина Николаевна

2 Закон всемирного тяготения Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: F = G m 1 m 2 /r 2, где F – модуль силы гравитационного притяжения между телами с массами m 1 и m 2, находящимися на расстоянии r друг от друга. G – это коэффициент, который называется гравитационной постоянной. G = 6, Нм 2 /кг 2. (щелчок) Закон всемирного тяготения справедлив для точечных тел (масс), а также для однородных шаров. В последнем случае r - расстояние между центрами шаров. Силы гравитационного притяжения проявляются тогда, когда тела или одно из тел имеют огромные массы. Поэтому закон всемирного тяготения главенствует во вселенной.

3 Сила тяжести При применении закона всемирного тяготения для земных условий планету можно рассматривать как однородный шар, а небольшие тела вблизи ее поверхности как точечные массы. Радиус земли обычно полагают приближено равным 6400 км. Масса Земли равна кг. F тяж = mg, где g – ускорение свободного падения. Вблизи поверхности Земли g = 9,8 м/с 2 10 м/с 2.

4 Вес тела Вес тела P – сила, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Сила реакции опоры N ( F упр ) приложена не к опоре, а к находящемуся на ней телу. Модуль силы реакции опоры N равен модулю веса P по третьему закону Ньютона. Вес тела – частный случай проявления силы упругости. P N (F упр )

5 Отличие силы тяжести от веса тела Пусть цилиндр находится на горизонтальной опоре. На него действуют сила тяжести F тяж (щелчок) и сила реакции опоры N (щелчок). Сила тяжести F тяж обусловлена взаимодействием цилиндра с Землей. (щелчок) Вес тела P появляется в результате взаимодействия цилиндра и опоры. Вес приложен к опоре. (щелчок) Важнейшей особенностью веса является то, что его значение зависит от ускорения, с которым движется опора или подвес. Вес равен силе тяжести только для покоящегося тела (или тела, движущегося с постоянной скоростью). Если же тело движется с ускорением, то вес может быть и больше, и меньше силы тяжести, и даже равным нулю. F тяж N Р

6 Определение веса тела Задача 1. Определить вес груза массой 500 г, прикрепленного к пружине динамометра, если: а) груз поднимают равномерно вверх; б) груз поднимают вверх с ускорением 2 м/с 2 ; в) груз опускают вниз с ускорением 2 м/с 2 ; г) груз свободно падает.

7 а) груз равномерно поднимают вверх 1. Обозначим силы, действующие на груз: (щелчок) силу тяжести mg и силу упругости со стороны пружины F упр. 3. Запишем второй закон Ньютона: (1) F упр + mg = 0, так как движение равномерное. 4. Направим ось ОY вверх. (щелчок) 5. Спроецируем уравнение (1) на ось OY: (Щелчок) (2) F упр – mg = 0. (щелчок) 6.Из уравнения (2) F упр = mg. По третьему закону Ньютона F упр = P. (щелчок) Следовательно, P = mg = 0,5 кг10 м/с 2 = 5 Н. P = mg. F упр mg O Y F упрy = F упр mg y = -mg P 5 Н

8 б) груз поднимают вверх с ускорением 2 м/c 2 1. Обозначим силы, действующие на груз: (щелчок) силу тяжести mg и силу упругости со стороны пружины F упр. 2. Обозначим направление вектора ускорения a. (щелчок) 3. Запишем второй закон Ньютона: (1) F упр + mg = ma. 4. Направим ось ОY по направлению ускорения. (щелчок) 5. Спроецируем уравнение (1) на ось OY: (Щелчок) (2) F упр – mg = ma. (щелчок) 6.Из уравнения (2) F упр = mg + ma. По третьему закону Ньютона F упр = P. (щелчок) Следовательно, P = mg +ma = m(g + a) = = 0,5 кг(10 м/с м/с 2 ) = 6 Н. P > mg. F упр mg a O Y F упрy = F упр mg y = -mg a y =a P 6 Н

9 в) груз опускают вниз с ускорением 2 м/c 2 1. Обозначим силы, действующие на груз: (щелчок) силу тяжести mg и силу упругости со стороны пружины F упр. 2. Обозначим направление вектора ускорения a. (щелчок) 3. Запишем второй закон Ньютона: (1) F упр + mg = ma. 4. Направим ось ОY по направлению ускорения. (щелчок) 5. Спроецируем уравнение (1) на ось OY: (Щелчок) (2) mg - F упр = ma. (щелчок) 6.Из уравнения (2) F упр = mg -ma. По третьему закону Ньютона F упр = P. (щелчок) Следовательно, P = mg -ma = m(g – a) = = 0,5 кг(10 м/с м/с 2 ) = 4 Н. P < mg. mg Y O F упрy = - F упр mg y = mg P a a y = a F упр 4 Н

10 г) груз свободно падает (щелчок) При свободном падении а = g. Воспользуемся результатом решения задачи 1в: (щелчок) P = m(g – a) =0,5 кг(10 м/с 2 – 10 м/с 2 )= 0 H. Состояние, при котором вес тела равен нулю, называют состоянием невесомости. На тело действует только сила тяжести! (щелчок) Кратковременное состояние невесомости mg 0

11 Задачи для самостоятельного решения Задача 2. Человек массой 80 кг находится в лифте, скорость которого направлена вверх и равна 1м/с. Ускорение лифта направлено вниз и равно 2 м/с 2. Определите вес человека. Влияет ли скорость тела на его вес? Ответ: 640 Н. Задача 3. Шахтная клеть в покое весит 2,5 кН. С каким ускорением опускается клеть, если ее вес уменьшился до 2 кН? Ответ: 2 м/с 2.